飞机热处理工装电阻炉的设计

邹程

摘 要：在现代生产中有着不同的生产设备，满足不同的需求，在飞机材料方面，除了选用一些合金材料，还有就是通过改变材料的分子结构，通过热处理来提高材料的性能，而在热处理上，需要不同的设备对不同的结构进行处理，电阻炉就是热处理工装之一，在电阻炉设计上需要研究分析它的机构尺寸，通过计算它的热效率和升温时间，选择需要的元件，绘制出不同的零件图、元件图，设计出符合飞机零件加工的热处理装备。

关键词：结构与尺寸；热处理计算；元件选择

中图分类号：TG75 文献标识码：A

1.结构与尺寸

在电阻炉的设计上，要考虑好对飞机零件的加工要求，以及飞机零件的生产数量，在电阻炉的分类中箱式电阻炉的工艺最稳定，图1是箱式电阻炉的装配图。

电阻炉的结构一般是由炉门、热电偶、炉壳、炉衬、炉底板、加热元件、炉门升降机等几部分组成。

在电阻炉结构上，炉底面积的确认中，一种是根据电阻炉装料的多少来计算，另一种是根据炉底所能承受的强度来计算，炉底的实际面积通过以下计算公式可得：

炉膛的高度，防止工件与炉膛内的电热元件和炉膛本身碰撞，炉膛的高度应使炉膛内壁与零件有一定的高度和缝隙，一般设计上选择它们之间的距离是200mm～300mm之间。

为了防止热处理外界对电阻炉的影响，一般在电阻炉的外部砌一个工作室，这个工作室一般为土砖和泥土堆砌而成。如图2所示，通过图片可以看出这个工作空间的组成，它分为外部采用硅藻土砖，起到一些保温的作用，内部采用轻质黏土砖，这样使得整个壁厚在重量上减轻，而这个工作空间的底部，从下往上，第一层还是用硅藻土砖，第二层用重质黏土砖，在重质黏土砖的上部安装耐热版。

最终确定工作空间墙壁的材料是QN-1.0轻质黏土砖、B级硅藻土砖，它们的厚度分别为113mm和180mm。

2.热处理计算

热处理工装电阻炉设计上要考虑成本，对电阻炉在空载时候，需要考虑它的功率，避免设备不运行时候，负载较大，浪费资源，对电阻炉空载时候的功率通过以下公式计算：

电阻炉的升温时间，箱式电阻炉的设计在结构上，将炉子的四周墙体按照相同的数据进行计算的，这样使得保温层蓄热就相对较少，所以在电阻炉开炉升温时候要将升温速度提升，但同时也要使升温过程中接收对电阻炉的损耗，在计算电阻炉升温时间时，考虑炉墙及炉顶的蓄热时间、炉底的蓄热时间、炉底板零件的蓄热时间，蓄热时间计算方法：

t升=Q蓄/（3600×60）

通过这个计算出升温，将这些时间加一起也就是电阻炉的升温时间，一般的电阻炉升温时间是3h～8h，为了节省相应的时间，设计电阻炉的升温时间在4h左右。

3.元件选择

电阻炉元件的选择一般是对电热元件的选择，电热元件是直接影响电阻炉效率和温度的直接元件，通过计算电热元件的电阻率来考核电热元件，例如对某飞机零件的热处理温度为600℃，那么在电热元件电阻率计算时，就要将损耗算进去，则该电阻炉计算时候，温度就要为1000℃.最后选取0Cr25AI5合金作为电热元件。

该电阻炉的电压采用Y型接法，电压为380V，通过对电热功率的考虑，选取电热元件的直径为4mm，因为采用这个直径的电热元件，它的优点为本身重量小，同时节约成本，而且会增加炉口的功率，在对电热元件长度的计算上，要考虑电热元件在炉墙上、炉低走线时候的损耗，最终确定电热元件如图3所示。

结语

在飞机的制造中凝结了设计者们不同方面的辛勤汗水，通过攻破不同方面的问题，将我国飞机制造业达到了世界先进水平。而在飞机零件工装的设计上，更是走在了飞机制造的前面，只有好的工装才能制造出好的飞机，再好的飞机设计理念，没有硬件的提升，也是空谈，只有脚踏实地，认真提升制造业的基礎，不断提升制造设备的性能，为飞机零件制造业和飞机的装配提供坚实的后盾。

参考文献

[1]刘人达.冶金炉热工手册[M].北京，冶金工业出版社，2002.

[2]刘孝曾.热处理炉及车间设备[M].北京，机械出版社，1985.

[3]范玉青.现代飞机制造技术[M].北京：航空航天大学出版社，2001.

[4]陈天民.热处理设计简明手册[M].北京：机械工业出版社，1999.