用于真空热处理炉的石墨电热元件性能分析

 　　用于真空热处理炉的石墨电热元件性能分析

　　通过理论分析和ANSYS仿真对常用电热元件材料进行分析，从而获得真空热处理炉电热元件的热膨胀、热电阻、辐射能力等方面的性能，分析比较石墨作为电热元件的优缺点．为设计真空热处理炉是否选用石墨作为电热元件材料提供理论依据。

　　随着真空热处理炉制造水平的提升,真空热处理逐渐显示出了不可比拟的优越性,真空热处理凭借自身的脱气、脱脂、无氧化以及自动化等一系列优点获得了人们的青睐。但是真空热处理炉的电热元件还存在许多问题,例如高温变形、断裂、挥发等,这些成为限制真空炉发展的障碍。为了解决这些问题,石墨以其独特的优势脱颖而出。目前,用石墨制作的电热元件几乎在所有类型的真空热处理炉中都有应用。本文将应用理论分析和仿真分析相结合的方法科学的评价石墨作为电热元件的优缺点,为真空电热元件的设计提供依据。1电热元件性能因素分析真空热处理和普通电热处理不同,它是通过辐射进行传热,在真空环境下电热元件所表现出来的现象和普通电热炉也不一样,这就对真空电热元件提出了更高的要求。真空电热元件材料的性能要求可总结如下:(1)较高的电阻率,真空热处理炉一旦安装好,电热元件的端电压一般不变,高电阻率能获得稳定的功率和升温速度;(2)较小的电阻温度系数,真空热处理炉是一种自动可控的设备,较小的电阻温度系数能降低设计难度,节省成本;(3)为了延长电热元件的使用寿命,减少维修和更换次数,降低成本,要求电热元件具备较小的热膨胀系数;(4)较好的机械加工性能和高温机械强度；(5)高温下保证电热元件不与炉内保护气氛、炉衬和支撑件等发生化学反应。

　　通过理论分析和ANSYS的仿真分析，详细真实地反映出了常用电热元件材料的各种性能，并且通过辨证的观点进行了比较，比较后发现，石墨确实具有其他电热元件不能比拟的优势，稳定的电阻率、较低的电阻温度系数、较小的热膨胀系数以及较大的黑度等优点都使得它成为了电热元件材料的极好选择，但是由于石墨在常温下硬度较低，因此常温时石墨电热元件容易断裂损坏，在不易更换电热元件的加热炉中不宜使用。另外，石墨在真空环境下易挥发形成碳环境，因此某些材料不能在这样的真空炉中加工处理，同时要特别注意在选用支撑件和连接件时，要防止其与石墨反应。