實驗室小型電弧熔煉爐(石英腔體)是一款廉價的小型真空電弧熔煉爐,采用鎢電極和水冷銅坩堝。設備熔煉溫度可超過3000℃,然后迅速降溫。采用透明石英腔體,可360度觀測樣品熔煉情況。
針對實驗室常見的非自耗(紐扣爐)或小型自耗爐,標準操作分為四個關鍵階段:
1.裝料與密封
坩堝清理:使用石墨鏟或?qū)S霉ぞ咔謇硭溷~坩堝內(nèi)的殘留渣殼,確保接觸面清潔。
精準投料:將烘干后的金屬原料(如海綿鈦、合金塊)放入坩堝凹槽中。若使用鎢電極,需調(diào)整電極尖端與物料表面的距離至1-2mm(起弧最佳距離)。
密封爐體:降下爐蓋,確認密封圈無裂紋且位置正確,鎖緊固定螺栓,確保爐體氣密性。
2.抽真空與洗氣(關鍵步驟)
這是決定熔煉純度的核心環(huán)節(jié),切勿省略“洗氣”步驟:
初級抽真空:開啟機械泵,緩慢打開抽氣閥(避免氣流過大卷起粉末),將爐內(nèi)氣壓抽至5Pa以下。
充氬洗氣:關閉抽氣閥,向爐內(nèi)充入高純氬氣至微正壓(約-0.05MPa或一個大氣壓),利用惰性氣體置換殘留空氣。
循環(huán)操作:重復“抽真空-充氬”過程2-3次,直至真空度達到工藝要求(通常實驗室爐需達到5×10?³Pa甚至更高)。最后一次充氬后,保持爐內(nèi)為氬氣保護氛圍。
3.引弧與熔煉
引弧操作:啟動高頻引弧電源或接觸式引弧。對于非自耗爐,先讓電極與引弧劑(如小塊海綿鈦)接觸產(chǎn)生電弧,隨即迅速提起電極至2-5mm高度,形成穩(wěn)定電弧。
熔煉控制:
預熱:先用小電流對物料進行預熱,去除表面吸附氣體。
主熔煉:逐漸增大電流至設定值(如100A-500A,視樣品量而定),利用電弧高溫熔化金屬。觀察熔池狀態(tài),若熔池清晰活躍、無雜質(zhì)膜漂浮,說明參數(shù)正常;若出現(xiàn)噴濺或黑煙,需立即調(diào)整電極高度或電流。
翻面重熔:為保證成分均勻,通常需斷電充氬后,利用翻轉(zhuǎn)機構將樣品翻面,重復熔煉3-4次。
4.冷卻與出爐
自然冷卻:熔煉結束后,嚴禁立即打開爐蓋。必須保持氬氣保護,讓樣品在爐內(nèi)自然冷卻至50℃-80℃以下(手觸爐體不燙)。
取件:放氣至常壓,打開爐蓋,使用專用夾具取出樣品。若發(fā)現(xiàn)坩堝有粘附,切勿強行敲擊,以免損壞水冷銅坩堝。