CN102962461A

CN102962461A - 一种金属注射成型连续式烧结炉

Info

Publication number: CN102962461A
Application number: CN2012104925568A
Authority: CN
Inventors: 申建中
Original assignee: ZHEJIANG YIHUO TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Zhejiang fire Polytron Technologies Inc
Priority date: 2012-11-27
Filing date: 2012-11-27
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2032-11-27
Also published as: CN102962461B

Abstract

本发明公开了一种金属注射成型连续式烧结炉，包括一组合式炉体，所述炉体的炉头设有可升降炉门和进料口，炉尾设有可升降炉门和出料口，所述炉体从炉头到炉尾依次设置有脱脂段、烧结段、缓冷段、冷却段，所述脱脂段设有至少一根惰性气体管道，所述惰性气体管道的出气口分段设置在脱脂段炉膛内，同时脱脂段设有至少一根控碳气体管道，所述控碳气体管道的出气口分段设置在脱脂段炉膛内。本发明在脱脂段分段增设惰性气体管道，管道可根据需要在不同温区进行流量及气流方向调节，能够有效解决设备密封、气流不合理的问题。

Description

一种金属注射成型连续式烧结炉

技术领域

本发明涉及粉末冶金技术，尤其涉及金属注射成型用的烧结炉。

背景技术

金属注射成型是由塑料注射成型技术引入到粉末冶金领域的一种全新的零部件加工技术。粉末注射成型能够象生产塑料一样，一次成型非常复杂的零部件。粉末注射成型是小型复杂零部件成型与加工加工工艺的一场革命。

目前，金属粉末注射成型厂家都采用传统的热塑性粘结系统（聚脂石蜡、聚脂油、聚脂化合物等），聚甲醛体系等。体系不同，脱脂工艺不同。目前，溶剂脱脂和催化脱脂正在普及推广。体系不同，烧结设备差异很大。目前，比较流行的是烧结设备为真空烧结炉（设备）。连续式烧结炉目前已经在聚甲醛体系方面获得应用，如公告号为CN201311177的中国实用新型于2009年9月16日公开了一种烧结炉，它包括炉体，所述炉体从其进口到出口依次为脱脂段、烧结段和冷却段，该脱脂段、烧结段和冷却段为直线式排列；脱脂段的入口处设置有炉门，脱脂段与烧结段之间设置有至少一道炉门，烧结段与冷却段之间设置有至少一道炉门，冷却段的出口处设置有炉门；所述脱脂段与烧结段均设置有加热装置，冷却段设置有冷却装置；所述脱脂段、烧结段和冷却段均设置有传动机构。其采用直线式结构，将传统的MIM工艺中脱脂、烧结、冷却等单一工序集成为综合工序。

但连续式脱脂烧结设备技术不够成熟，存在很多问题。现有蜡基、塑性体系，连续式烧结设备主要问题为脱脂段设备密封及气流供气不合理，产品均匀性差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种金属注射成型连续式烧结炉，能够有效解决设备密封、气流不合理的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种金属注射成型连续式烧结炉，包括一组合式炉体，所述炉体的炉头设有可升降炉门和进料口，炉尾设有可升降炉门和出料口，所述炉体从炉头到炉尾依次设置有脱脂段、烧结段、缓冷段、冷却段，其特征在于：所述脱脂段设有至少一根惰性气体管道，所述惰性气体管道的出气口分段设置在脱脂段炉膛内，同时脱脂段设有至少一根控碳气体管道，所述控碳气体管道的出气口分段设置在脱脂段炉膛内。

作为优选，所述惰性气体管道从脱脂段左端进入炉膛，所述控碳气体管道从脱脂段右端进入炉膛，所述惰性气体管道及控碳气体管道上设有流量调节阀。

作为优选，所述脱脂段设有至少两个连通炉胆与炉体外空气的冷却通气孔，该冷却通气孔为可关闭及调节通气量的可调通气孔。

作为优选，所述控碳气体管道内的控碳气体采用脱碳性气氛，该脱碳性气氛为H₂或者H₂O或者氨分解气体或者CO₂或者O₂也或者是上述气体的组合。

作为优选，所述脱脂段前端下方设置积蜡罐，所述积蜡罐上设有接蜡口、惰性气体入口及排空阀。

作为优选，所述炉体在脱脂段与烧结段的连接段上设有取样口，所述取样口采用上开口或侧开口方式。

作为优选，所述烧结炉在脱脂段、烧结段设置烧结尺寸图象采集系统。

作为优选，所述脱脂段及烧结段的发热体采用碳化硅发热体，所述脱脂段及烧结段上均设有一主测温热电偶及一跟踪测温热电偶，所述主测温热电偶及及跟踪测温热电偶与控制柜连接，控制柜上设有一跟踪超温报警器。

作为优选，所述冷却段中段或后段设置一可升降分隔门将冷却段隔开，所述冷却段在可升降分隔门前侧及后侧分别设有进气管道，所述分隔门前侧的进气管道用来输送还原性气体，所述分隔门后侧的进气管道用来输送惰性气体。

作为优选，所述缓冷段设置风冷夹套结构，所述风冷夹套内腔由一鼓风机吹风。

本发明在脱脂段分段增设惰性气体管道，管道可根据需要在不同温区进行流量及气流方向调节，能够有效解决设备密封、气流不合理的问题。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：

图1为本发明的结构示意图；

图2为脱脂段惰性气体管道结构示意图；

图3为脱脂段冷却通气孔结构示意图；

图4为脱脂段积蜡罐结构示意图；

图5为缓冷段结构示意图；

图6为冷却段结构示意图；

图7为冷却段进气管道结构示意图；

图8为冷却段进气管道中布气管结构示意图；

图9为温度报警装置结构示意图；

图10为温度报警装置控制原理示意图。

具体实施方式

如图1所示，为本发明的金属注射成型连续式烧结炉，其包括一组合式炉体，所述炉体的炉头设有可升降炉门和进料口6、炉尾设有可升降炉门和出料口60，所述炉体从炉头到炉尾依次设置有脱脂段1、烧结段2、缓冷段3、冷却段4。所述炉体结构为网带炉或者步进梁式连续炉；采用推舟结构烧结炉时，料舟尺寸与炉膛温度呈整数倍关系。

所述进料口6与出料口60之间采用外置循环机构。该外循环机构采用链轮、皮带或齿轮传动机构实现。

所述炉体在脱脂段与烧结段的连接段15上设有取样口150，所述取样口采用上开口或侧开口方式。该取样口采用机械拉杆或螺栓紧固方式打开或关闭取样口。

如图2至图4所示为脱脂段的具体结构，所述脱脂段设有至少一根惰性气体管道11，所述惰性气体管道的出气口分段设置在脱脂段炉膛13内，同时脱脂段设有至少一根控碳气体管道12，所述控碳气体管道的出气口分段设置在脱脂段炉膛13内。惰性气体管道11及控碳气体管道12可沿轴向设置一排或多排出气口。图2中惰性气体管道11设有三根，分别为第一惰性气体管道110、第二惰性气体管道111、第三惰性气体管道112，其伸入炉膛13内部的长度不同。控碳气体管道12也可以采用与惰性气体管道11相同的结构。控碳气体气流方向的调节可通过转动控碳气体管道12进行，控碳气体管道两端转动连接在调向活节上，具体可采用螺纹联接，控碳气体管道上设有手柄，转动手柄，则出气口方向随控碳气体管道12转动发生变化，当然，为了实现惰性气体管道11的出气口方向的调节，其也可以采用调向活节结构。

所述脱脂段设有至少两个连通炉胆与炉体外空气的冷却通气孔131，该冷却通气孔为可关闭及调节通气量的可调通气孔。该冷却通气孔131穿过保温层130与脱脂段炉胆连通。通气孔131采用自然通气方式。当需要调节区段温度时，可通过打开该区段上开口的开口大小来实现，可以用一个可转动的挡板来遮住开口，转动挡板即可调节开口大小。

所述控碳气体管道内的控碳气体采用脱碳性气氛，该脱碳性气氛为H₂或者H₂O或者氨分解气体或者CO₂或者O₂也或者是上述气体的组合。

所述脱脂段前端下方设置积蜡罐14，所述积蜡罐上设有接蜡口140、惰性气体入口141及排空阀142。

如图5所示为缓冷段的具体结构，所述缓冷段3设置风冷夹套结构，即将缓冷段设置为夹套管结构，外管套在内管上，外管与内管之间有一定的空间形成风冷夹套内腔30，所述风冷夹套内腔30由一鼓风机31向内吹风。

如图6至图8所示为冷却段具体结构，所述冷却段设置一可升降分隔门40将冷却段隔开，所述冷却段在可升降分隔门前侧及后侧分别设有进气管道41，所述分隔门前侧的进气管道用来输送还原性气体，所述分隔门后侧的进气管道用来输送惰性气体。

其中，所述进气管道41包括一横向伸入冷却段的布气管411，该布气管两端为活结413，布气管上设有若干个出气口412。活结与布气管采用螺纹联结，当需要调整气流方向时，通过转动布气管角度来实现。

如图9和图10所示，以脱脂段上的温度报警装置为例进行说明，脱脂段炉膛13外的保温层130上设有一主测温热电偶51及一跟踪测温热电偶50，所述主测温热电偶及及跟踪测温热电偶与控制柜5连接，控制柜上设有一跟踪超温报警器52。控制柜5内控制器根据主测温热电偶51及一跟踪测温热电偶50测得的数据判断是否超温，如果超温，则控制跟踪超温报警器52报警。

烧结段上的温度报警装置与上述脱脂段上的温度报警装置结构相同。

另外，所述脱脂段及烧结段的发热体采用碳化硅发热体，所述烧结炉在脱脂段、烧结段设置烧结尺寸图象采集系统。该系统具有光电耦合机构，具有光学系统、信号处理系统、烧结收缩曲线设定程序及推舟时间设定程序等组成。

缓冷段设置了保护气体进气管道32，作为通入烧结气体保护气体之用，缓冷段设置热电偶测温装置，用于监测缓冷段的温度，便于及时调整冷却速度，减少产品变形。

本发明的有益效果为：

1、在脱脂段分段增设惰性气体管道，管道可根据需要在不同温区进行流量及气流方向调节；

2、为避免气流影响温度场的均匀性，在脱脂段炉胆外侧设冷却通气孔，避免炉膛内部温度无法控制；

3、在脱脂段设置控碳气体管道，控碳气体根据需要可在不同区段进行调整，控碳气体进入炉膛内部后气流方向可调；

4、控碳气体采用脱碳性气氛，这些气氛包括H₂、H₂O、氨分解气体、CO₂、O₂以及它们的组合，以适应控碳需要。含O₂混合气体气体比例控制在非爆炸范围。

5、为确保尺寸均匀，采用网带炉、步进梁式连续炉；推舟结构烧结炉时，料舟尺寸与炉膛温度呈整数倍关系。

6、在缓冷段（烧结段与冷却段）进气设置控温手段，控制冷却速度，减少产品变形；

7、在冷却段设置分隔门，分隔门前段配置还原性气体管道，以保证产品冷却时的电位；

8、为确保分隔炉门开启时氧化性气体的混入，在分隔炉门后段设置惰性气体密封措施，以避免氧化性气氛进入分隔门前段而引起产品冷却时氧化。

9、为避免产品脱脂及烧结过程的温度场不均匀而造成产品变形，优选优质温度控制措施，温度的控制精度截面温差±5℃以内。这些措施包括优质炭化硅发热体、对称设置的温度传感检测跟踪措施；

10、为有效实现烧结过程尺寸可控，在脱脂段、烧结段设置烧结尺寸图象采集系统，自动跟踪产品烧结尺寸变化情况，以调整脱脂、烧结工艺制度；

11、为避免炉头积蜡，在炉头下设置积蜡罐体；积蜡罐体上设置惰性气体管道，以保证排蜡过程不需要停炉操作，无氧化性气体破坏系统平衡；

12、为实现过程生产连续性，采用外置循环机构，确保系统连续循环运行。

13、在脱脂段后续设置取样口，便于取样分析脱脂过程情况并做调整。

本发明适用于蜡基、塑性体系的连续脱脂烧结，烧结过程可实现碳可控，气氛可控、温度可控，产品尺寸可控，产品精度高，可与真空炉烧结产品媲美。

Claims

1.一种金属注射成型连续式烧结炉，包括一组合式炉体，所述炉体的炉头设有可升降炉门和进料口（6），炉尾设有可升降炉门和出料口（60），其特征在于：所述炉体从炉头到炉尾依次设置有脱脂段（1）、烧结段（2）、缓冷段（3）、冷却段（4），所述脱脂段设有至少一根惰性气体管道（11），所述惰性气体管道的出气口分段设置在脱脂段炉膛（13）内，同时脱脂段设有至少一根控碳气体管道（12），所述控碳气体管道的出气口分段设置在脱脂段炉膛（13）内。

2.根据权利要求1所述的连续式烧结炉，其特征在于：所述惰性气体管道从脱脂段左端进入炉膛，所述控碳气体管道从脱脂段右端进入炉膛，所述惰性气体管道及控碳气体管道上设有流量调节阀。

3.根据权利要求1所述的连续式烧结炉，其特征在于：所述脱脂段设有至少两个连通炉胆与炉体外空气的冷却通气孔（131），该冷却通气孔为可关闭及调节通气量的可调通气孔。

4.根据权利要求1所述的连续式烧结炉，其特征在于：所述控碳气体管道内的控碳气体采用脱碳性气氛，该脱碳性气氛为H₂或者H₂O或者氨分解气体或者CO₂或者O₂也或者是上述气体的组合。

5.根据权利要求1所述的连续式烧结炉，其特征在于：所述脱脂段前端下方设置积蜡罐（14），所述积蜡罐上设有接蜡口（140）、惰性气体入（141）及排空阀（142）。

6.根据权利要求1所述的连续式烧结炉，其特征在于：所述炉体在脱脂段与烧结段的连接段（15）上设有取样（150），所述取样口采用上开口或侧开口方式。

7.根据权利要求1所述的连续式烧结炉，其特征在于：所述烧结炉在脱脂段、烧结段设置烧结尺寸图象采集系统。

8.根据权利要求1所述的连续式烧结炉，其特征在于：所述脱脂段及烧结段的发热体采用碳化硅发热体，所述脱脂段及烧结段上均设有一主测温热电偶（51）及一跟踪测温热电偶（50），所述主测温热电偶及及跟踪测温热电偶与控制柜（5）连接，控制柜上设有一跟踪超温报警器（52）。

9.根据权利要求1所述的连续式烧结炉，其特征在于：所述冷却段中段或后段设置一可升降分隔门（40）将冷却段隔开，所述冷却段在可升降分隔门前侧及后侧分别设有进气管道（41），所述分隔门前侧的进气管道用来输送还原性气体，所述分隔门后侧的进气管道用来输送惰性气体。

10.根据权利要求1所述的连续式烧结炉，其特征在于：所述缓冷段（3）设置风冷夹套结构，所述风冷夹套内腔（30）由一鼓风机（31）吹风。