摘要：主要论述了用于生产等轴晶叶片的真空精密铸造炉炉真空系统的组成和特点，针对镍基高温合金的冶金特点和生产实际，介绍真空系统漏率对于生产等轴晶叶片的意义；应用莱宝检漏仪对真空系统检漏的方法，此方法对真空熔炼设备的真空检漏具有指导意义。
关键词：真空精密铸造炉；镍基高温合金；真空；莱宝300型检漏仪
镍基高温合金是航空发动机热端部件（叶片和涡轮盘）的首选材料，母合金的纯净度是影响其服役寿命的关键因素。母合金的纯净度包括氧、氮、硫、磷等有害元素和非金属夹杂物。真空精密铸造炉使用的已经精炼过的母合金铸锭，在铸锭熔化和浇铸叶片过程中，需要保持真空，避免了金属液体与大气的相互作用而被污染，同时使铸件质量均匀。在当今世界范围内，真空精密铸造炉是工业化生产等轴晶叶片的主要设备。
1. 真空精密铸造炉真空系统的组成
真空精密铸造炉包括熔炼室，模壳室，加料室和测温室。模壳室隔离阀打开前的典型真空度0.1Pa，三室联通的泄露率 5x10-1 Pa l/s。对真空参数的要求决定了真空系统的配置。
真空精密铸造炉的真空系统包括两个独立的泵组，和熔炼室、模壳室并联的中真空泵组包括机械泵、罗茨泵、蝶阀组成，可以单独抽空熔炼室和模壳室，达到0.5Pa的极限真空；和熔炼室相连的为高真空泵组包括机械泵、小罗茨泵、油扩散泵、挡板阀、蝶阀组成，可以单独抽熔炼室或者三室联通抽孔，达到0.005Pa极限真空。最典型的真空系统是保持熔炼室真空，可以进行加料以及模壳室模壳准备和浇铸完成后工件移位。
2. 真空精密铸造炉的检漏
一个配置科学、合理的真空系统，不仅要求抽空时间短，而且要求有较好的气密性，能够满足生产工艺所允许的最大泄露率。不同的金属熔炼工艺，有着不同的漏率，对于镍基高温合金，漏率小于0.5Pal/s，符合工艺要求。
检漏的目标在于发现真空炉室和真空系统的漏气点，及时处理漏气点，处理的好处：第一使炉室的漏气率控制在工艺所允许的范围内；第二消除真空系统的漏点，提升真空系统的抽气速率，缩短真空炉室的抽气时间。
任何一个真空系统，漏气是绝对的，不漏是相对的。原因如下：
真空管道、阀门之间存在着可以拆卸的连接，连接之间用密封件密封；炉室存在运动部件，运动部件和炉室之间存在动密封。随着使用时间的延长，密封橡胶必然要老化，密封可靠性降低。
金属管道内壁真空漆长时间存在脱落可能，管道内壁锈蚀暴露，导致气体吸附增加；炉室水夹层存在着焊缝，长时间受冷却水流动冲刷，焊缝存在失效的可能。
炉室不锈钢内壁存在熔炼产生的烟尘杂质，清洁不彻底，导致气体吸附增加。
目前，用于检漏最普及的仪器是氦质谱检漏仪。它具有性能稳定、灵敏度高的特点。氦在大气中含量仅二十万分之一，其离子质量和其他气体离子质量相差很大，不容易受到干扰，不会错判。适用于大漏率、真空卫生较差的真空系统的检漏，其灵敏度可达1x10-10-1x10-12mbarl/s。
3. 真空精密铸造炉抽空炉室压力曲线
抽空开始时，启动油封式机械泵，当炉室压力达到3E3Pa 时，小罗茨泵启动，当炉室压力达到100Pa 时，大罗茨泵启动。当炉室压力达到10Pa 时，油扩散泵启动（需要提前抽空和预热）。最终工作压力达到0.1Pa，然后测定炉室漏率满足工艺要求就可以开始熔炼。熔炼室压力的变化如图1所示，正常情况下，熔炼室体积一定，漏率一定，抽空时间稳定。如果真空系统存在漏点，则抽空时间变长；如果熔炼室泄露率测试通不过，那么存在漏点，此漏点可能在真空系统或者熔炼室。此时，通过延长抽空时间不能解决，需要进行检漏，找到并解决漏点。
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4. 氦质谱检漏仪的使用和校验
莱宝300型氦质谱检漏仪自带真空系统，接通电源后，自我抽空启动，当打开和其他真空系统相连的真空阀门后，如果入口压力大于1500Pa 将自动停止工作。氦质谱检漏仪相比其他检漏仪器的优点是氦气分子会逆着真空管道中空气的流向进入涡轮分子泵中，再进入质谱室中。氦质谱检漏仪分为大的漏点和微小漏点检测两种模式，可以根据相连接的真空系统的真空度选择。氦质谱检漏仪可以连接在机械泵进气口或者小罗茨泵进气口，均可正常工作。
氦气检漏仪配备标准漏孔，根据使用情况，每年应该对氦气检漏仪进行泄露率校准，校准是自动进行的，连接标准漏孔，正确选择校准即可，这样可以确保检测漏点时不会发生误判，提高检漏准确率。
喷吹法是最常用而且简便的检漏方法（也称真空法）。当待检漏仪的真空压力小于100Pa时，在可能泄露点喷吹氦气，喷吹的原则是先高后低，先近后远。喷气的量原则是：尽量采用小气流也就是舌尖能够感觉到喷枪出气口气体流动即可，氦检漏仪非常敏感，喷吹氦气过多，一旦有漏点，大量氦气进入检漏仪，将导致检漏仪长时间处于不佳的泄露率检测范围，工作效率大大降低。
真空精密铸造炉的检漏炉线：氦检漏仪连接中真空泵组油封机械泵进气口--三室联通抽空--加料室驱--加料阀--观察窗--熔炼室同轴供电--熔炼室炉门--翻板阀--模壳室门--大罗茨泵—小罗茨泵—油封机械泵。确认无泄露后，关闭检漏仪破空炉室，将检漏仪连接到高真空泵组油封机械臂进气口连接，检漏路线：挡板阀--蝶阀--油扩散--罗茨--油封机械泵。
氦气检漏仪是一个相当灵敏和智能化的设备，它操作简单方便，响应快，易于掌握。当有漏点时，氦气分子顺着漏点进入氦检漏仪内部，检漏仪上立刻显示泄露率的变化，当变化超过一个数量级为漏点，譬如现在检漏仪显示漏率5E-9mbarl/s，氦气分子进入简陋以内后，检漏仪显示漏率为6E-8mbarl/s，则判定为漏点，这时需要进一步确认具体的漏点，进行处理。
5 结论
本文详细介绍了真空精密铸造炉真空系统的组成，以及莱宝300型真空检漏仪的工作特点和使用校准方法，漏点的寻找和判断方法，真空检漏要想快速有效的进行，需要具备一定的真空知识；掌握检漏仪的原理，能够熟练的操作检漏仪；充分利用氦气的逆流特点，选择检漏仪合理的接口位置，提高捡漏的效率和准确性；对于找到的漏点，也需要反复确认，找准位置，才能快速解决泄露问题，提高生产效率。
参考文献
[1] 稀有金属加工手册[M]. 北京:冶金工业出版社, 1982.
[2] 黄晓乾.李汉康. 高温合金.[M]. 北京:冶金工业出版社, 2000.1.
[3] 莱宝300型检漏仪操作手册[C]（莱宝真空公司）.