CN102374772A - 双向热压高温烧结炉及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双向热压高温烧结炉及其工作方法，该双向热压高温烧结炉包括：炉体、装设于炉体内的保温筒、分别通过法兰盘密封盖合于炉体上下端的上炉盖与下炉盖、及分别装设在上炉盖与下炉盖上的上压头与下压头，炉体上设有数个电极、以及数条通过套管固定在炉体上的通水管，保温筒与炉体内表面之间形成有间隙，保温筒内设有加热体、及对应上、下压头相对上下设置的两石墨压头，数个电极分别依次通过炉体与保温筒上的电极通孔穿入炉体，并与加热体连接。本发明的双向热压高温烧结炉，具有双压头结构，通过上、下压头同时加压解决受力均匀等问题，提高产品性能，可靠性高；且采用高纯高压石墨制成的石墨压头，强度更大，可承受更大压力，其工件尺寸可更大设置，利于大批量生产。

Description

双向热压高温烧结炉及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种烧结炉，特别涉及一种双向热压高温烧结炉及其工作方法。

背景技术

烧结炉是在真空和保护性气氛中，对金属、陶瓷及一些难熔金属中间化合物粉末加热烧结，获得具有一定密度及一定机械性能的致密体材料。烧结炉主要有真空热压烧结炉和放电等离子体烧结炉等。其中真空热压烧结炉是将真空、热压成型、高温烧结结合一起，广泛应用于粉末冶金行业、真空扩散焊接领域的各种防氧化材料的烧结成型。而目前已知的热压烧结炉一般为不设有压头或设有一压头的单向热压式烧结炉，该种烧结炉容易出现烧结材料烧结时受力不均匀等问题，从而影响产品性能，且现有烧结炉的工件尺寸较小，一般直径最大也仅为150mm，不利于大批量生产。

因此，现有烧结炉在结构、性能等方面仍需要进一步改善，以适应生产发展需求。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种双向热压高温烧结炉，具有双压头结构，通过上下同时加压达到受力均匀，提高产品性能；且采用高纯高压石墨制成的石墨压头，强度更大，可承受更大压力，其工件尺寸可更大设置，利于大批量生产。

本发明的另一目的在于，提供一种双向热压高温烧结炉的工作方法，通过上、下压头同时加压，解决受力均匀等问题，可靠性高，且利于大批量生产。

为实现上述目的，本发明提供一种双向热压高温烧结炉，其包括：炉体、装设于炉体内的保温筒、分别通过法兰盘密封盖合于炉体上下端的上炉盖与下炉盖、及分别装设在上炉盖与下炉盖上的上压头与下压头，炉体上设有数个电极、以及数条通过套管固定在炉体上的通水管，保温筒与炉体内表面之间形成有间隙，保温筒内设有加热体、及对应上、下压头相对上下设置的两石墨压头，数个电极分别依次通过炉体与保温筒上的电极通孔穿入炉体，并与加热体连接。

所述保温筒包括一开口端向下的筒体及盖合于筒体开口端处的保温盖，筒体内紧靠保温盖设有保温塞，下炉盖内侧对应设有支撑架支撑该保温筒；所述石墨压头采用高纯高压石墨制成，一石墨压头对应上压头而插设在保温筒上端通孔内，另一石墨压头对应下压头于保温筒下端插设在保温盖及保温塞连通的通孔内，两石墨压头之间设有石墨保护套，该石墨保护套通过数个支撑轴支撑于保温塞上方。

所述上、下炉盖上均设有通水管及数个进、出水接口，通水管分别通过套管固定在上、下炉盖端面上，上、下炉盖端面上对应上、下压头分别设有压头通孔，上、下压头分别通过法兰可振动装设在上炉盖及下炉盖的压头通孔上，工作时该上、下压头在其对应压头通孔内上下振动，上、下压头上还各设有数个进、出水接口，且在上、下压头与上、下炉盖的压头通孔接合处进一步分别设有上、下压盖。

所述电极包括进线体、盖合进线体上的接线板、及石墨电极，进线体通过绝缘垫装设在炉体电极通孔上，石墨电极一端通过锁紧体及连接件固定连接在进线体内侧，石墨电极另一端依次穿过炉体与保温筒上的电极通孔插接在加热体上，并通过锁紧环及连接件将该端与加热体连接固定。

所述炉体上还设有观察窗、导气接口及数个进、出水接口，观察窗连通至保温筒内，导气接口连通至炉体内表面与保温筒之间的间隙；炉体及上、下炉盖均具双层结构，从而在层间形成夹层空间，炉体上的进、出水接口连通其夹层空间，上、下炉盖上的进、出水接口各连通其夹层空间。

所述炉体为圆筒体、矩形筒体或多边形筒体；保温筒为圆筒形、矩形或多边形；加热体为对应保温筒内周形状设置的筒体，由钼、钨或石墨材料制成，石墨保护套于该加热体内而置于两石墨压头之间；所述石墨压头为圆柱状；该石墨压头包括石墨内压头及石墨外压头，石墨外压头与石墨内压头通过定位柱连接为一体。

同时，本发明还提供上述双向热压高温烧结炉的工作方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、检测电源、气源及水源，将待烧结材料自炉体上端开口放置炉体中保温筒内，将上炉盖紧密盖合于炉体上端；

步骤二、接通抽气泵，将炉体内抽成真空，同时上、下压头分别通过上下振动带动两石墨压头从保温筒两端向石墨保护套方向挤压；

步骤三、接通电源，通过电极供电给加热体进行加热升温，炉体内在真空状态下开始对材料进行烧结；根据材料所需温度及其工艺要求时间，炉体内温度升至材料所需温度后，保持材料工艺要求时间；

步骤四、时间达到后，停止加热，自然降温，降至设定温度后，充入惰性气体并接通冷却水对炉体进行强制降温，降至设定温度后，继续冷却同时开始计时，达到时间后停止冷却，烧结后的产品出炉。

其中，所述惰性气体为氩气或氢气，。

本发明还提供上述双向热压高温烧结炉的工作方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、检测电源、气源及水源，将待烧结材料自炉体上端开口放置炉体中保温筒内，将上炉盖紧密盖合于炉体上端；

步骤二、接通气源，对炉体内充入惰性气体，同时上、下压头分别通过上下振动带动两石墨压头从保温筒两端向石墨保护套方向挤压；

步骤三、接通电源，通过电极供电给加热体进行加热升温，炉体内在保护气氛下开始对材料进行烧结；根据材料所需温度及其工艺要求时间，炉体内温度升至材料所需温度后，保持材料工艺要求时间；

步骤四、时间达到后，停止加热，自然降温，降至设定温度后，充入惰性气体并接通冷却水对炉体进行强制降温，降至设定温度后，继续冷却同时开始计时，达到时间后停止冷却，烧结后的产品出炉。

其中，所述惰性气体为氩气或氢气。

本发明的有益效果：本发明的双向热压高温烧结炉，具有双压头结构，通过上下同时加压达到受力均匀，提高产品性能；且采用高纯高压石墨制成的石墨压头，强度更大，可承受更大压力，其工件尺寸可更大设置，利于大批量生产；其工作时通过上、下压头同时加压，解决受力均匀等问题，可靠性高，且利于大批量生产。

为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。

附图中，

图1为本发明双向热压高温烧结炉的立体结构示意图；

图2为图1中沿A-A方向的剖面结构示意图；

图3为本发明双向热压高温烧结炉一实施例的工作方法流程示意图；

图4为本发明双向热压高温烧结炉另一实施例的工作方法流程示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。

如图1-2所示，本发明的双向热压高温烧结炉，包括：炉体1、装设于炉体内的保温筒2、盖合于炉体1上下端的上炉盖3与下炉盖4、及分别装设在上炉盖3与下炉盖4上的上压头5与下压头6，保温筒2内设有加热体21、及对应上、下压头5、6相对上下设置的两石墨压头22。

所述炉体1为圆筒体、矩形筒体或多边形筒体，由不锈钢材料或其他材料制成，该炉体1可设置比现有尺寸更大，使其具有更大炉腔便于大量生产。在本实施例中，炉体1呈圆筒状。炉体1上设有数个电极11、以及数条通过套管120固定在炉体1上的通水管12，该数条通水管12用于接取冷却水，以在烧结工序完成后起降温作用。数个电极11分别依次通过炉体1与保温筒2上对应设置的电极通孔穿入炉体1，并与加热体21连接。电极11包括进线体111、盖合进线体111上的接线板112、及石墨电极113，进线体111通过绝缘垫114装设在炉体1电极通孔上，石墨电极113一端通过锁紧体115及连接件116固定连接在进线体111内侧，石墨电极113另一端依次穿过炉体1与保温筒2上的电极通孔插接在加热体21上，并通过锁紧环117及连接件116将该端与加热体21连接固定，其中连接件116可为螺钉等。所述电极11采用现有技术的电极，其包括的其他附件为现有技术中所包括，如密封圈、压片等在此不累赘述之。在本实施例中，所述电极11设有三个，其于同一水平面上均匀间隔设于炉体1外周上端，该三个电极11分别通过其与加热体21插接的石墨电极113将加热体21平衡支撑在保温筒2内。炉体1上还设有观察窗13以利于烧结时工作人员观察炉体1内部的烧结情况，以及导气接口14，可用于连接气源对炉体1充入惰性气体，如氩气或氢气等，以使炉体1处于保护气氛下；该导气接口14也可连接抽气泵对炉体1内进行抽气，使炉体1内部达到真空状态。

所述保温筒2与炉体1内表面之间留有间隙，该保温筒2可为圆筒形、矩形或多边形，其包括一开口端向下的筒体23及盖合于筒体23开口端处的保温盖24，筒体23内紧靠保温盖24设有保温塞25，下炉盖4内侧对应设有支撑架41支撑该保温筒2；一石墨压头22对应上压头5而插设在保温筒2上端通孔内，另一石墨压头22对应下压头6于保温筒2下端插设在保温盖24及保温塞25连通的通孔内，两石墨压头22之间设有石墨保护套26，该石墨保护套26通过数个支撑轴(未标示)支撑于保温塞25上方。所述加热体21为对应保温筒2内周形状设置的筒体，该种设置可提高其加热后保温筒2内的温度均匀性，该加热体21由钼、钨或石墨材料等制成，石墨保护套26于两石墨压头22之间而设于该加热体21内。所述石墨压头22采用高纯高压石墨制成，该种石墨制成的石墨压头强度更大，更加利于压制烧结材料，该石墨压头22可为圆柱状，其包括石墨内压头221及石墨外压头222，石墨外压头222与石墨内压头221通过定位柱220连接为一体。石墨压头22直径可达到250mm，该大尺寸设置更加利于大批量生产。

所述上、下炉盖3、4分别通过法兰盘110密封盖合于炉体1上下端，上、下炉盖3、4上对应上、下压头5、6各设有压头通孔(未标示)，上、下压头5、6分别通过法兰130可振动装设在上炉盖3及下炉盖4的压头通孔上，工作时该上、下压头5、6在其对应压头通孔内上下振动；且在上压头5与上炉盖3的压头通孔接合处，及下压头6与下炉盖4的压头通孔接合处进一步分别设有上压盖32及下压盖42，以增强上压头5与上炉盖3、下压头6与下炉盖4之间的密合性。该上、下压头5、6上也各设有进、出水接口(未标示)，当进水接口接通冷却水源时，冷却水源内可放置微波发射器，流通的冷却水可将微波发射器的振动传导至上、下压头5、6，使上、下压头5、6也随之振动，达到冷却均匀效果。上、下炉盖3、4上还均设有通水管12，通水管12分别通过套管120固定在上、下炉盖3、4端面上，该通水管12用于接取冷却水，以在烧结工序完成后起降温作用。所述炉体1及上、下炉盖3、4均具双层结构，从而在层间形成夹层空间，炉体1及上、下炉盖3、4上均设有数个进水接口100及出水接口200，该数个进水接口100及出水接口200各连通炉体1及上、下炉盖3、4的夹层空间，进水接口100与冷却水源相连接，与出水接口200相配合实现降温目的。作为一种优选实施例，电极11也可由其设于进线体111上的进水接口及出水接口(未标示)连接冷却水进行降温。

如图3所示，为本发明双向热压高温烧结炉一实施例的工作方法流程图，并结合图1-2，该实施例的工作方法包括步骤如下：

步骤一S1、检测电源、气源及水源，将待烧结材料自炉体1上端开口放置炉体1中保温筒2内，将上炉盖3紧密盖合于炉体2上端。

步骤二S2、接通抽气泵，将炉体1内抽成真空；其中，通过炉体1上的导气接口14连接抽气泵进行抽气，同时上、下压头5、6分别与气缸连接，通过气缸工作带动其上下振动，并同时带动两石墨压头22从保温筒2两端向石墨保护套26方向挤压，在保温筒2内形成密闭烧结区域。

步骤三S3、接通电源，通过电极11供电给加热体21进行加热升温，炉体1内在真空状态下开始对材料进行烧结；根据材料所需温度及其工艺要求时间，炉体内温度升至材料所需温度后，保持材料工艺要求时间；

步骤四S4、时间达到后，停止加热，自然降温，降至设定温度后，充入惰性气体并接通冷却水对炉体进行强制降温，降至设定温度后，继续冷却同时开始计时，达到时间后停止冷却，烧结后的产品出炉。其中，可同样通过导气接口14连接气源，将惰性气体充入炉体1内，惰性气体可为氩气或氢气等，同时炉体1、上炉盖3及下炉盖5上的进、出水接口100、200及通水管12接通冷却水源，惰性气体在保温筒2与炉体1之间间隙循环流动，将加热体21的热量快速传导给夹层空间及通水管12内的冷却水，由冷却水将热量带出炉体1外，从而快速降低炉体温度。

如图4所示，为本发明双向热压高温烧结炉另一实施例的工作方法流程图，并结合图1-2，该实施例的工作方法包括步骤如下：

步骤一S1’、检测电源、气源及水源，将待烧结材料自炉体1上端开口放置炉体1中保温筒2内，将上炉盖3紧密盖合于炉体1上端。

步骤二S2’、接通气源，对炉体1内充入惰性气体；其中，通过炉体1上的导气接口14连接气源，将惰性气体充入炉体1内，惰性气体可将炉体1内的挥发物排走带出炉体1，惰性气体可为氩气或氢气等，同时上、下压头5、6分别与气缸连接，通过气缸工作带动其上下振动，并同时带动两石墨压头22从保温筒2两端向石墨保护套26方向挤压，从而在炉体1内形成在保护气氛下的烧结区域。

步骤三S3’、接通电源，通过电极供电给加热体进行加热升温，炉体内在保护气氛下开始对材料进行烧结；根据材料所需温度及其工艺要求时间，炉体内温度升至材料所需温度后，保持材料工艺要求时间；

步骤四S4’、时间达到后，停止加热，自然降温，降至设定温度后，充入惰性气体并接通冷却水对炉体进行强制降温，降至设定温度后，继续冷却同时开始计时，达到时间后停止冷却，烧结后的产品出炉。其中，通过导气接口14连接气源，将惰性气体充入炉体1内，惰性气体可为氩气或氢气等，同时炉体1、上炉盖3及下炉盖5上的进、出水接口100、200及通水管12接通冷却水源，惰性气体在保温筒2与炉体1之间间隙循环流动，将加热体21的热量快速传导给夹层空间及通水管12内的冷却水，由冷却水将热量带出炉体1外，从而快速降低炉体1温度。

综上所述，本发明的双向热压高温烧结炉，具有双压头结构，通过上下同时加压达到受力均匀，提高产品性能；且采用高纯高压石墨制成的石墨压头，强度更大，可承受更大压力，其工件尺寸可更大设置，利于大批量生产；其工作时通过上、下压头同时加压，解决受力均匀等问题，可靠性高，且利于大批量生产。

以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明后附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种双向热压高温烧结炉，其特征在于，其包括：炉体、装设于炉体内的保温筒、分别通过法兰盘密封盖合于炉体上下端的上炉盖与下炉盖、及分别装设在上炉盖与下炉盖上的上压头与下压头，炉体上设有数个电极、以及数条通过套管固定在炉体上的通水管，保温筒与炉体内表面之间形成有间隙，保温筒内设有加热体、及对应上、下压头相对上下设置的两石墨压头，数个电极分别依次通过炉体与保温筒上的电极通孔穿入炉体，并与加热体连接。

2.如权利要求1所述的双向热压高温烧结炉，其特征在于，所述保温筒包括一开口端向下的筒体及盖合于筒体开口端处的保温盖，筒体内紧靠保温盖设有保温塞，下炉盖内侧对应设有支撑架支撑该保温筒；所述石墨压头采用高纯高压石墨制成，一石墨压头对应上压头而插设在保温筒上端通孔内，另一石墨压头对应下压头于保温筒下端插设在保温盖及保温塞连通的通孔内，两石墨压头之间设有石墨保护套，该石墨保护套通过数个支撑轴支撑于保温塞上方。

3.如权利要求1所述的双向热压高温烧结炉，其特征在于，所述上、下炉盖上均设有通水管及数个进、出水接口，通水管分别通过套管固定在上、下炉盖端面上，上、下炉盖端面上对应上、下压头分别设有压头通孔，上、下压头分别通过法兰装设在上炉盖及下炉盖的压头通孔上，工作时该上、下压头在其对应压头通孔内上下振动，上、下压头上还各设有数个进、出水接口，且在上、下压头与上、下炉盖的压头通孔接合处进一步分别设有上、下压盖。

4.如权利要求1所述的双向热压高温烧结炉，其特征在于，所述电极包括进线体、盖合进线体上的接线板、及石墨电极，进线体通过绝缘垫装设在炉体电极通孔上，石墨电极一端通过锁紧体及连接件固定连接在进线体内侧，石墨电极另一端依次穿过炉体与保温筒上的电极通孔插接在加热体上，并通过锁紧环及连接件将该端与加热体连接固定。

5.如权利要求1或3中所述的双向热压高温烧结炉，其特征在于，所述炉体上还设有观察窗、导气接口及数个进、出水接口，观察窗连通至保温筒内，导气接口连通至炉体内表面与保温筒之间的间隙；炉体及上、下炉盖均具双层结构，从而在层间形成夹层空间，炉体上的进、出水接口连通其夹层空间，上、下炉盖上的进、出水接口各连通其夹层空间。

6.如权利要求1所述的双向热压高温烧结炉，其特征在于，所述炉体为圆筒体、矩形筒体或多边形筒体；保温筒为圆筒形、矩形或多边形；加热体为对应保温筒内周形状设置的筒体，由钼、钨或石墨材料制成，石墨保护套于该加热体内而置于两石墨压头之间；所述石墨压头为圆柱状；该石墨压头包括石墨内压头及石墨外压头，石墨外压头与石墨内压头通过定位柱连接为一体。

7.一种如权利要求1所述的双向热压高温烧结炉的工作方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、检测电源、气源及水源，将待烧结材料自炉体上端开口放置炉体中保温筒内，将上炉盖紧密盖合于炉体上端；

步骤二、接通抽气泵，将炉体内抽成真空，同时上、下压头分别通过上下振动带动两石墨压头从保温筒两端向石墨保护套方向挤压；

步骤三、接通电源，通过电极供电给加热体进行加热升温，炉体内在真空状态下开始对材料进行烧结；根据材料所需温度及其工艺要求时间，炉体内温度升至材料所需温度后，保持材料工艺要求时间；

步骤四、时间达到后，停止加热，自然降温，降至设定温度后，充入惰性气体并接通冷却水对炉体进行强制降温，降至设定温度后，继续冷却同时开始计时，达到时间后停止冷却，烧结后的产品出炉。

8.如权利要求7所述的双向热压高温烧结炉的工作方法，其特征在于，所述惰性气体为氩气或氢气。

9.一种如权利要求1所述的双向热压高温烧结炉的工作方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、检测电源、气源及水源，将待烧结材料自炉体上端开口放置炉体中保温筒内，将上炉盖紧密盖合于炉体上端；

步骤二、接通气源，对炉体内充入惰性气体，同时上、下压头分别通过上下振动带动两石墨压头从保温筒两端向石墨保护套方向挤压；

步骤三、接通电源，通过电极供电给加热体进行加热升温，炉体内在保护气氛下开始对材料进行烧结；根据材料所需温度及其工艺要求时间，炉体内温度升至材料所需温度后，保持材料工艺要求时间；

步骤四、时间达到后，停止加热，自然降温，降至设定温度后，充入惰性气体并接通冷却水对炉体进行强制降温，降至设定温度后，继续冷却同时开始计时，达到时间后停止冷却，烧结后的产品出炉。

10.如权利要求9所述的双向热压高温烧结炉的工作方法，其特征在于，所述惰性气体为氩气或氢气。

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