CN102528041B - 节能脱脂装置 - Google Patents

Abstract

一种节能脱脂装置，属于粉末冶金注射成型部件脱脂装置技术领域。包括炉胆平台，其一侧的中央设置底座，在底座上开设纵向通孔，在底座的侧面开设横向通孔；炉胆，设置在炉胆平台上；炉体，套设在炉胆外，在该炉体保温耐火层朝向炉胆的表面敷设一组电加热棒，炉体的顶部配设炉盖，炉盖的一侧设置炉盖保温耐火层；捕集器，固定在炉胆平台的一侧的中央；抽真空机构，设置在炉体的一侧；保护气体引入管，其一端伸展到炉胆腔内，另一端与保护气体气源装置连接，电加热棒和抽真空机构与电气控制装置电气控制连接。优点：可以提高脱脂速度；有利于装料和出料，方便检护；可避免热传递损耗热量而节约能源。

Description

节能脱脂装置

技术领域

本发明属于粉末冶金注射成型部件脱脂装置技术领域，具体涉及一种节能脱脂装置。

背景技术

金属粉末注射成型技术（Metal Injection Molding ，简称MIM）是集塑料成型工艺学、高分子化学、粉末冶金工艺学和金属材料学等多学科相互渗透与交叉的技术，利用模具可一次性注射成型出复杂形状的产品并且通过烧结而得以制造高密度、高精度及三维复杂形状的结构件。该技术率先由美国加州Parmatech公司于上世纪（1973）年发明，八十年代初在欧美及日本等得到广泛应用。这种技术具有工艺步骤少、无需切削或少量切削和经济效益高的长处，并且能够克服传统的粉末冶金工艺制品密度低、材质不均匀、机械物理性能差、不易成型薄型且结构复杂的零件的欠缺。

金属粉末注射成型是通过加入粘结剂实现的，即由粘结剂赋予金属粉末充分的流动性而藉以获得具有特定产品特征的毛坯，毛坯通过后续的脱脂工序将先前加入的粘结剂脱除，再经过高温烧结而得到具有金属或者陶瓷性能的产品。具体可由下面的流程概括：金属粉末与粘结剂混合（简称混料）、制粒、通过模具注射成型、脱脂（业界也称脱粘）、烧结以及必要的后处理。

用于金属粉末注射成型的公知的粘结剂的体系主要有石蜡基体系和聚醛树脂体系。粘结剂的脱除方法主要有四种：一是溶剂脱脂法；二是热脱脂法；三是虹吸脱脂法；四是专用粘结剂体系的催化脱脂法。溶剂脱脂法是通过有机溶剂萃取的原理先将注射成型的毛坯中的部分组份（也称组元）吸出，再通过热脱脂法去除其余组份，由于该法需要转炉，即需要将毛坯从溶剂炉转移至热脱脂炉，因此较为麻烦。虹吸脱脂法是将毛坯置于虹吸料上，经加热到粘结剂中的其中一个组份的熔点以上，通过虹吸料的毛细管力将熔化的该组份吸出，以达到脱除粘结剂中的其中一种组份的目的。催化脱脂法是利用聚醛树脂在酸性气氛中解聚为甲醛气体的特性脱除大部分粘结剂，但是该法具有对粘结剂体系的挑剔性，即仅适用于聚醛树脂体系的粘结剂，而不适用于石蜡体系的粘结剂。

上述四种脱脂方法均需要使用相应的脱脂装置，并且在已公开的中国专利文献中不乏见诸，略以例举的如CN101653665A推荐的“用于金属粉末注射成形坯件的液体溶剂萃取脱脂装置”，该装置适用于前述的溶剂脱脂法；CN202070764U提供的“一种粉末冶金注射成型快速脱脂炉”，该脱脂炉同样适用于前述的溶剂脱脂法；CN202113637U介绍的“粉末注射成形坯件溶剂脱脂装置”，该脱脂装置依然适用于溶剂脱脂法；CN100486737C披露的“一种粉末注射成形用梯度负压热脱脂方法”。

典型的如实用新型专利授权公告号CN2595500Y揭示的“真空脱脂、烧结一体炉”，该专利方案属于虹吸式脱脂装置范畴，具有其说明书第2页第7至第9行所称的技术效果，但是存在以下欠缺：其一，脱脂速度缓慢，因为仅凭自炉体底部探入到炉体内的抽气管（专利称炉体抽气通道）难于在负压状态下将炉体内的由毛坯挥发出的胶粘剂气体引出炉外；其二，向炉体内装入毛坯和取出成品不便，而且专利也未给出向炉内装入毛坯的技术启示；其三，炉体的结构有失合理而不便于清洁，因为在使用过程中，尤其是在将毛坯装炉过程中，不免存在毛坯致损情形，如果不能及时清理则会影响后续使用；其四，炉体无保温措施而造成能源浪费。

鉴于上述已有技术有必要加以合理改进，为此，本申请人作了长期的探索与设计，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

发明内容

本发明的任务在于提供一种有助于提高脱脂速度、有便于装料和出料、有利于清洁和有益于节约能源的节能脱脂装置。

本发明的任务是这样来完成的，一种节能脱脂装置，包括具有一组腾空脚的一炉胆平台，该炉胆平台在使用状态下朝向上的一侧的中央设置有至少一个底座，在底座上间隔开设有自底座的一侧贯通至另一侧的纵向通孔，各纵向通孔与开设在炉胆平台上的炉胆平台通孔相对应并且相通，在底座的侧面并且围绕底座的圆周方向间隔开设有一组横向通孔，各横向通孔与所述纵向通孔相通；一炉胆，该炉胆设置在所述的炉胆平台上，并且该炉胆的炉胆腔与所述的底座相对应；一炉体，该炉体套设在所述的炉胆外，对炉胆封闭，并且在该炉体的内壁设有炉体保温耐火层，在该炉体保温耐火层朝向所述炉胆的表面敷设有用于对所述的炉胆实施辐射加热的一组电加热棒，该组电加热棒沿着炉体保温耐火层的高度方向并且以圆周状态间隔设置，并且炉体的顶部配设有一炉盖，该炉盖朝向所述炉胆的一侧设置有炉盖保温耐火层；一捕集器，该捕集器固定在所述炉胆平台朝向所述腾空脚的一侧的中央部位，并且与所述的底座相对应；一抽真空机构，该抽真空机构设置在所述炉体的一侧，并且与所述的捕集器管路连接；一保护气体引入管，该保护气体引入管的一端途经所述的炉胆平台伸展到所述炉胆腔内，而保护气体引入管的另一端与保护气体气源装置连接，所述的电加热棒和所述的抽真空机构与电气控制装置电气控制连接。

在本发明的一个具体的实施例中，所述的炉胆平台的形状呈圆盘体，并且在炉胆平台的圆周方向的边缘部位间隔设置有一组锁定扣；所述的炉胆的形状呈钟罩形，并且在炉胆的底部的外壁上围绕外壁的圆周方向扩设构成有一配合盘，在该配合盘的边缘部位并且围绕配合盘的圆周方向间隔开设有位置与所述锁定扣相对应的数量相等的锁定扣槽；在所述的炉体的底部的外壁上并且围绕炉体的圆周方向构成有一固定法兰盘，在该固定法兰盘上并且围绕固定法兰盘的圆周方向间隔开设有数量与所述锁定扣槽的数量相等以及位置相对应的法兰盘固定槽，所述的锁定扣与所述的锁定扣槽以及法兰盘固定槽锁定。

在本发明的另一个具体的实施例中，在所述的炉胆平台的边缘部位延伸有一个或复数个第一导杆座，在第一导杆座上固设有一导杆；在所述的配合盘的边缘部位延伸有数量与第一导杆座的数量相等的并且位置相对应的第二导杆座，该第二导杆座与所述的导杆滑动配合；在所述的固定法兰盘的边缘部位延伸有数量与第一导杆座的数量相等的并且位置相对应的第三导杆座，该第三导杆座与所述的第二导杆座重合并且同样与所述导杆滑动配合。

在本发明的又一个具体的实施例中，在所述的炉胆的顶部的外壁上并且位于中央位置固定有一炉胆吊耳，所述的炉盖的外壁上并且位于中央位置固定有一炉盖吊耳。

在本发明的再一个具体的实施例中，在所述的炉体外设有一组电源连接板，所述的电加热棒通过电源线与电源连接板连接，并且在伸展到炉体外的电源线上套设有绝缘套管。

在本发明的还有一个具体的实施例中，在所述的炉体的外壁上固定有一用于对所述的电源连接板蔽护的并且位置与电源连接板相对应的绝缘防护板。

在本发明的更而一个具体的实施例中，所述的捕集器具有一容腔，所述的炉胆平台通孔与该容腔相通，在捕集器的一侧配设有一抽气管接口，该抽气管接口与容腔相通，并且在抽气管接口上配接有抽气管的一端，而抽气管的另一端与所述的抽真空机构连接。

在本发明的进而一个具体的实施例中，在所述的容腔内设有第一清洁球。

在本发明的又更而一个具体的实施例中，所述的第一清洁球为钢丝球团。

本发明提供的技术方案由于在炉胆平台上设置了底座，并且在底座上开设了纵、横向通孔，纵向通孔经炉胆平台通孔与捕集器相通，在与捕集器连接的抽真空机构的作用下，并且在电加热棒加热下，能使位于炉胆的炉胆腔内的毛坯中逸出的粘结剂在定向气流的作用下快速向捕集器流动，因而可以提高脱脂速度；炉胆和炉体为分体结构，因此有利于装料和出料并且有便于对炉胆平台实施清洁，此外还可方便地对电加热棒检护；由于在炉体的内壁增设了炉体保温耐火层以及对炉盖的内壁增设了炉盖保温耐火层，因而可避免热传递损耗热量而节约能源。

附图说明

图1为本发明的实施例结构图。

图2为图1的剖视图。

具体实施方式

为了使专利局的审查员尤其是公众能够更加清楚地理解本发明的技术实质和有益效果，申请人将在下面以实施例的方式作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本发明方案的限制，任何依据本发明构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本发明的技术方案范畴。

实施例1：

请见图1和图2，给出了一炉胆平台1，该炉胆平台1具有一组用于将炉胆平台1处于腾空于使用场所的地坪的腾空脚11，也就是说使炉胆平台1与地坪保持一定的距离，在炉胆平台1使用状态下朝向上的一侧的中央间隔开设有一组炉胆平台通孔13（图2示），在对应于炉胆平台通孔13的部位叠置有一对底座12，当然底座12的数量并不受到图示数量的限制，例如可以少至一个也可以多至三个或更多，其作用主要用于调节高度。在底座12上间隔开设有自底座12的一侧贯通至另一侧的一组纵向通孔121，各纵向通孔121与前述的炉胆平台通孔13相对应，并且在底座12的侧面围绕底座12的圆周方向间隔开设有一组横向通孔122，各横向通孔122与前述的纵向通孔121相通（图2示）。优选地，在底座12与炉胆平台11之间加设一密封圈123，由该密封圈123起到底座12的边缘与炉胆平台1之间的密封作用。

炉胆平台1的形状呈圆盘体，在该炉胆平台1的边缘部位并且围绕炉胆平台1的圆周方向等距离间隔设置有一组锁定扣14，而各锁定扣14上配有螺母。此外，在炉胆平台1的边缘部位一延伸有数量并不受到图示数量限制的第一导杆座15（图示为两个），各第一导杆座15上固定有一导杆151。

一形状犹如钟罩的炉胆2设置在炉胆平台1上，该炉胆2的炉胆腔21与前述的底座12相对应，也就是说，随着炉胆2设置到炉胆平台1而使底座12位于炉胆腔21内。由图所示，在炉胆2的底部的外壁上延伸构成有一配接盘22，在该配接盘22的边缘部位并且围绕配接盘22的圆周方向间隔开设有一组锁定扣槽221，锁定扣槽221的数量与前述的锁定扣14的数量相等并且位置相对应。在炉胆2的顶部的外壁上焊固有一炉胆吊耳23，此外，在配合盘22的边缘部位并且在对应于前述的第一导杆座15的位置延伸有数量与第一导杆座15的数量相等的第二导杆座222。

一炉体3罩置在前述的炉胆2外，在该炉体3的内壁并且沿着炉体3的高度方向间隔敷设有电加热棒31，由电加热棒31对炉胆2辐射加热，电加热棒31的电源线311与炉体3外的电源连接板34电源连接，并且在伸展到炉体3外的电源线311上套设有绝缘套管3111。炉体32具有一夹套36，在夹套36上配设有冷却介质引入接口361和冷却介质引出接口362，其中，冷却介质引入接口361对应于冷却介质引出接口362的下方。冷却介质（水）自并冷却介质引入接口361引入夹套36后由冷却介质引出接口362引出，以形成循环回流。在炉体3的顶部用一组紧固件（螺栓与螺母的配合）配设有一炉盖33，炉盖33具有炉盖夹套332，在炉盖夹套332上设有炉盖夹套冷却介质引入接口3321和炉盖夹套冷却介质引出接口3322，炉盖夹套冷却介质引入、出接口3321、3322与炉盖夹套332相通。此外，在炉盖33的顶部固定有一炉盖吊耳331。

在炉体3的底部的外壁上向外延伸有一固定法兰盘32，在该固定法兰盘32的边缘并且围绕固定法兰盘32的圆周方向间隔开设有数量与前述的锁定扣槽221相等并且位置相对应的法兰盘固定槽321，并且在固定法兰盘32上在对应于前述的第二导柱座222的位置延伸有数量与第二导柱座222相等的第三导柱座322。优选地，炉体3的内壁设置炉体保温耐火层37，同样炉盖33的内壁设置炉盖保温耐火层333。

当炉胆2通过配合盘22上的第二导柱座222上开设的配合盘孔2221对准导杆151而设置在炉胆平台1上后，并且当炉体3的固定法兰盘32的第三导杆座322上开设的法兰盘孔3221对准导杆151而罩置于炉胆2外后，由锁定扣14在对应于锁定扣槽221以及与锁定扣槽221重合的法兰盘固定槽321的位置将炉胆2和炉体3可靠地锁定在炉胆平台1上，反之亦然。优选地，为了确保安全，可在炉体3外并且在对应于前述的电源连接板34的位置设置一用于对电源连接板34蔽护的绝缘防护板35，在图2中示出了用于支承绝缘防护板35的一对支承杆351，支承杆351与炉体3固定。

请继续见图1和图2，给出了一捕集器4，该捕集器4具有一容腔41，容腔41内设置第一清洁球411，第一清洁球411为钢丝球团。当用螺钉43与前述的炉胆平台1朝向下的一侧并且在对应于底座12的位置固定后，容腔41便与前述的炉胆平台通孔13相通。优选地，捕集器4构成有一捕集器夹套44，在该捕集器夹套44上配接有进水接口441和出水接口442，其中进水接口441位于捕集器夹套44的侧部，而出水接口442位于捕集器夹套44的底部。优选地，在捕集器4的底部还配设有一与容腔41相通的排脂口45，在排脂口45上配设有阀451。在捕集器4的一侧配设有一抽气管接口42，在该抽气管接口42上配接有一抽气管421的一端，而抽气管421的另一端与设置在炉体3的一侧的抽真空机构5连接。

当本发明节能脱脂装置处于工作状态时，进水接口441向捕集器夹套44内引入冷水如自来水，而进入到捕集器夹套44内的冷水由出水接口442引出。在该过程中，使容腔41冷却，进而使途经纵、横向通孔121、122和炉胆平台通孔13而进入到容腔41内的趋于气态的粘结剂气体冷却并积聚于第一清洁球411上。当本发明节能脱脂装置处于非工作状态时，并且对第一清洁球411实施清洗时，则由进水接口441将70-80℃的热水引入捕集器夹套44，并由出水接口442引出，形成循环回流，从而使结集在第一清洁球411上的粘结剂溶化，并且从排脂口45外排（开启阀451）。

图中示意的保护气体引入管6的一端在途经炉胆平台1后伸展到前述的炉胆腔21内，并且对应于炉胆腔21的上部，而保护气体引入管6的另一端与保护气体气源装置连接。

前述的抽真空机构5包括真空泵51和捕集罐52，真空泵51设置在使用场所的地坪上，捕集罐52的进气口与前述的抽气管421连接，并且在该抽气管421上设置有阀门4211、真空表4212和压力表4213，其中，真空表4212位于阀门4211与压力表4213之间，捕集罐52的出气口由管路521与真空泵51连接。在捕集罐52内设置等效于前述的第一清洁球411的第二清洁球522。

使用本发明时，将炉台平台1连同炉胆2及炉体3设置于地坪8上开挖的地坑81内。

申请人结合图1和图2描述本发明的使用，如前述，将本发明设置在使用场所的地坪8上所开挖出的并且优选使用混凝土浇铺的地坑81内，具体是：将腾空脚11支承于地坑81内，从而由炉胆平台1连同内炉胆2以及炉体3位于地坑81内，而抽真空机构5则设置在地坪8上，并且位于炉体3的一侧。

将由金属粉末（本实施例为不锈钢金属粉末）与石蜡基体系的粘合剂混合后注射成型的毛坯装入盛有虹吸料71的虹吸容器7内，并且由虹吸料71将毛坯掩没，即由虹吸料71对毛坯掩埋，再将虹吸容器7连同毛坯垒于底座12上，而后将炉胆2和炉体3通过吊运工具吊运至炉胆平台1上，并且将锁定扣14与锁定扣槽222以及法兰盘固定槽321锁定。前述的石蜡基体系的粘结剂是公知的由石蜡、聚乙烯和硬脂酸配制而成，所述的虹吸料71为砂（例如普通的刚玉砂或石英砂）。通过对电气控制装置如电气控制箱的操作，开启抽真空机构5的真空泵51，对炉胆2的炉胆腔21抽真空至10Pa。同样通过对电气控制装置如电气控制箱的操作，使电加热棒31通电而工作，当炉胆腔21内的温度升至60℃时保温60min，同时由保护气体引入管6引入氢气或氩气，氢气或氩气的流量为0.5L/min，此时在抽真空机构5的作用下毛坯内的粘结剂的第一组份（也可称第一组元）即石蜡在定向气流的作用下逸出毛坯进入虹吸料71内形成毛细管道，进入虹吸料71内的前述第一组份以气态形式逸出虹吸料71并且朝着捕集器4流动，具体是经相邻虹吸容器7的间隙以及经底座12上的横向通孔122通过炉胆平台通孔13进入捕集器4的容腔41内，并且在捕集器4的捕集器夹套44循环引入冷水的状态下使进入容腔41内的第一组份即石蜡积聚在置于容腔41内的第一清洁球411上，藉此而使毛坯中的粘结剂的第一组份即石蜡脱除，继续升温至450℃并且保温120min，使粘结剂中的彼此的熔点基本相同的第二组份即聚乙烯以及第三组份即硬脂酸脱除，接着升温预烧结，升温温度为750℃，经60min的保温后，冷却，依次撤去炉体3和炉胆2，得到脱脂的并且预烧结的注射成型的粉末冶金坯件。在上述脱脂与预烧结过程中，对炉体3的夹套36以及对炉盖33的炉盖夹套332始终通入冷水，同样，对捕集器夹套44也通入冷水。当要对捕集器4的容腔41内的第一清洁球411实施清洁时，则通入70-80℃的热水，以便将积集于第一清洁球411上的粘结剂溶除并从排脂口45排出（开启阀451）。当要对第二清洁球522实施清洗时，则开启捕集罐52的罐盖即可。

Claims (9)

1.一种节能脱脂装置，包括内壁设有炉体保温耐火层(37)的一炉体(3)、一捕集器(4)、一抽真空机构(5)和一保护气体引入管(6)，其特征在于还包括具有一组腾空脚(11)的一炉胆平台(1)，该炉胆平台(1)在使用状态下朝向上的一侧的中央设置有至少一个底座(12)，在底座(12)上间隔开设有自底座(12)的一侧贯通至另一侧的纵向通孔(121)，各纵向通孔(121)与开设在炉胆平台(1)上的炉胆平台通孔(13)相对应并且相通，在底座(12)的侧面并且围绕底座(12)的圆周方向间隔开设有一组横向通孔(122)，各横向通孔(122)与所述纵向通孔(121)相通；一炉胆(2)，该炉胆(2)设置在所述的炉胆平台(1)上，并且该炉胆(2)的炉胆腔(21)与所述的底座(12)相对应；所述炉体(3)套设在所述的炉胆(2)外，对炉胆(2)封闭，所述炉体保温耐火层(37)朝向所述炉胆(2)的表面敷设有用于对所述的炉胆(2)实施辐射加热的一组电加热棒(31)，该组电加热棒(31)沿炉体保温耐火层(37)的高度方向并且以圆周状态间隔设置，并且炉体(3)的顶部配设有一炉盖(33)，该炉盖(33)朝向所述炉胆(2)的一侧设置有炉盖保温耐火层(333)；所述捕集器(4)固定在所述炉胆平台(1)朝向所述腾空脚(11)的一侧的中央部位，并且与所述的底座(12)相对应；所述抽真空机构(5)设置在所述炉体(3)的一侧，并且与所述的捕集器(4)管路连接；所述保护气体引入管(6)的一端途经所述的炉胆平台(1)伸展到所述炉胆腔(21)内，而保护气体引入管(6)的另一端与保护气体气源装置连接，所述的电加热棒(31)和所述的抽真空机构(5)与电气控制装置电气控制连接。

2.根据权利要求1所述的节能脱脂装置，其特征在于所述的炉胆平台(1)的形状呈圆盘体，并且在炉胆平台(1)的圆周方向的边缘部位间隔设置有一组锁定扣(14)；所述的炉胆(2)的形状呈钟罩形，并且在炉胆(2)的底部的外壁上围绕外壁的圆周方向扩设构成有一配合盘(22)，在该配合盘(22)的边缘部位并且围绕配合盘(22)的圆周方向间隔开设有位置与所述锁定扣(14)相对应的数量相等的锁定扣槽(221)；在所述的炉体(3)的底部的外壁上并且围绕炉体(3)的圆周方向构成有一固定法兰盘(32)，在该固定法兰盘(32)上并且围绕固定法兰盘(32)的圆周方向间隔开设有数量与所述锁定扣槽(221)的数量相等以及位置相对应的法兰盘固定槽(321)，所述的锁定扣(14)与所述的锁定扣槽(221)以及法兰盘固定槽(321)锁定。

3.根据权利要求2所述的节能脱脂装置，其特征在于在所述的炉胆平台(1)的边缘部位延伸有一个或复数个第一导杆座(15)，在第一导杆座(15)上固设有一导杆(151)；在所述的配合盘(22)的边缘部位延伸有数量与第一导杆座(15)的数量相等的并且位置相对应的第二导杆座(222)，该第二导杆座(222)与所述的导杆(151)滑动配合；在所述的固定法兰盘(32)的边缘部位延伸有数量与第一导杆座(15)的数量相等的并且位置相对应的第三导杆座(322)，该第三导杆座(322)与所述的第二导杆座(222)重合并且同样与所述导杆(151)滑动配合。

4.根据权利要求1或2所述的节能脱脂装置，其特征在于在所述的炉胆(2)的顶部的外壁上并且位于中央位置固定有一炉胆吊耳(23)，所述的炉盖(33)的外壁上并且位于中央位置固定有一炉盖吊耳(331)。

5.根据权利要求1所述的节能脱脂装置，其特征在于在所述的炉体(3)外设有一组电源连接板(34)，所述的电加热棒(31)通过电源线(311)与电源连接板(34)连接，并且在伸展到炉体(3)外的电源线(311)上套设有绝缘套管(3111)。

6.根据权利要求5所述的节能脱脂装置，其特征在于在所述的炉体(3)的外壁上固定有一用于对所述的电源连接板(34)蔽护的并且位置与电源连接板(34)相对应的绝缘防护板(35)。

7.根据权利要求1所述的节能脱脂装置，其特征在于所述的捕集器(4)具有一容腔(41)，所述的炉胆平台通孔(13)与该容腔(41)相通，在捕集器(4)的一侧配设有一抽气管接口(42)，该抽气管接口(42)与容腔(41)相通，并且在抽气管接口(42)上配接有抽气管(421)的一端，而抽气管(421)的另一端与所述的抽真空机构(5)连接。

8.根据权利要求7所述的节能脱脂装置，其特征在于在所述的容腔(41)内设有第一清洁球(411)。

9.根据权利要求8所述的节能脱脂装置，其特征在于所述的第一清洁球(411)为钢丝球团。

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