真空熔炼中海绵钛挥发物对真空系统的影响和解决方法

　　摘要：文章通过对钛在真空熔炼时发生的真空泵组抱死，零件腐蚀等现象进行了细致的研究和分析，提出了预防此类故障发生的措施，降低了真空泵组故障率，提高了真空泵组的使用寿命。

　　关键词：海绵钛；挥发物；机械泵；罗茨真空泵；油扩散喷射真空泵

　　1概述

　　钛是金属材料领域族群中的一支新秀，钛合金具有低密度、高比强度和比模量、高熔点、耐腐蚀、在高温时依然可以维持较高的强度和刚性，并具有良好的抗蠕变性和抗氧化性，是具有潜力的新一代高温结构材料，被誉为"太空金属"和"海洋金属"。因此在航空航天、核工业、军事工业及冶金等领域有广泛的用途，是重要的战略物资，是高温领域中不能代替的材料。

　　2实验与统计

　　钛由于属于活性金属，容易和空气中氧发生反应，在熔炼中需处于真空熔炼设备中，真空熔炼最常用的方法包括真空感应熔炼、真空电弧熔炼、电子束熔炼、等离子熔炼、冷床熔炼等，这些设备的相同之处都需要真空泵组从系统中排除气体以获得真空，（如图1真空泵组示意图）。在海绵钛的真空熔炼中，真空系统中会含有大量的粉尘和挥发物，这些物质和空气中的水和机械泵油混合在一起，对中机械设备和真空系统的的运行产生极大的危害，根据我们的实验和对真空系统故障的统计具体如下：

　　图1真空泵组示意图

　　2.1腐蚀前级机械泵腔及滑阀（如图2所示），使两者间隙增大，机械泵的抽气速率被大大降低。腐蚀机械泵的主轴轴承（如图3所示）、排气阀，使配合间隙变大，运行过程中震动变大，降低了机械泵使用寿命，容易发生密封漏气、漏油的现象。腐蚀前级机械泵滑轨上的固定螺栓，在泵的运行过程中由于震动，容易脱落，造成泵腔划伤甚至报废。

　　图2被腐蚀的泵腔图3被腐蚀的轴承

　　图4被污染的真空泵油图5附着在泵腔及转子表面的金属粉尘

　　2.2金属粉末进入前级机械泵泵油中，使泵油变的粘稠（如下图4所示），堵塞排气阀及滑阀油孔、磨损阀片，使泵体和滑阀发热，是前级机械泵发生抱死现象。金属粉尘影响轴封的气密性，从而产生漏气现象。

　　2.3金属粉尘进入罗茨泵泵腔，附着在泵腔及转子表面上，使原本光洁度高的表面变的十分粗糙，金属粉尘积累到一定程度（如图5所示），泵腔及转子的间隙减小，负荷增大，引起泵体发热，从而使转子垫膨胀，泵抱死；并使罗茨泵的抽气速率大大降低。

　　2.4金属粉尘进入油扩散泵体后，使油的粘度增加，堵塞喷嘴，使油扩散喷溅真空泵不能正常工作。金属粉尘进入油里，油的沸点提高，加热时间延长，使打开阀门的时间过短，从而引起返油及无真空的现象。

　　3分析与讨论

　　3.1分析与讨论真空泵组中腐蚀物的来源