CN108036649A - 一种耐用型陶瓷刀具微波烧结专用保温箱 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐用型陶瓷刀具微波烧结专用保温箱，包括箱体、第一隔热层、第二隔热层、坩埚、第三隔热层、第二隔热环、第一隔热环、箱盖；所述箱体内部填充有第一隔热层、所述第一隔热层内再填充有第二隔热层；所述第二隔热层上端中央设有凹槽，用于放置坩埚，且第二隔热层与坩埚充分接触；所述第二隔热层上端连接有第一隔热环；所述第一隔热环周围填充有第三隔热层，第三隔热层外侧与第一隔热层相连接，下侧与第二隔热层相连接，将整个箱体内部填充满；所述箱盖置于箱体的上端；所述箱盖中间设有测温孔，测温孔与第一隔热环中心相连通；所述箱体、箱盖采用莫来石材料；本发明的保温箱可在微波场中对陶瓷材料加热，升温速度快，保温性能好，使用寿命长。

Description

一种耐用型陶瓷刀具微波烧结专用保温箱
技术领域
本发明属于陶瓷材料微波烧结技术领域，特别是一种耐用型陶瓷刀具微波烧结专用保温箱。
背景技术
陶瓷刀具因其相比于传统金属刀具的出色性能，在高速切削领域具有广阔的前景。目前陶瓷刀具材料最主流的烧结方式为热压烧结，技术已经相对成熟。但是热压烧结通过热传递的方式对陶瓷刀具材料进行加热，升温速率慢、烧结温度高、设备昂贵、资源消耗量大等缺点，不利于陶瓷刀具材料的批量生产。微波烧结技术作为一种新兴的陶瓷材料烧结技术已经有一定的发展历史，微波烧结技术可以实现对陶瓷刀具材料的整体均匀快速烧结，能够有效抑制陶瓷刀具材料晶粒的长大，提高陶瓷刀具材料的力学性能，而且绿色无污染，相较于热压烧结有无可比拟的优势，为陶瓷刀具材料的批量生产带来了契机。但是微波烧结下的烧结温度依旧很高，所以对微波烧结用保温装置的要求也很严格。
就目前已经公开的微波烧结用保温装置而言，主要还是在热压烧结的基础上进行改良的结果，其通病之一就是使用寿命短，且高温阶段(1600摄氏度以上)容易遇到升温困难的问题，保温棉容易受热硬化失效，特别是坩埚周围的保温棉经常烧穿，需要频繁更换，甚至会发生箱体融化的严重事故。烧结后坩埚频繁开裂也是一个让人头疼的问题。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种耐用型陶瓷刀具微波烧结专用保温箱，以解决现有的保温箱使用寿命短、高温阶段升温困难的问题。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种耐用型陶瓷刀具微波烧结专用保温箱，包括箱体、第一隔热层、第二隔热层、坩埚、第三隔热层、第二隔热环、第一隔热环、箱盖；
所述箱体内部填充有第一隔热层、所述第一隔热层内再填充有第二隔热层；所述第二隔热层上端中央设有凹槽，用于放置坩埚，且第二隔热层与坩埚充分接触；所述第二隔热层上端连接有第一隔热环；所述第一隔热环周围填充有第三隔热层，第三隔热层外侧与第一隔热层相连接，下侧与第二隔热层相连接，将整个箱体内部填充满；所述箱盖置于箱体的上端；所述箱盖中间设有测温孔，测温孔与第一隔热环中心相连通；所述箱体、箱盖采用莫来石材料。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
(1)本发明的保温箱可以在微波场中实现对陶瓷材料的加热，相对于热压烧结升温速度快，保温性能好。
(2)本发明的保温箱采用埋粉烧结，可以调节烧结样坯附近微波场强度，也能对烧结样坯起到辅助加热的作用，使烧结样坯受热均匀，变形量降低，同时避免样坯中的组分受热挥发以及因为与坩埚直接接触而发生粘连。
(3)本发明的保温箱可在1700摄氏度的高温环境下长期工作，箱体内保温材料不需要频繁更换，使用寿命得到大大的延长。
(4)本发明的保温箱结构简单，成本低廉，质量轻巧，使用方便，维护难度低。
(5)本发明的保温箱对箱内的坩埚有一定的防裂保护作用，可以大大延长烧结用坩埚的使用寿命。
(6)本发明的保温箱内使用的坩埚大小可根据需求进行调节，不需要重新设计箱体结构。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明的耐用型陶瓷刀具微波烧结专用保温箱的结构剖视图。
图2为本发明的耐用型陶瓷刀具微波烧结专用保温箱设有第四隔热层的结构剖视图。
具体实施方式
为了说明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。
结合图1，本发明的一种耐用型陶瓷刀具微波烧结专用保温箱，包括箱体1、第一隔热层2、第二隔热层3、坩埚4、第三隔热层6、第二隔热环7、第一隔热环10、箱盖11；
所述箱体内部填充有第一隔热层2、所述第一隔热层2内再填充有第二隔热层3；所述第二隔热层3上端中央设有凹槽，用于放置坩埚4，且第二隔热层3与坩埚4充分接触，不容易在第二隔热层3内部形成热空气对流而导致第二隔热层3烧坏，也可以有效防止坩埚4开裂；所述第二隔热层3上端连接有第一隔热环10；所述第一隔热环10周围填充有第三隔热层6，第三隔热层6外侧与第一隔热层2相连接，下侧与第二隔热层3相连接，将整个箱体1内部填充满；所述箱盖11置于箱体1的上端；所述箱盖11中间设有测温孔9，测温孔9与第一隔热环10中心相连通，便于通过红外测温仪测量坩埚4内粉体的温度；所述箱体1、箱盖11采用莫来石材料，可定型、透波并耐高温。
进一步的，所述坩埚4的内径大于第一隔热环10的内径，坩埚4的外径小于第一隔热环10的外径，且坩埚4与第一隔热环10之间设有间隙，避免在高温时第一隔热环10底部会因为接触高温坩埚4而局部收缩、开裂以及融化而影响使用寿命，同时，部分融化的材料可能会覆盖辅助加热粉末5表面而影响温度测量。
进一步的，所述第一隔热环10采用氧化铝泡沫砖或莫来石材料。
进一步的，所述坩埚4采用刚玉材料，可耐1700摄氏度以上高温。
进一步的，所述第二隔热层3采用多晶莫来石纤维棉材料，工作温度可达1700摄氏度。
在一些实施方式中，所述第一隔热层2采用多晶莫来石纤维棉材料，与第二隔热层3的材料相同，但这种材料价格高昂。
在另外一些实施方式中，所述第一隔热层2采用块状硅酸铝无石棉材料，工作温度1300摄氏度，满足工作需要且成本低廉。另一方面方便填充，不容易在第一隔热层2保温棉之间产生大的空隙而引起热空气对流，烧坏第一隔热层2。
在一些实施方式中，所述第三隔热层6采用多晶莫来石纤维棉材料，与第二隔热层3的材料相同。
在另外一些实施方式中，所述第三隔热层6采用硅酸铝无石棉材料，同时，第三隔热层6与第一隔热环10之间设有第二隔热环7，所述第二隔热环7套在第一隔热环10外围，对第三隔热层6起隔热保护作用。
在一些实施方式中，所述第一隔热环10上端伸出箱体1，所述箱体1与箱盖11之间还设有第四隔热层8，所述第一隔热环10上端置于第四隔热层8内。第四隔热层8起到隔热保温作用，同时可降低箱体1与箱盖11之间接触面的粗糙度要求。
进一步，所述第四隔热层8的材料采用莫来石纤维棉材料或硅酸铝无石棉材料。
进一步的，使用时，所述坩埚4内还填充有辅助加热粉末5，辅助加热粉末5填充高度略低于坩埚4最上沿，防止第一隔热环10与辅助加热粉末5接触，导致第一隔热环10底部融化。
优选的，所述辅助加热粉末5采用吸波粉末，如绿色碳化硅粉末、碳化硅与氮化硼的混合粉末。
进一步的，所述辅助加热粉末5的粒径为微米级，可以保证与烧结样坯12表面充分接触，使烧结样坯12受热更加均匀；也可以保证与坩埚4表面充分接触，防止坩埚4内壁受热不均而开裂。
本发明的耐用型陶瓷刀具微波烧结专用保温箱的工作过程为：
将模压成型的烧结样坯12用辅助加热粉末5埋于坩埚4中，扣上第一隔热环10、第二隔热环7、第三隔热层6，最后盖上箱盖11。将保温箱放置于真空微波烧结炉的腔体中，打开真空微波烧结炉的冷却水再打开真空微波烧结炉的电源开关，然后打开红外测温仪，调节保温箱位置，确保红外测温仪发出的红外线正好可以穿过箱盖11中央的红外测温孔9打到坩埚4内的助加热粉末5上。关闭真空微波烧结炉的炉门，用真空泵将真空微波烧结炉的炉腔抽成真空，然后充入适量的烧结保护气。打开微波开关，对坩埚4内的粉体进行加热。通过调节微波输出功率对升温速率进行有效控制，等坩埚4内的粉体温度达到需要的烧结温度后通过调节微波输出功率对粉体进行保温。等保温结束后关闭微波开关，微波烧结结束，整个过程大约持续1小时左右，烧结效率高。等粉体温度降到真空微波烧结炉最低测温点以下后关闭真空微波烧结炉开关，关闭冷却水。待炉腔内温度冷却至室温后重新启动真空微波烧结炉，打开真空释放开关，放入空气使炉腔内气压上升到与炉外气压相等，打开炉门，取出保温箱。打开箱盖11，取出第一隔热环10、第二隔热环7、第三隔热层6后，取出坩埚4，辅助加热粉末5内所埋的即为已经烧结完成的陶瓷刀具材料，挖出后可进行后续操作。辅助加热粉末5经过研磨过筛后可重复使用。

Claims (10)

1.一种耐用型陶瓷刀具微波烧结专用保温箱，其特征在于，包括箱体(1)、第一隔热层(2)、第二隔热层(3)、坩埚(4)、第三隔热层(6)、第二隔热环(7)、第一隔热环(10)、箱盖(11)；
所述箱体内部填充有第一隔热层(2)、所述第一隔热层(2)内再填充有第二隔热层(3)；所述第二隔热层(3)上端中央设有凹槽，用于放置坩埚(4)，且第二隔热层(3)与坩埚(4)充分接触；所述第二隔热层(3)上端连接有第一隔热环(10)；所述第一隔热环(10)周围填充有第三隔热层(6)，第三隔热层(6)外侧与第一隔热层(2)相连接，下侧与第二隔热层(3)相连接，将整个箱体(1)内部填充满；所述箱盖(11)置于箱体(1)的上端；所述箱盖(11)中间设有测温孔(9)，测温孔(9)与第一隔热环(10)中心相连通；所述箱体(1)、箱盖(11)采用莫来石材料。
2.根据权利要求1所述的一种耐用型陶瓷刀具微波烧结专用保温箱，其特征在于，所述坩埚(4)的内径大于第一隔热环(10)的内径，坩埚(4)的外径小于第一隔热环(10)的外径，且坩埚(4)与第一隔热环(10)之间设有间隙。
3.根据权利要求2所述的一种耐用型陶瓷刀具微波烧结专用保温箱，其特征在于，所述第一隔热环(10)采用氧化铝泡沫砖或莫来石材料。
4.根据权利要求2所述的一种耐用型陶瓷刀具微波烧结专用保温箱，其特征在于，所述坩埚(4)采用刚玉材料。
5.根据权利要求1或2所述的一种耐用型陶瓷刀具微波烧结专用保温箱，其特征在于，所述第二隔热层(3)采用多晶莫来石纤维棉材料。
6.根据权利要求5所述的一种耐用型陶瓷刀具微波烧结专用保温箱，其特征在于，所述第一隔热层(2)采用多晶莫来石纤维棉材料。
7.根据权利要求5所述的一种耐用型陶瓷刀具微波烧结专用保温箱，其特征在于，所述第三隔热层(6)采用多晶莫来石纤维棉材料。
8.根据权利要求1或2所述的一种耐用型陶瓷刀具微波烧结专用保温箱，其特征在于，所述第一隔热层(2)采用块状硅酸铝无石棉材料。
9.根据权利要求1所述的一种耐用型陶瓷刀具微波烧结专用保温箱，其特征在于，所述第一隔热环(10)上端伸出箱体(1)，所述箱体(1)与箱盖(11)之间还设有第四隔热层(8)，所述第一隔热环(10)上端置于第四隔热层(8)内，所述第四隔热层(8)的材料采用莫来石纤维棉材料或硅酸铝无石棉材料。
10.根据权利要求1或9所述的一种耐用型陶瓷刀具微波烧结专用保温箱，其特征在于，所述坩埚(4)内还填充有辅助加热粉末(5)，辅助加热粉末(5)填充高度略低于坩埚(4)最上沿。
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