CN109612265B - 一种单向双作用高频振动热压真空烧结炉 - Google Patents

Abstract

本发明及一种单向双作用高频振动热压真空烧结炉，包括控制中心（47）、液压站（46）、冷却水站（49）、抽真空器（50）、炉体（48）、高频振动加压装置（13）、炉架（51），所述控制中心（47）、冷却水站（49）、抽真空器（50）分别与炉体（48）相连，所述液压站（46）与高频振动加压装置（13）相连，所述高频振动加压装置（13）与炉体（48）相连，所述炉体（48）和高频振动加压装置（13）设置在炉架（51）内部；本烧结炉采用高频振动与静载压力组合的方式制备高性能的陶瓷、金属以及一些难熔金属化合物制品，具有振动幅值大、振动压力易于控制、精度高、成本低的优点，因此具有广阔的市场前景。

Description

一种单向双作用高频振动热压真空烧结炉

技术领域

本发明涉及真空热压振动烧结炉技术领域，尤其是一种单向双作用高频振动热压真空烧结炉。

背景技术

目前，真空热压烧结炉的工作方法是，将陶瓷、金属以及一些难熔金属化合物的粉末装在预先准备好的热压模具中压实，再把模具和粉末一起放入真空热压烧结炉的加热室内，直接加热成型，这种加工工艺简单方便。但是，得到的制品致密度小，强度硬度低，制品性能差。为了克服这些缺点，出现了凸轮振动烧结炉、电磁振动烧结炉、液压振动烧结炉等烧结炉。这些烧结炉都有各种缺陷。比如电磁振动烧结炉振动的幅度和压力偏小；凸轮振动烧结炉振动压力难控制，而且使用寿命低；目前广泛应用的液压式振动烧结炉采用单一的伺服阀来实现烧结粉末时所需的高频率、大载荷振动加压方式，设备对伺服阀的频率响应要求极高，而且伺服阀的流量要求也高，导致加载的硬件设备成本高昂。同时上述烧结炉的振动方向一般采用向着模具单作用振动方式，振动加载压力远低于静载荷压力，直接影响粉末的致密性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种结构新颖、使用方便、烧制效率高的单向双作用高频振动热压真空烧结炉。

为解决上述技术问题本发明的技术方案为：一种单向双作用高频振动热压真空烧结炉，其特征在于：包括控制中心、液压站、冷却水站、抽真空器、炉体、高频振动加压装置、炉架，所述控制中心、冷却水站、抽真空器分别与炉体相连，所述液压站与高频振动加压装置相连，所述高频振动加压装置与炉体相连，所述炉体和高频振动加压装置设置在炉架内部。

所述炉架由横梁、横梁支柱、底座组成，所述横梁支柱垂直设置在底座与横梁之间；

所述炉体由连接法兰、上压头、铰接连杆、感应线圈、保温层、炉壁、电热偶、炉体支柱、下压头、模具、绝热层、抽真空管、冷却水管、炉盖、手柄、拧紧螺母、手轮压紧丝杆组成，所述炉体支柱垂直设置在底座上，其顶部设置有炉壁，所述炉壁顶部设置有炉盖，所述炉壁和炉盖内部设置有保温层，所述保温层与炉壁和炉盖之间设置有冷却水管，所述保温层内部为真空腔；所述真空腔两侧分别设置有贯通炉壁和保温层的抽真空管，底部设置有贯通炉壁、保温层和绝热层的电热偶，内部中心设置有模具，所述模具顶部设置有上压头，底部设置有下压头，外部设置有感应线圈；所述感应线圈的两端延伸至炉壁、保温层和绝热层外部，所述上压头顶部贯通炉盖、保温层和绝热层延伸至炉盖顶部，所述下压头底部贯通炉壁、保温层和绝热层，延伸至炉壁外部；所述上压头顶部通过连接法兰连接有手轮压紧丝杆，所述手轮压紧丝杆贯通横梁，延伸至横梁外部，所述手轮压紧丝杆顶部设置有手柄，所述手柄顶部设置有拧紧螺母，所述铰接连杆的一端设置在炉盖的一侧，另一端设置在横梁支柱上；

所述高频振动加压装置包括静压作动器部件和高频伺服振动器部件，所述静压作动器部件由安装法兰、排气口一、缸体、排气口二、后导套、连接法兰、沉孔螺钉一、沉孔螺钉二、沉孔螺钉三、主缸油口一、沉孔螺钉四、静压作动器活塞、主缸油口二、沉孔螺钉五、前导套、静压作动器活塞杆、高频振动加压装置支柱构成；所述高频伺服振动器部件由位移传感器保护筒、位移传感器、高频伺服振动器、高频伺服振动器油口、高频伺服振动器活塞杆构成；所述缸体顶部设置有前导套，底部设置有后导套，左侧部设置有主缸油口一和主缸油口二，右侧部设置有排气口一和排气口二，内部设置有静压作动器活塞；所述后导套中心设置有高频伺服振动器活塞杆，底部设置有连接法兰，所述连接法兰底部设置有高频伺服振动器，所述高频伺服振动器外部设置有高频伺服振动器油口，底部设置有位移传感器保护筒，所述位移传感器保护筒内部设置有位移传感器；所述高频伺服振动器活塞杆底部延伸至连接法兰内部与高频伺服振动器顶部相连接，所述高频伺服振动器活塞杆顶部延伸至后导套外部；所述前导套顶部外侧设置有安装法兰，中心设置有静压作动器活塞杆，所述静压作动器活塞顶部与静压作动器活塞杆相连接，底部与高频伺服振动器活塞杆相连接；所述安装法兰底部垂直设置有高频振动加压装置支柱，所述高频振动加压装置支柱底部设置在底座上；

所述下压头底部与静压作动器活塞杆顶部通过下连接法兰相连接，所述安装法兰、前导套、缸体之间通过沉孔螺钉五相连接，所述后导套与缸体之间通过沉孔螺钉三相连接，所述高频伺服振动器活塞杆与静压作动器活塞之间通过沉孔螺钉四相连接，所述连接法兰与后导套之间通过沉孔螺钉一相连接，与高频伺服振动器之间通过沉孔螺钉二相连接。

所述主缸油口二和主缸油口一分别设置在缸体左侧的上部和下部。

所述排气口一和排气口二分别设置在缸体右侧的上部和下部。

所述控制中心通过电线分别与感应线圈、电热偶、抽真空器、冷却水站、液压站、静压作动器和高频伺服振动器相连接。

所述抽真空器通过管线与抽真空管相连接。

所述冷却水站通过管线与冷却水管相连接。

所述液压站通过管线与主缸油口一和主缸油口二相连接。

所述保温层为轻质硅酸铝耐火材料。

所述高频振动加压装置的振动频率为0～100Hz，振动波形为正弦波、锯齿波、方波中的一种。

所述高频振动加压装置的压力波动范围为正负预加载压力±15%。

本发明的有益效果是：

1、本发明在原有的烧结炉基础上增加了高频振动加压装置，高频振动加压装置与下压头相连，高频振动加压装置产生的振动压力和静载压力传递给下压头，再由下压头传递给模具，以提高制品的致密度和力学性能，得到优异的材料。

2、本发明高频振动加压装置可以提供不同的静载压力和不同波动范围的振动压力，方便烧制不同的制品。

3、本发明高频振动加压装置可以提供不同的振动频率和不同的振动波形，同时振动的方向是双向的，也可调为单向。

4、本发明高频振动加压装置由静压作动器和高频伺服振动器构成，这种高频振动加压装置振动幅值大、振动压力易于控制、精度高、成本低。

附图说明

图1为单向双作用高频振动热压真空烧结炉的外观结构示意图；

图2为单向双作用高频振动热压真空烧结炉炉体的结构示意图；

图3为单向双作用高频振动热压真空烧结炉高频振动加压装置的结构示意图。

具体实施例

下面结合附图1-3和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

一种单向双作用高频振动热压真空烧结炉，包括控制中心47、液压站46、冷却水站49、抽真空器50、炉体48、高频振动加压装置13、炉架51，所述炉体48和高频振动加压装置13设置在炉架51内部，所述控制中心47、冷却水站49、抽真空器50液压站46分别设置在炉架51外部。

所述炉架51由横梁1、横梁支柱7、底座12组成，所述横梁支柱7垂直焊接在底座12与横梁1之间；

所述炉体48由连接法兰2、上压头3、铰接连杆4、感应线圈5、保温层6、炉壁8、电热偶9、炉体支柱10、下压头15、模具16、绝热层17、抽真空管18、冷却水管19、炉盖20、手柄21、拧紧螺母22、手轮压紧丝杆23组成，所述炉体支柱10底部垂直焊接在底座12上，其顶部焊接有炉壁8，所述炉壁8顶部活动设置有炉盖20，所述炉盖20的一侧焊接有铰接连杆4，所述铰接连杆4一侧套接在横梁支柱7上；所述炉壁8和炉盖20内部粘结有保温层6，所述保温层6与炉壁8和炉盖20之间埋放有冷却水管19，所述保温层6内部为真空腔52；所述真空腔52两侧分别埋放有贯通炉壁8、保温层6和绝热层17的抽真空管18，底部插有贯通炉壁8、保温层6和绝热层17的电热偶9，内部中心放置有模具16，所述模具16顶部焊接有上压头3，底部焊接有下压头15，外部缠绕有感应线圈5；所述感应线圈5的两端延伸至炉壁8、保温层6和绝热层17外部，所述上压头3顶部贯通炉盖20、保温层6和绝热层17，延伸至炉盖20顶部，所述下压头15底部贯通炉壁8、保温层6和绝热层17，延伸至炉壁8外部；所述上压头3顶部通过连接法兰2连接有手轮压紧丝杆23，所述手轮压紧丝杆23贯通横梁1，延伸至横梁1外部，所述手轮压紧丝杆23顶部焊接有手柄21，所述手柄21顶部紧压有拧紧螺母22；

所述高频振动加压装置13包括静压作动器部件24和高频伺服振动器部件，所述静压作动器部件24由安装法兰25、排气口一26、缸体27、排气口二28、后导套29、连接法兰30、沉孔螺钉一31、沉孔螺钉二36、沉孔螺钉三37、主缸油口一39、沉孔螺钉四40、静压作动器活塞41、主缸油口二42、沉孔螺钉五43、前导套44、静压作动器活塞杆45、高频振动加压装置支柱11构成；所述高频伺服振动器部件由位移传感器保护筒32、位移传感器33、高频伺服振动器35、高频伺服振动器油口34、高频伺服振动器活塞杆38构成；所述缸体27顶部通过沉孔螺钉五43固定有前导套44和安装法兰25，底部通过沉孔螺钉三37固定有后导套29，左侧部浇注有主缸油口一39和主缸油口二42，右侧部浇注有排气口一26和排气口二28，内部卡接有静压作动器活塞41；所述后导套29中心卡接有高频伺服振动器活塞杆38，底部通过沉孔螺钉一31固定有连接法兰30，所述连接法兰30底部通过沉孔螺钉二36固定有高频伺服振动器35，所述高频伺服振动器35外部浇注有高频伺服振动器油口34，底部焊接有位移传感器保护筒32，所述位移传感器保护筒32内部通过螺钉连接有位移传感器33；所述高频伺服振动器活塞杆38底部延伸至连接法兰30内部与高频伺服振动器35顶部相连接，所述高频伺服振动器活塞杆38顶部延伸至后导套29外部；所述前导套44中心套接有静压作动器活塞杆45，所述静压作动器活塞41顶部与静压作动器活塞杆45相连接，底部通过沉孔螺钉四40与高频伺服振动器活塞杆38相固定；所述安装法兰25外侧底部垂直焊接有高频振动加压装置支柱11，所述高频振动加压装置支柱11底部焊接在底座12上；所述下压头15底部与静压作动器活塞杆45顶部通过下连接法兰14相连接。

所述主缸油口二42和主缸油口一39分别浇注在缸体27左侧的上部和下部。

所述排气口一26和排气口二28分别浇注在缸体27右侧的上部和下部。

所述控制中心47通过电线分别与感应线圈5、电热偶9、抽真空器50、冷却水站49、液压站46、静压作动器24和高频伺服振动器35相连接。

所述抽真空器50通过管线与抽真空管18相连接。

所述冷却水站49通过管线与冷却水管19相连接。

所述液压站46通过管线与主缸油口一39和主缸油口二42相连接。

所述保温层6为轻质硅酸铝耐火材料。

所述高频振动加压装置的振动频率为0～100Hz，振动波形为正弦波、锯齿波、方波中的一种。

所述高频振动加压装置的压力波动范围为正负预加载压力±15%。

所述电热偶9为红外测温仪。

所述绝热层17为隔热棉。

所述冷却水管19为铁制水管。

所述炉体48外壳为奥氏体型不锈钢炉体。

所述上压头3和下压头15都为水冷铁制压头。

本单向双作用高频振动热压真空烧结炉的使用方法。

本发明通过控制中心47对整个高频振动热压真空烧结炉进行控制。控制中心47控制温控系统、气孔系统、冷却水循环系统和高频振动加压系统的工作；

所述温控系统由控制中心47、感应线圈5、电热偶9组成；

所述气控系统由抽真空器50和抽真空管18组成；

所述冷却水循环系统由冷却水站49、冷却水管道19、上压头3、下压头15组成；

所述高频振动加压系统由下压头15、液压站46、静压作动器部件24、高频伺服振动器35组成；

所述手控施压系统由手轮压紧丝杆23、拧紧螺母22、手柄21、上压头3组成；

实验装置通过手控施压系统控制上压头3的升降，上压头3升到一定高度后方能打开炉盖20，模具16通过炉盖20打开后的炉口放入炉内，在放模具20前下压头15要升到一定高度，模具20放好后再随下压头15降到相应高度。下压头15的升降是通过控制高频振动加压系统工作实现，所述高频振动加压系统中的液压站46为高频伺服振动器35和静压作动器部件24提供载荷力，其中，高频伺服振动器35为烧结炉提供响应时间短的振动压力，静压作动器部件24为烧结炉提供恒定的载荷力。在振动压力和外加静载压力的双重作用下可以促进模具内粉末的重新分布，同时促进模具内粉末的致密化，得到力学性能更高的粉末制品。所述静载压力、振动压力、振动频率均可调，所述高频振动加压系统中的静压作动器24为整个装置提供单向静载压力，高频伺服振动器35为整个装置提供单向和双向可调振动压力，装置的热量由感应线圈5提供，电热偶9可以检测出装置内的温度，感应线圈5提供的热量大小可以通过控制温控系统来调节。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单向双作用高频振动热压真空烧结炉，其特征在于：包括控制中心（47）、液压站（46）、冷却水站（49）、抽真空器（50）、炉体（48）、高频振动加压装置（13）、炉架（51），所述控制中心（47）、冷却水站（49）、抽真空器（50）分别与炉体（48）相连，所述液压站（46）与高频振动加压装置（13）相连，所述高频振动加压装置（13）与炉体（48）相连，所述炉体（48）和高频振动加压装置（13）设置在炉架（51）内部；

所述炉架（51）由横梁（1）、横梁支柱（7）、底座（12）组成，所述横梁支柱（7）垂直设置在底座（12）与横梁（1）之间；

所述炉体（48）由连接法兰（2）、上压头（3）、铰接连杆（4）、感应线圈（5）、保温层（6）、炉壁（8）、电热偶（9）、炉体支柱（10）、下压头（15）、模具（16）、绝热层（17）、抽真空管（18）、冷却水管（19）、炉盖（20）、手柄（21）、拧紧螺母（22）、手轮压紧丝杆（23）组成，所述炉体支柱（10）垂直设置在底座（12）上，其顶部设置有炉壁（8），所述炉壁（8）顶部设置有炉盖（20），所述炉壁（8）和炉盖（20）内部设置有保温层（6），所述保温层（6）与炉壁（8）和炉盖（20）之间设置有冷却水管（19），所述保温层（6）内部为真空腔（52）；所述真空腔（52）两侧分别设置有贯通炉壁（8）和保温层（6）的抽真空管（18），底部设置有贯通炉壁（8）、保温层（6）和绝热层（17）的电热偶（9），内部中心设置有模具（16），所述模具（16）顶部设置有上压头（3），底部设置有下压头（15），外部设置有感应线圈（5）；所述感应线圈（5）的两端延伸至炉壁（8）、保温层（6）和绝热层（17）外部，所述上压头（3）顶部贯通炉盖（20）、保温层（6）和绝热层（17），延伸至炉盖（20）顶部，所述下压头（15）底部贯通炉壁（8）、保温层（6）和绝热层（17），延伸至炉壁（8）外部；所述上压头（3）顶部通过连接法兰（2）连接有手轮压紧丝杆（23），所述手轮压紧丝杆（23）贯通横梁（1），延伸至横梁（1）外部，所述手轮压紧丝杆（23）顶部设置有手柄（21），所述手柄（21）顶部设置有拧紧螺母（22），所述铰接连杆（4）的一端设置在炉盖（20）的一侧，另一端设置在横梁支柱（7）上；

所述高频振动加压装置（13）包括静压作动器部件（24）和高频伺服振动器部件，所述静压作动器部件（24）由安装法兰（25）、排气口一（26）、缸体（27）、排气口二（28）、后导套（29）、连接法兰（30）、沉孔螺钉一（31）、沉孔螺钉二（36）、沉孔螺钉三（37）、主缸油口一（39）、沉孔螺钉四（40）、静压作动器活塞（41）、主缸油口二（42）、沉孔螺钉五（43）、前导套（44）、静压作动器活塞杆（45）、高频振动加压装置支柱（11）构成；所述高频伺服振动器部件由位移传感器保护筒（32）、位移传感器（33）、高频伺服振动器（35）、高频伺服振动器油口（34）、高频伺服振动器活塞杆（38）构成；所述缸体（27）顶部设置有前导套（44），底部设置有后导套（29），左侧部设置有主缸油口一（39）和主缸油口二（42），右侧部设置有排气口一（26）和排气口二（28），内部设置有静压作动器活塞（41）；所述后导套（29）中心设置有高频伺服振动器活塞杆（38），底部设置有连接法兰（30），所述连接法兰（30）底部设置有高频伺服振动器（35），所述高频伺服振动器（35）外部设置有高频伺服振动器油口（34），底部设置有位移传感器保护筒（32），所述位移传感器保护筒（32）内部设置有位移传感器（33）；所述高频伺服振动器活塞杆（38）底部延伸至连接法兰（30）内部与高频伺服振动器（35）顶部相连接，所述高频伺服振动器活塞杆（38）顶部延伸至后导套（29）外部；所述前导套（44）顶部外侧设置有安装法兰（25），中心设置有静压作动器活塞杆（45），所述静压作动器活塞（41）顶部与静压作动器活塞杆（45）相连接，底部与高频伺服振动器活塞杆（38）相连接；所述安装法兰（25）底部垂直设置有高频振动加压装置支柱（11），所述高频振动加压装置支柱（11）底部设置在底座（12）上；

所述下压头（15）底部与静压作动器活塞杆（45）顶部通过下连接法兰（14）相连接，所述安装法兰（25）、前导套（44）、缸体（27）之间通过沉孔螺钉五（43）相连接，所述后导套（29）与缸体（27）之间通过沉孔螺钉三（37）相连接，所述高频伺服振动器活塞杆（38）与静压作动器活塞（41）之间通过沉孔螺钉四（40）相连接，所述连接法兰（30）与后导套（29）之间通过沉孔螺钉一（31）相连接，与高频伺服振动器（35）之间通过沉孔螺钉二（36）相连接。

2.根据权利要求1所述的真空烧结炉，其特征在于：所述主缸油口二（42）和主缸油口一（39）分别设置在缸体（27）左侧的上部和下部。

3.根据权利要求1所述的真空烧结炉，其特征在于：所述排气口一（26）和排气口二（28）分别设置在缸体（27）右侧的上部和下部。

4.根据权利要求1所述的真空烧结炉，其特征在于：所述控制中心（47）通过电线分别与感应线圈（5）、电热偶（9）、抽真空器（50）、冷却水站（49）、液压站（46）、静压作动器（24）和高频伺服振动器（35）相连接。

5.根据权利要求1所述的真空烧结炉，其特征在于：所述抽真空器（50）通过管线与抽真空管（18）相连接。

6.根据权利要求1所述的真空烧结炉，其特征在于：所述冷却水站（49）通过管线与冷却水管（19）相连接。

7.根据权利要求1所述的真空烧结炉，其特征在于：所述液压站（46）通过管线与主缸油口一（39）和主缸油口二（42）相连接。

8.根据权利要求1所述的真空烧结炉，其特征在于：所述保温层（6）为轻质硅酸铝耐火材料。

9.根据权利要求1所述的真空烧结炉，其特征在于：所述高频振动加压装置（13）的振动频率为0～100Hz，振动波形为正弦波、锯齿波、方波中的一种。

10.根据权利要求1所述的真空烧结炉，其特征在于：所述高频振动加压装置（13）的压力波动范围为正负预加载压力±15%。