CN109631567A - 一种超声波辅助电流活化烧结炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超声波辅助电流活化烧结炉，是针对陶瓷、高熵合金及镍基高温合金具有硬度高，耐高温，强度高等特点而进行设计的，采用机械、超声波、电气相结合，主要结构包括炉壳、炉腔、冷却水管、变幅杆、换能器、真空泵、压力电机、石墨模具、电控柜、超声波发生器、集成电路、脉冲直流电源、变压器，烧结炉实现了机械、电气、超声波相结合，本设备设计先进，结构紧凑，安全稳定可靠，安装使用方便，是先进的超声波辅助电流活化烧结炉。

Description

一种超声波辅助电流活化烧结炉

技术领域

本发明涉及一种超声波辅助电流活化烧结炉，属烧结设备的设计与制造的技术领域。

背景技术

陶瓷、高熵合金及镍基高温合金等材料具有硬度高、耐高温和强度高等特点，在航空、航天、汽车、船舶及机械制造等领域得到了广泛的应用，但由于陶瓷、高熵合金和镍基高温合金的熔点较高，在材料的制备过程中对设备的要求较高，烧结温度高，容易造成晶粒的粗化长大，降低材料的机械性能，资源消耗率高。

为了降低陶瓷、高熵合金及镍基高温合金的烧结温度，提高烧结材料的机械性能，降低能源消耗率，超声波辅助电流活化烧结具有烧结速度快、烧结温度低，有效的抑制烧结材料晶粒的粗化长大，同时超声波效应和电流效应可以净化、活化烧结颗粒表面，提高颗粒表面活性，提高颗粒之间的界面结合强度，提高烧结材料的机械性能。

在超声波辅助电流活化烧结过程中，利用热压烧结直流脉冲电流产生的焦耳热和施加压力所产生的塑性变形加速烧结过程，同时利用在烧结粉末上所施加的直流脉冲电流，在颗粒之间产生尖端放电效应和等离子体效应，使得颗粒之间产生局部高温，净化、活化烧结颗粒表面，进而实现颗粒之间的冶金结合；在电流活化烧结过程中，辅助施加超声波，超声波具有声塑性效应、声空化效应和声流效应，可以促进烧结材料在烧结过程中的塑性变形、破碎颗粒表面的氧化膜、加速元素的扩散，进一步的提高烧结材料的相对密度和机械性能。

目前，陶瓷、高熵合金及镍基高温合金的烧结设备较落后，目前尚未有超声波辅助电流活化烧结炉，这一技术还在科学研究中。

发明内容

发明目的

本发明的目的是针对背景技术的状况，设计一种超声波辅助电流活化烧结炉，采用机械、超声波辅助、电控相结合的设计，使烧结炉具有加热烧结、超声波辅助、集成电路控制功能，以提高电流活化烧结炉的功能和烧结效果。

技术方案

本发明主要结构包括：炉壳、炉腔、冷却水管、出水管阀、进水管阀、下垫头、下垫块、变幅杆、变幅杆支架、换能器、真空泵、真空管、超声波发生器、窗口、出气管阀、电机支架、压力电机、上垫头、上垫块、烧结材料、石墨模具、电控箱、显示屏、电源控制器、超声波控制器、压力电机控制器、温度控制器、真空泵控制器、脉冲电流控制器、脉冲直流电源、变压器、导线；

超声波辅助电流活化烧结炉为立式，炉腔外部由炉壳和冷却水管环绕，炉壳右上部设置出气管阀；在炉壳的右下部设置有真空泵，真空泵通过真空管与炉腔连通；炉壳外部设有冷却水管，并由进水管阀、出水管阀控制；炉腔内下部设置有下垫块，下垫块上部放置石墨模具，石墨模具内下部为下垫头，下垫头上部为烧结材料，烧结材料上部为上压头，上压头上部为上压块，并连接压力电机，压力电机由电机支架固定；下垫块中心部位为变幅杆，变幅杆一端与下垫头连接，另一端与换能器连接，换能器通过导线与超声波发生器连接，变幅杆由变幅杆支架进行支撑固定；在炉壳右部设置有窗口和电控柜，在电控柜上设有显示屏、电源控制器、超声波控制器、压力电机控制器、温度控制器、真空泵控制器、脉冲电流控制器；在电控柜内部设置有脉冲直流电源、变压器、集成电路。

所述的电控柜电路为集成电路，由电压变换电路IC1、电源开关电路IC2、信号指示电路IC3、液晶显示电路IC4、微计算机信息处理电路IC5、振荡晶体电路IC6、超声波控制电路IC7、温度控制电路IC8、温度摄取采集传感器电路IC9、真空泵控制电路IC10、接地电路IC11、压力电机控制电路IC12、换能器控制电路IC13组成整体电路，各电路间由导线连接。

有益效果

本发明与背景技术相比，具有明显的先进性，是针对陶瓷、高熵合金及镍基高温合金具有硬度高，耐高温，强度高等特点而进行设计的，采用机械、超声波、电气相结合，主要结构包括炉壳、炉腔、冷却水管、变幅杆、换能器、真空泵、压力电机、石墨模具、电控柜、超声波发生器、脉冲直流电源、变压器、集成电路，烧结炉实现了机械、电气、超声波相结合，本设备设计先进，结构紧凑，安全稳定可靠，安装使用方便，是先进的超声波辅助电流活化烧结炉。

附图说明

图1、超声波辅助电流活化烧结炉结构图

图2、超声波辅助电流活化烧结炉电控箱集成电路方框图

图中所示、附图标记清单如下：

1、炉腔，2、炉壳，3、冷却水管，4、出水管阀，5、下垫头，6、下垫块，7、变幅杆，8、变幅杆支架，9、换能器，10、真空泵，11、真空管，12、超声波发生器，13、进水管阀，14、窗口，15、出气管阀，16、电机支架，17、压力电机，18、上压块，19、上压头，20、烧结材料，21、石墨模具，22、电控柜，23、显示屏，24、电源控制器，25、超声波控制器，26、压力电机控制器，27、温度控制器，28真空泵控制器，29、脉冲直流电源，30、导线，31、变压器。

IC1、电源变换电路，IC2、电源开关电路，IC3、信号指示电路，IC4、液晶显示电路，IC5、微计算机信息处理电路，IC6、振荡晶体电路，IC7、超声波控制电路，IC8、温度控制电路，IC9、温度摄取采集传感器电路，IC10、真空泵控制电路，IC11、接地电路，IC12、压力电机控制电路，IC13、换能器电路。

具体实施方式：

以下结合附图对本发明做进一步说明：

图1所示，为超声波辅助电流活化烧结炉结构图，各部位置、连接关系要正确，按序操作。

超声波辅助电流活化烧结炉为立式，炉腔1外部由炉壳2和冷却水管3环绕；炉壳2右上部设置有出气管阀15，在炉壳2的右下部设置有真空泵10，真空泵10通过真空管11与炉腔1连通；炉壳2外部设有冷却水管3，并由进水管阀13、出水管阀4控制；炉腔1内下部设置有下垫块6，下垫块6上部放置石墨模具21，石墨模具21内下部为下垫头5，下垫头5上部为烧结材料20，烧结材料20的上部为上压头19，上压头19上部为上压块18，并连接电机支架16，电机支架16与压力电机17连接，压力电机17由电机支架16固定；下垫块6中心部为变幅杆7，变幅杆7一端与下垫头5连接，另一端与换能器9连接，换能器9通过导线30与超声波发生器12连接，变幅杆7由变幅杆支架8进行支撑固定；在炉壳2右部设置有窗口14和电控柜22，在电控柜22上设有显示屏23、电源控制器24、超声波控制器25、压力电机控制器26、温度控制器27、真空泵控制器28；在电控柜22内部设置有集成电路、脉冲直流电源29、变压器31。

图2所示，为超声波辅助电流活化烧结炉电控箱集成电路方框图，集成电路由13个分电路组成整体电路，IC1为电源变换电路，IC2为电源开关电路，IC3为信号指示电路，IC4为液晶显示电路，IC5为微计算机信息处理电路，IC6为振荡晶体电路，IC7为超声波控制电路，IC8为温度控制电路，IC9为温度摄取采集传感器电路，IC10为真空泵控制电路，IC11为接地电路，IC12为压力电机控制电路，IC13为换能器电路。

Claims (2)

1.一种超声波辅助电流活化烧结炉，其特征在于：主要结构包括：炉壳、炉腔、冷却水管、出水管阀、进水管阀、下垫头、下垫块、变幅杆、变幅杆支架、换能器、真空泵、真空管、超声波发生器、窗口、出气管阀、电机支架、压力电机、上垫头、上垫块、烧结材料、石墨模具、电控箱、显示屏、电源控制器、超声波控制器、压力电机控制器、温度控制器、真空泵控制器、脉冲电流控制器、脉冲直流电源、变压器、导线；

超声辅助电流活化烧结炉为立式，炉腔外部由炉壳和冷却水管环绕，炉壳右上部设置出气管阀；在炉壳的右下部设置有真空泵，真空泵通过真空管与炉腔连通；炉壳外部设有冷却水管，并由进水管阀、出水管阀控制；炉腔内下部设置有下垫块，下垫块上部放置石墨模具，石墨模具内下部为下垫头，下垫头上部为烧结材料，烧结材料上部为上压头，上压头上部为上压块，并连接压力电机，压力电机由电机支架固定；下垫块中心部位为变幅杆，变幅杆一端与下垫头连接，另一端与换能器连接，换能器通过导线与超声波发生器连接，变幅杆由变幅杆支架进行支撑固定；在炉壳右部设置有窗口和电控柜，在电控柜上设有显示屏、电源控制器、超声波控制器、压力电机控制器、温度控制器、真空泵控制器、脉冲电流控制器；在电控柜内部设置有集成电路、脉冲直流电源29、变压器31。

2.根据权利要求1所述的一种超声波辅助电流活化烧结炉，其特征在于：所述的电控柜电路为集成电路，由电压变换电路IC1、电源开关电路IC2、信号指示电路IC3、液晶显示电路IC4、微计算机信息处理电路IC5、振荡晶体电路IC6、超声波控制电路IC7、温度控制电路IC8、温度摄取采集传感器电路IC9、真空泵控制电路IC10、接地电路IC11、压力电机控制电路IC12、换能器控制电路IC13组成整体电路，各电路间由导线连接。