在立式真空炉中， 抽真空系统不依赖于单一泵，而是作为一个协调的多级顺序运行。它从机械“粗抽泵”开始，用于清除炉腔内的大部分空气。随着压力的下降，扩散泵或涡轮分子泵等专业高真空泵接管工作，以达到敏感冶金过程所需的极低压力。
其核心原理不在于单个泵，而在于战略性的交接。不同的泵针对不同的压力范围进行了优化，它们以特定的顺序工作，以有效地将炉腔从大气压力降至深真空。
真空系统的目的：创造一个受控的环境
真空系统的主要目标是从加热室内清除气氛——主要是氧气、氮气和水蒸气。这为高温材料加工创造了一个可预测的纯净环境。
防止污染和氧化
在高温下，像氧气这样的活性气体很容易与金属部件的表面结合，形成氧化物和其他污染物。这会破坏材料的性能、表面光洁度和完整性。
通过清除这些气体，真空系统确保热处理过程在没有不需要的化学反应的情况下进行。
确保工艺完整性
许多先进的工艺，如钎焊、烧结和某些类型的退火，都需要一个极其洁净的环境。大气气体的缺失可以防止干扰工艺，确保钎焊接头牢固或材料正确致密化。
该系统还允许在受控的低压下引入特定的惰性气体（如氩气或氮气），这种技术被称为分压处理，以实现特定的冶金效果。
抽真空流程：实现真空的分级方法
实现高真空是一个穿越截然不同压力范围的旅程。炉子的抽气系统使用一系列泵，每个泵都设计用于在一个这些范围内最有效地运行。
第一级：粗抽泵
该过程总是从机械泵开始，通常称为粗抽泵。它的工作是完成最初的繁重工作。
该泵清除绝大多数空气分子，将炉腔压力从大气压力（约 760 托）降至“粗真空”水平（通常在 100 至 10⁻² 托的范围内）。
第二级：增压泵（可选）
为了加快过程，可能会使用增压泵（如罗茨鼓风机）。它与粗抽泵协同工作。
一旦达到一定的粗真空，增压泵就会启动，快速输送大体积的气体，从而填补粗抽和高真空阶段之间的空白。这显著减少了总抽真空时间。
第三级：高真空泵
高真空泵在大气压力下无法工作，只有在粗抽泵完成工作后才有效。它们的功能是清除剩余的、稀疏分布的分子。
常见的类型包括：
- 扩散泵： 它们没有运动部件，使用热油蒸汽射流来捕获气体分子并将其推出。它们坚固耐用，可以达到非常深的真空（例如 10⁻³ 至 10⁻⁷ 托）。
- 涡轮分子泵： 它们使用一系列高速旋转的转子叶片，以机械方式将气体分子推向排气口。它们提供非常洁净、无油的真空。
第四级：维持泵
系统中通常会包含一个较小的维持泵。它的作用是在空闲期间维持某些组件（如扩散泵）的真空度。这可以防止油蒸汽回流到主腔室中，并确保高真空泵为下一个循环做好准备。
理解权衡：泵的选择和系统设计
真空系统中泵的选择和配置是基于平衡性能、成本和工艺要求的关键设计决策。没有“最好”的单一设置。
机械泵：有局限性的主力泵
机械泵是必不可少的，但只能达到粗真空。对于仅需要脱气或简单退火的工艺，这可能就足够了。它们是最简单、最具成本效益的组件。
扩散泵：以成本换取高真空
扩散泵是实现高真空的久经验证的解决方案。它们的主要权衡是使用油，这带来了一小部分但非零的反流（backstreaming）风险——即油蒸汽污染真空室。现代挡板和冷阱大大降低了这一风险。
涡轮分子泵：洁净但复杂
涡轮分子泵提供极其洁净、无碳氢化合物的真空，这对敏感电子设备或医疗应用至关重要。然而，它们的机械结构复杂，有高速运动部件，成本更高，并且对突发的压力爆发比较敏感。
为您的目标做出正确选择
抽气系统配置必须与您打算运行的冶金工艺直接匹配。
- 如果您的主要重点是简单的退火或脱气（软真空）： 仅使用机械泵的系统通常就足够且具有成本效益。
- 如果您的主要重点是高纯度钎焊或烧结（高真空）： 必须使用包含机械泵和扩散泵或涡轮分子泵的多级系统，以防止污染。
- 如果您的主要重点是生产环境中的快速循环时间： 添加罗茨增压泵可以显著减少达到目标真空水平所需的时间，从而提高产量。
了解这种分级操作，使您能够精确控制炉内环境，确保可重复和高质量的结果。
总结表：
| 阶段 | 泵类型 | 功能 | 压力范围 |
|---|---|---|---|
| 1 | 机械（粗抽）泵 | 清除炉内的大部分空气 | ~760 至 10⁻² 托 |
| 2 | 增压泵（可选） | 加快抽真空速度，输送大体积气体 | 连接粗真空和高真空 |
| 3 | 高真空泵（例如：扩散泵、涡轮分子泵） | 为敏感工艺实现深真空 | 10⁻³ 至 10⁻⁷ 托 |
| 4 | 维持泵 | 在空闲期间维持组件的真空度 | 根据系统而异 |
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