CN105783501B - 真空热压烧结炉 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种真空热压烧结炉，包括：炉体，炉体中设置有上水冷压头及下水冷压头，上水冷压头与下水冷压头位于炉体的两端并相对设置；液压机构，包括上液压缸及下液压缸；及感应加热机构，包括法兰、感应线圈及热压模具，感应线圈安装于法兰上，且，法兰可拆卸的安装于炉体内，感应线圈缠绕设置于热压模具的外侧，且，上水冷压头与下水冷压头夹紧热压模具。通过感应线圈可拆卸的安装于炉体内，可以根据不同的使用需求更换不同尺寸规格的感应线圈及不同尺寸规格的热压模具，这样能使本发明的真空热压烧结炉的温区的范围可调节，以适应不同尺寸的样品的加工，扩大了适用范围，便于用户使用。

Description

真空热压烧结炉

技术领域

本发明涉及热压烧结设备领域，特别是涉及一种真空热压烧结炉。

背景技术

目前，真空热压烧结炉根据其加热方式的不同，可分为电阻式热压炉、感应式热压炉、放电等离子体烧结炉。其中，感应式热压炉的升温速率快，成本低，具有广阔的市场前景。但是，感应式热压炉通常只配备单一的感应线圈，温区固定，在针对不同尺寸样品的热压烧结时，由于集肤效应的存在，线圈与热压模具之间间隙越大，烧结效果越受影响，不便于使用。

发明内容

基于此，有必要针对目前的感应式热压炉只能烧结固定尺寸的样品的问题，提供一种能够烧结不同尺寸的样品的真空热压烧结炉。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种真空热压烧结炉，包括：

炉体，所述炉体中设置有上水冷压头及下水冷压头，所述上水冷压头与所述下水冷压头位于所述炉体的两端并相对设置；

液压机构，包括上液压缸及下液压缸，所述下液压缸与所述下水冷压头连接，所述上液压缸与所述上水冷压头连接，所述下液压缸带动所述下水冷压头上下运动，所述上液压缸带动所述上水冷压头上下运动；及

感应加热机构，包括法兰、感应线圈及热压模具，所述感应线圈安装于所述法兰上，且，所述法兰可拆卸的安装于所述炉体内，所述感应线圈缠绕设置于所述热压模具的外侧，且，所述上水冷压头与所述下水冷压头夹紧所述热压模具。

在其中一个实施例中，所述上液压缸带动所述上水冷压与所述下液压缸带动所述下水冷压头夹紧所述热压模具并带动所热压模具上下运动，使热压烧结工艺与区熔加热工艺相结合。

在其中一个实施例中，所述感应加热机构还包括测温件，所述测温件能够检测所述感应线圈的感应加热温度；

所述测温件为热电偶，所述热电偶安装于所述热压模具中；

或者，所述测温件为红外探测头，所述红外探测头安装于所述炉体外。

在其中一个实施例中，所述感应加热机构还包括感应电源，所述感应电源设置于所述炉体的外侧，且，所述感应电源与所述感应线圈电连接，所述感应电源通电能够使所述感应线圈进行感应加热作业。

在其中一个实施例中，所述真空热压烧结炉还包括控制机构，所述控制机构与所述感应加热机构电连接，所述控制机构控制所述感应线圈感应加热；

所述控制机构与所述液压机构连接，所述控制机构能够控制所述上液压缸及所述下液压缸工作。

在其中一个实施例中，所述控制机构控制所述上液压缸及所述下液压缸的压力；

所述上液压缸及所述下液压缸的压力为常压时，所述上液压缸及所述下液压缸带动所述热压模具上下运动，使所述热压模具进行区熔加热；

所述上液压缸及所述下液压缸的压力为高压时，所述上液压缸及所述下液压缸带动所述热压模具上下运动，使所述热压模具进行热压烧结工艺与区熔加热工艺相结合；

其中：常压的范围为0Mpa～5Mpa；高压的范围为5Mpa以上。

在其中一个实施例中，所述真空热压烧结炉还包括真空机构，所述真空机构与所述控制机构连接，所述控制机构控制所述真空机构工作；

所述真空机构为具有分子泵的高真空机构，或者，所述真空机构为具有机械真空泵的低真空机构。

在其中一个实施例中，所述真空热压烧结炉还包括水冷机构，所述水冷机构包括第一冷却管路、第二冷却管路、第三冷却管路及第四冷却管路；

所述上水冷压头中设置有第一冷却路径，所述第一冷却管路安装于所述第一冷却路径中；

所述下水冷压头中设置有第二冷却路径，所述第二冷却管路安装于所述第二冷却路径中；

所述炉体为双层水冷结构，所述第三冷却管路安装于所述双层水冷结构中；

所述感应线圈为空心铜制线圈，所述第四冷却管路安装于空心的所述感应线圈中。

在其中一个实施例中，所述感应线圈通过耐高温绝缘材料与所述法兰密封连接；

所述耐高温绝缘材料为陶瓷、聚四氟乙烯、改性聚甲醛、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚苯酯、聚苯酯或液晶聚合物。

在其中一个实施例中，所述真空热压烧结炉还包括通信机构，所述通信机构与上位机通信连接，所述上位机通过所述通信机构对所述真空热压烧结炉进行远程监控。

本发明的有益效果是：

本发明的真空热压烧结炉，结构设计简单合理，感应线圈可拆卸的安装于炉体内，可以根据不同的使用需求更换不同尺寸规格的感应线圈及不同尺寸规格的热压模具，这样能使本发明的真空热压烧结炉的温区的范围可调节，以适应不同尺寸的样品的加工，扩大了本发明的真空热压烧结炉的适用范围，提高通用性，便于用户使用。

附图说明

图1为本发明一实施例的真空热压烧结炉的立体图；

图2为图1所示的真空热压烧结炉的主视图；

图3为图2所示的真空热压烧结炉中上水冷压头的立体图；

图4为图3所示的上水冷压头的主视剖视图；

图5为图1所示的真空热压烧结炉中感应加热机构的立体图；

图6为图6所示的感应加热机构中感应线圈的立体图；

其中：

100-真空热压烧结炉；

110-炉体；111-上水冷压头；112-下水冷压头；

120-感应加热机构；121-感应线圈；122-热压模具；123-感应电源；124-控制器；

130-液压机构；131-上液压缸；132-下液压缸；133-液压机架；

140-真空机构；

150-水冷机构；151-水冷机；

160-电控柜。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明的真空热压烧结炉进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1至图6，本发明提供了一种真空热压烧结炉100，包括炉体110、液压机构130、感应加热机构120、真空机构140、控制机构、水冷机构150及电控柜160。

在本发明中，控制机构与感应加热机构120、真空机构140、水冷机构150及电控柜160点连接，电控柜160为真空热压烧结炉100提供电力来源，保证真空热压烧结炉100能够正常工作。电控柜160与控制机构电连接，进而使得控制机构控制感应加热机构120、真空机构140、水冷机构150工作。控制机构能够控制感应加热机构120进行感应加热，进而实现样品的烧结；控制机构能够控制真空机构140为炉体110提供真空环境及气氛环境，以便于样品的烧结；同时，控制机构能够控制水冷机构150为感应加热机构120冷却，防止感应加热机构120的温度过高烧坏感应加热机构120，保证样品烧结的质量。

具体的，炉体110中设置有上水冷压头111及下水冷压头112，上水冷压头111与下水冷压头112位于炉体110的两端并相对设置。液压机构130包括上液压缸131及下液压缸132，控制机构分别控制上液压缸131及下液压缸132工作。下液压缸132与下水冷压头112连接，上液压缸131与上水冷压头111连接，下液压缸132带动下水冷压头112上下运动，上液压缸131带动上水冷压头111上下运动。感应加热机构120包括法兰、感应线圈121及热压模具122，感应线圈121安装于法兰上，且，法兰可拆卸的安装于炉体110内，感应线圈121缠绕设置于热压模具122的外侧，且，上水冷压头111与下水冷压头112夹紧热压模具122。

上水冷压头111设置于炉体110内的上方，下水冷压头112设置于炉体110内的下方，热压模具122位于上水冷压头111与下水冷压头112之间，通过上水冷压头111与下水冷压头112的共同作用夹紧热压模具122，防止在样品烧结的过程中，热压模具122的位置发生窜动，以免影响样品烧结的质量。当上水冷压头111与下水冷压头112不夹紧热压模具122时，热压模具122在其自身重力的作用下落在下水冷压头112上，防止热压模具122掉落。这样能够便于热压模具122的更换，以便于不同尺寸的样品的加工，方便使用。同时，通过上液压缸131控制上水冷压头111与下液压缸132控制下水冷压头112共同运动夹紧热压模具122，保证热压模具122的位置。

液压机构130还包括液压机架133、波纹管及液压站。上液压缸131与下液压缸132均安装于液压机架133上，且，上液压缸131与下液压缸132均通过液压站提供压力，上液压缸131与下液压缸132分别将压力传递给上水冷压头111及下水冷压头112，使压力最终作用在热压模具122上。同时，上水冷压头111及下水冷压头112与炉体110通过波纹管连接，保证上水冷压头111及下水冷压头112在移动时炉体110内部的真空密封性。并且，上液压缸131与下液压缸132可以共用一个液压站，通过液压控制部完成上液压缸131与下液压缸132的压力与速度的精确控制。当然，也可以是分开的两个液压站，分别独立作用于上液压缸131与下液压缸132。

如图6所示，感应线圈121通过法兰安装于炉体110内，相应的，炉体110内应设置相配合的安装法兰，以便于法兰安装于安装法兰上。同时，感应线圈121上设置有螺纹连接件，这样，能够实现感应线圈121可拆卸的安装于炉体110内。感应线圈121通过螺纹连接件可以直接进行更换或者通过法兰进行整体更换，这样能够便于更换不同尺寸规格的感应线圈121，不同尺寸规格的感应线圈121进行感应加热时产生的温区不同，以实现不同尺寸的样品的烧结。控制机构与感应线圈121电连接，控制机构控制感应线圈121进行感应加热。

由于法兰为标准件，只需要将不同规格的感应线圈121设置于为标准件的法兰上，这样只要将法兰安装于安装法兰上，即可实现感应线圈121的固定。法兰可以为CF法兰或者KF法兰。KF法兰通过卡箍的方式安装于安装法兰上，CF法兰通过螺纹连接的方式安装于安装法兰上。当烧结样品的尺寸频繁发生变化，感应线圈121也需要频繁更换，此时可以采用KF法兰，方便拆卸；当烧结样品的尺寸变化不多时，可以采用CF法兰，以保证感应线圈121固定牢靠。

感应线圈121不与热压模具122相接触，通过感应线圈121的感应加热对热压模具122中的样品进行烧结，保证样品烧结的质量。同时，感应线圈121缠绕设置于热压模具122的外侧，增加感应线圈121进行感应加热的加热面积。本发明的真空热压烧结炉100安装不同尺寸规格的感应线圈121，以使感应线圈121进行感应加热的温区的范围不同，以适应不同尺寸的样品的烧结。

另外，控制机构包括温控部、液压控制部及真空控制部。控制机构与液压机构130通过液压控制部连接，通过液压控制部控制液压机构130工作，具体的，液压控制部控制上液压缸131及下液压缸132工作，以保证精确控制。控制机构与真空机构140通过真空控制部连接，通过真空控制部控制真空机构140工作。温控部用于检测感应线圈121的感应加热温度，防止感应加热温度过高或者过低，进而保证样品的烧结质量。控制机构分为手动控制和自动控制两种工作方式，即可以通过各个控制器124手动控制每个子系统，也可以通过PLC或者嵌入式系统对整个控制机构进行统一自动监控。

本发明的真空热压烧结炉100的感应线圈121可拆卸的安装于炉体110内，可以根据不同的使用需求更换不同尺寸规格的感应线圈及不同尺寸规格的热压模具122，这样能使本发明的真空热压烧结炉100的温区的范围可调节，以适应不同尺寸的样品的加工，扩大了本发明的真空热压烧结炉100的适用范围，提高通用性，便于用户使用。

作为一种可实施方式，上液压缸131带动上水冷压与下液压缸132带动下水冷压头112夹紧热压模具122并带动所热压模具122上下运动，使热压烧结工艺与区熔加热工艺相结合。本发明的真空热压烧结炉100在烧结过程中采用两种工艺，分别是热压烧结工艺及区熔加热工艺，通过热压烧结工艺与区熔加热工艺能够提高样品的烧结效果。这样，扩大了本发明的真空热压烧结炉100的适用范围，提高了样品的烧结效果，保证质量。

进一步地，控制机构控制上液压缸131及下液压缸132的压力，通过上液压缸131及下液压缸132的压力来选择采取哪种工艺。上水冷压头111与下水冷压头112通过各自的上液压缸131及下液压缸132的作用而移动，进而使得烧结过程中热压模具122可移动，这样能够将热压工艺与区熔加热工艺结合。具体的，上液压缸131及下液压缸132的压力为常压时，上液压缸131及下液压缸132带动热压模具122上下运动，使热压模具122进行区熔加热，这时，热压烧结工艺就能够保证样品的烧结效果。上液压缸131及下液压缸132的压力为高压时，上液压缸131及下液压缸132带动热压模具122上下运动，使热压模具122进行热压烧结工艺与区熔加热工艺相结合。这时，通过热压烧结与区熔加热的结合保证样品的烧结效果，进一步提高样品烧结的质量。需要说明的是，在本发明中，常压的压力范围为0Mpa～5Mpa；高压的范围为5Mpa以上。

作为一种可实施方式，感应加热机构120还包括测温件，控制机构与测温件电连接，具体的，控制机构与测温件通过温控部连接，测温件能够检测感应线圈121的感应加热温度，以保证样品烧结的效果。测温件能够将检测的感应加热的温度通过温控部反馈给控制机构，通过控制机构控制温控部调节感应线圈121的感应加热温度使得感应加热温度不会过高或者过低，进而保证样品的烧结质量。

具体的，测温件为热电偶，热电偶安装于热压模具122中。热压模具122上设置有检测孔，热电偶安装于热压模具122，以检测热压模具122受到的感应加热温度，保证样品的烧结质量。当然，测温件也可以为红外探测头，红外探测头安装于炉体110外。此时，可以在炉体110上设置透明玻璃罩，红外探测头透过透明玻璃罩对热压模具122受到的感应加热温度进行检测，保证样品的烧结质量。

作为一种可实施方式，感应加热机构120还包括感应电源123，感应电源123设置于炉体110的外侧，且，感应电源123与感应线圈121电连接，感应电源123通电能够使感应线圈121感应加热。具体的，感应电源123包括加热部和控制器124，加热部电连接感应线圈121，控制器124与控制机构电连接，通过控制机构控制控制器124独立控制相关性参数。当然，控制器124也可以通过连接PLC或电脑，完成其参数的监控。

作为一种可实施方式，真空热压烧结炉100还包括真空机构140，真空机构140与控制机构通过真空控制部连接，控制机构通过真空控制部控制真空机构140工作。真空机构140为具有分子泵的高真空机构，或者，真空机构140为具有机械真空泵的低真空机构。通过真空控制部控制真空机构140可以针对炉体110提供真空环境和气氛环境。并且，真空机构140通过炉体110上设置有预留的法兰孔与炉体110连接，完成抽真空。

作为一种可实施方式，真空热压烧结炉100还包括水冷机构150，水冷机构150包括第一冷却管路、第二冷却管路及水冷机151；上水冷压头111中设置有第一冷却路径，第一冷却管路安装于第一冷却路径中；下水冷压头112中设置有第二冷却路径，第二冷却管路安装于第二冷却路径中。具体的，上水冷压头111与下水冷压头112也采用法兰作为连接部位，方便其与波纹管连接。并且，上水冷压头111与下水冷压头112的内部均采用回路水冷结构，即上水冷压头111中设置有第一冷却路径，第一冷却管路安装于第一冷却路径中；下水冷压头112中设置有第二冷却路径，第二冷却管路安装于第二冷却路径中，通过对第一冷却管路与第二冷却管路接入循环水，保证其良好的水冷效果。

进一步地，水冷机构150还包括第三冷却管路和第四冷却管路。并且，炉体110还可以为双层水冷结构，第三冷却管路安装于双层水冷结构中，以对炉体110进行降温冷却。

同时，感应线圈121为空心铜制线圈；第四冷却管路安装于空心的感应线圈121中。当感应线圈121产生的感应加热温度过高时，会影响样品的烧结效果，因此，通过第四冷却管路接入循环水，保证感应线圈121良好的水冷效果，降低感应线圈121产生的感应加热温度，保证样品的烧结质量。

水冷机151与第一冷却路径、第二冷却管路、第三冷却管路及第四冷却管路连通，通过水冷机151保证第一冷却路径、第二冷却管路、第三冷却管路及第四冷却管路中的冷却水流动，保证冷却效果。

作为一种可实施方式，感应线圈121通过耐高温绝缘材料与法兰密封连接，以防止电流外泄。具体的，耐高温绝缘材料为陶瓷、聚四氟乙烯、改性聚甲醛、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚苯酯、聚苯酯或液晶聚合物等。也就是说，感应线圈121与法兰是固定连接的，在更换感应线圈121时需要整体更换，这样能够保证真空度。当然，感应线圈121与法兰也可以是活动连接，感应线圈121与法兰通过螺纹连接，在更换感应线圈121时，可以直接替换感应线圈121即可。

作为一种可实施方式，真空热压烧结炉100还包括通信机构，通信机构与上位机通信连接，上位机通过通信机构对真空热压烧结炉100进行远程监控。通信机构采用网络协议或者其他协议，以便于真空热压烧结炉100与上位机的通信连接，便于上位机对真空热压烧结炉100进行远程监控。在本发明中，通信机构采用网络协议，上位机通过网络实现与真空热压烧结炉100的通信连接，便于远程监控。并且，上位机可以是工业平板、电脑或者手机等终端。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种真空热压烧结炉，其特征在于，包括：

炉体，所述炉体中设置有上水冷压头及下水冷压头，所述上水冷压头与所述下水冷压头位于所述炉体的两端并相对设置；

液压机构，包括上液压缸及下液压缸，所述下液压缸与所述下水冷压头连接，所述上液压缸与所述上水冷压头连接，所述下液压缸带动所述下水冷压头上下运动，所述上液压缸带动所述上水冷压头上下运动；及

感应加热机构，包括法兰、感应线圈及热压模具，所述感应线圈安装于所述法兰上，且，所述法兰可拆卸的安装于所述炉体内，用于更换不同尺寸规格的所述感应线圈，所述感应线圈缠绕设置于所述热压模具的外侧，且，所述上水冷压头与所述下水冷压头夹紧所述热压模具。

2.根据权利要求1所述的真空热压烧结炉，其特征在于，所述上液压缸带动所述上水冷压头 与所述下液压缸带动所述下水冷压头夹紧所述热压模具并带动所热压模具上下运动，使热压烧结工艺与区熔加热工艺相结合。

3.根据权利要求2所述的真空热压烧结炉，其特征在于，所述感应加热机构还包括测温件，所述测温件能够检测所述感应线圈的感应加热温度；

所述测温件为热电偶，所述热电偶安装于所述热压模具中；

或者，所述测温件为红外探测头，所述红外探测头安装于所述炉体外。

4.根据权利要求3所述的真空热压烧结炉，其特征在于，所述感应加热机构还包括感应电源，所述感应电源设置于所述炉体的外侧，且，所述感应电源与所述感应线圈电连接，所述感应电源通电能够使所述感应线圈进行感应加热作业。

5.根据权利要求4所述的真空热压烧结炉，其特征在于，还包括控制机构，所述控制机构与所述感应加热机构电连接，所述控制机构控制所述感应线圈感应加热；

所述控制机构与所述液压机构连接，所述控制机构能够控制所述上液压缸及所述下液压缸工作。

6.根据权利要求5所述的真空热压烧结炉，其特征在于，所述控制机构控制所述上液压缸及所述下液压缸的压力；

所述上液压缸及所述下液压缸的压力为常压时，所述上液压缸及所述下液压缸带动所述热压模具上下运动，使所述热压模具进行区熔加热；

所述上液压缸及所述下液压缸的压力为高压时，所述上液压缸及所述下液压缸带动所述热压模具上下运动，使所述热压模具进行热压烧结工艺与区熔加热工艺相结合；

其中：常压的范围为0Mpa～5Mpa；高压的范围为5Mpa以上。

7.根据权利要求5所述的真空热压烧结炉，其特征在于，还包括真空机构，所述真空机构与所述控制机构连接，所述控制机构控制所述真空机构工作；

所述真空机构为具有分子泵的高真空机构，或者，所述真空机构为具有机械真空泵的低真空机构。

8.根据权利要求2所述的真空热压烧结炉，其特征在于，还包括水冷机构，所述水冷机构包括第一冷却管路、第二冷却管路、第三冷却管路及第四冷却管路；

所述上水冷压头中设置有第一冷却路径，所述第一冷却管路安装于所述第一冷却路径中；

所述下水冷压头中设置有第二冷却路径，所述第二冷却管路安装于所述第二冷却路径中；

所述炉体为双层水冷结构，所述第三冷却管路安装于所述双层水冷结构中；

所述感应线圈为空心铜制线圈，所述第四冷却管路安装于空心的所述感应线圈中。

9.根据权利要求1所述的真空热压烧结炉，其特征在于，所述感应线圈通过耐高温绝缘材料与所述法兰密封连接；

所述耐高温绝缘材料为陶瓷、聚四氟乙烯、改性聚甲醛、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚苯酯、聚苯酯或液晶聚合物。

10.根据权利要求1所述的真空热压烧结炉，其特征在于，还包括通信机构，所述通信机构与上位机通信连接，所述上位机通过所述通信机构对所述真空热压烧结炉进行远程监控。