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1、1摘要摘要真空设备一般除了要求具有高效率外还要求具有高可靠性，密封性能是影响真空设备可靠性的最重要因素之一。高梯度定向凝固设备通过一系列的相关部件来保证其真空环境，而真空及其密封性的好坏，对工艺控制，产品的质量都有着直接的影响。考虑密封性对真空定向凝固炉的重要影响，本文基于 5Kg真空定向凝固炉的设计项目，主要完成以下几点设计内容：(1)分析研究真空密封技术各种密封形式、应用场合及各自优缺点。(2)分析研究真空熔铸设备中密封结构的技术要求和特征参数。确定定向凝固设备的整体结构。(3)针对高梯度定向凝固设备的法兰、炉门和电极三个关键部件的不同结构特征，并考虑密封材料、结构特点和机械加工精度的要求
2、，分别对其并进行密封设计与研究。关键词关键词 真空设备 密封技术 定向凝固炉 法兰密封 炉门密封 电极密封AbstractVacuum devices typically require high efficiency in addition to things, require high reliability and sealing performance of the vacuum equipment reliability is one of the most important factor. High gradient directional solidification equi
3、pment through a series of related components to ensure a vacuum environment, and the vacuum seal is good or bad and, on the process control, product quality have a direct impact. Consider the directional solidification furnace of vacuum sealing the important influence of 5Kg Based on the design of t
4、he vacuum directional solidification furnace project, designed primarily to complete the following: (1) analysis of the vacuum seal technology of sealing forms, applications and their respective advantages and disadvantages . (2) analysis of sealed vacuum casting equipment technical requirements and
5、 features of the structure parameters. Directional solidification equipment to determine the overall structure.(3) high gradient directional solidification equipment for the flange, door, and the three key components of the different electrode structure, and consider the sealing material, structural
6、 characteristics and the requirements of precision machining, respectively, and sealed its Design and Research.keywords: Vacuum Equipment ,Sealing Technology, Directional solidification furnace, Flange Seal , Furnace Door seal , Electrode sealed2目 录第一章第一章 绪论绪论.11.1 前沿.11.2 真空设备及应用.11.3 真空密封技术进展及应用.2
7、1.4 本文背景及意义.5 1.4.1 高梯度定向凝固设备 .5 1.4.2 密封特点及难点 .6 1.4.3 本文设计内容 .7第二章第二章 高梯度定向凝固炉结构设计高梯度定向凝固炉结构设计 82.1 定向凝固技术 .82.2 高梯度定向凝固设备结构.92.3 密封特点及难点 .11第三章第三章 真空密封技术真空密封技术.123.1 动密封和静密封.123.2 真空密封技术.123.3 增加真空密封性能的措施.14第四章第四章 高梯度定向凝固炉关键部件的密封性设计高梯度定向凝固炉关键部件的密封性设计.164.1 法兰密封设计.16 4.1.1 法兰密封面常见的几种形式 .16 4.1.2 法
8、兰密封方案及对比分析.18 4.1.3 法兰密封材料及加工精度要求.19 4.1.4 法兰密封设计.234.2 电极密封设计.28 4.2.1 电极密封的具体要求.28 4.2.2 电极密封方案及对比分析.29 4.2.3 电极密封材料及加工精度要求.314.3 炉门密封设计.31 4.3.1 炉门压紧机构设计.31 4.3.2 炉门密封设计.34第五章第五章 总结总结36参考文献参考文献.371第一章第一章 绪论绪论1.1 前沿真空处理技术发展到今天不过刚刚走过几十年的历史,但由于真空处理技术具有传统工艺无法比拟的优越性,自诞生以来,得到了迅猛的发展。我国真空工业经过 50 多年的发展，已形
9、成了门类齐全结构完整的工业体系，肩负起对国民经济各领域进行技术装备的重任。多年来，行业企业通过技术引进、技术改造和合资合作等方式，使企业管理水平、技术水平和产品质量都有显著的提高。从产品产量、品种、规格和质量上，基本都能满足国民经济各部门和人民生活各方面的需求。目前,真空技术已广泛用于航空航天、机械电子、有色金属、稀土永磁、工艺饰品、医药制药等各行各业。可以说，真空技术发展到今天已经是无处不在了，随着科学技术的进步真空处理水平的不断完善与发展，真空处理将成为 21 世纪最具潜力技术之一1。真空设备一般除了要求具有高效率外还要求具有高可靠性，密封性能是影响真空设备可靠性的最重要因素之一。通常在工
10、作中，真空设备是要求具有非常高的密封性，对漏气率有严格限制，否则，将会对真空设备本身的电、热性能产生重要影响，影响设备的工作效率，甚至造成安全事故。因此，在真空设备的设计中，使设备具有良好的密封性已成为了衡量设备性能的一个重要指标，为了提高设备的密封性能，就需要在设计中对设备的关键联接部分进行全面的密封性设计。 1.2 真空设备及应用真空设备根据应用行业的不用可以分为冶炼真空设备、热处理真空设备、电力真空设备、电子真空设备、食品加工真空设备等。而总体上，根据真空应用方式的不同可以分为三类，即真空获得设备、真空应用设备和真空检测仪器。真空获得设备也称真空泵，是指通过利用机械、物理和化学的方法直接
11、抽去特定空间内的气体在一定的空间范围中产生真空环境的设备。真空泵的主要参数有：极限真空度(极限压力)、抽气速率、最大排气压力、工作压力范围、抽气量等。基本上它可分为机械真空泵和喷射真空泵两大类。机械真空泵又分为往复式和旋转式两种。往复式真空泵为干式设备，不允许液体进入，效率和真空度都较高，但结构复杂，维修不便，主要应用于蒸发装置中。旋转式真空泵有水环式真空泵、纳西泵和旋片泵三种，结构较简单，效率高。喷射真空泵主要工作方式是通过将真空室的气体喷出而形成真空环境，这种泵结构简单，中小型厂均可自行安装，应用很广。真空获得设备主要应用于制冷设备抽气，2冶金炉、热处理炉、包装机械、电工产品处理设备、空间
12、装置风洞等大型抽气系统、电子产品排气系统、化工机械、镀膜机等。真空应用设备是指需要利用真空环境来完成工作目的的设备，这些设备往往都需要通过真空环境来保证设备的正常运行和工作性能。真空应用设备在化工、食品、冶炼、热处理等场合应用广泛，如化工和食品行业中的真空过滤、真空干燥、真空精馏、真空蒸发、冷冻干燥、真空浸渍，真空在机械工业中也得到了广发应用，如真空渗透、真空热处理、真空离子氮化、真空烧结、真空镀膜等。在冶金工业中有真空冶炼等。真空检测仪器是指用于检测运行环境是否满足设备运行的真空要求或利用真空环境检测来完成其他检测目的的仪器，如薄膜式真空计、绝对压力规、专用真空试验台、氦质谱检漏仪等。1.3 真空密封技术进展及应用不管哪种形式的真空设备，只要设备结构之间或设备与真空系统之间有相对运动，就存在保证设备结构之间及设备与真空系统之间的可靠密封的问题。真空系统由真空容器和真空机组所组成，对真空系统所用的材料及组成真空系统的零部件都有一定的特殊要求。真空材料分为结构材料、绝缘密封材料及真空油、脂三大类。真空常用的结构材料有低碳钢、不锈钢个、黄铜、铅及铅合金。真空密封的法兰垫片常用金属，对低
