基于石墨加热元件的真空超高温加热系统
石墨具有耐高温、热膨胀小、抗热冲击能力强等特性。常温下石墨的强度比金属差，但是其机械强度在2500℃以下随温度的上升而提高，在1700～1800℃时石墨的机械强度超过几乎所有的氧化物和金属。石墨材料熔点高，蒸气压低，真空炉内的气氛会含有低浓度的碳，将与残存气体中的O2和H2O蒸气分子产生反应，产生净化效果，即使在低真空度下，也能使被处理工件获得光亮的表面状态，大大简化了真空系统，降低了成本，这是任何金属电热体所无法比拟的。
由于石墨具有上述一系列的优良特性，作为真空电阻炉的加热元件，越来越受到热处理行业的欢迎，在高温电阻炉方面日益得到广泛的应用，这也是本项目选用石墨加热元件的主要原因。
1. 各种石墨加热元件的结构形式
1.1 单根棒状
最简单的单相电热体如图1所示，电流从两端直接导入石墨棒，L1为发热部分，L2为接头部分。为了增大发热量，可以将石墨棒制成空心，由于不需要对中心部分加热，因此可有效地利用电能。
图1 最简单的单相电热体示意图
由于受到石墨坯料的限制，不可能将接头部分与工作部分做成整体，可按如图2所示，分成几部分制作，再用螺母把这几部分连接起来。由于石墨材料中有孔隙、杂质、晶粒等缺陷，连接应选用粗牙螺纹，螺丝的内径应大于加热体工作部分的直径，刻螺纹的长度为螺丝直径的1.5倍，保证连接处有足够的导电面积，特别在使用大电流时，为改善螺纹联接与电极接头间的接触，先用石墨膏涂在施紧的零件上，增大导电面积。
图2 单相加长结构电热体示意图
1.2 管式加热体
管式加热体有单相和三相之分，图3所示为广泛应用的单相管式加热体，从管子的一端将它切开为两个相等的部分，另一端不切开，这样加热长度等于增加了一倍，因而增大了电阻，同时为了增加加热体的强度，加厚了加热体切开一端的厚度。L1为发热部分，L2为加厚部分，电热体电阻等于上、下两部分电阻之和。
图3 单相管式加热体示意图
图4所示为三相管式加热体，结构与单相的类似，从管子的一端将它切开为三个相等的部分，另一端不切开，由三道间隙把它分为在端部按星形相连的电阻相同的三部分，A、B、C为三相引出端。必要时，可根据阻值的需要，在每相上开一条或多条长槽形长缝，增大电阻值。
图4 三相管式加热体示意图
