CN1101311A - 真空中频热压全自动连续烧结炉 - Google Patents

Abstract

本发明为一种真空中频热压全自动连续烧结炉， 属于粉末冶金制品与陶瓷制品的成型烧结设备及其 生产工艺的技术领域。本发明由烧结炉体1，过渡炉 体2，可升降的钟罩9，控转盘4，加压油缸3，进出料 油缸5，四柱压机10，提升液压缸11和感应器13组 成。本发明具有两级真空系统，可以实现连续真空加 热加压烧结，可以广泛用于粉末冶金与陶瓷产品的真 空热压烧结生产。本发明明显提高产品性能质量，并 且在成本相近的前提下提高了生产效率。

Description

本发明是一种能够进行真空中频热压烧结生产的多工位回转炉床式全自动连续烧结炉，属于粉末冶金制品与陶瓷制品的成型烧结设备及其生产工艺的技术领域。

烧结是将粉末或压坯在低于其主要组份熔点的温度进行高温处理以提高工件机械性能的工艺过程。是粉末冶金、陶瓷与耐火材料工业中决定产品质量、生产效率与成本的关键工序。目前主要有两种烧结方法应用较为广泛。一种是先将混合料冷压成型后烧结，另一种是将粉末装入热压模中在加热的同时进行压制烧结成型，即称为热压法。烧结气氛又分为在空气中烧结，在保护气氛中烧结和在真空中烧结。大量的试验表明，真空热压烧结可使产品无氧化、无孔隙、少杂质与提高合金化程度，从而使产品的机械性能明显提高。

尽管真空热压烧结工艺是先进的工艺，但其广泛应用受到了烧结设备性能的限制。

1964年美国的卡麦特公司设计了连续式多工位真空烧结炉，但没有热压功能。1988年3月出版的《真空冶金》提及目前最大的真空加压烧结炉，可热处理零件的直径达190.5mm，获得烧结件的致密度可达理论值的99.7%，但不能连续。中国专利申请CN89106589X中给出一种竖式加压连续烧结炉及其生产方法，但不能抽真空。CN89210197.0给出的自动连续真空烧结炉没有热压。日本的特许公报昭58-45304给出的连续真空烧结炉没有热压。特许公报昭63-58201给出一种连续式烧结炉没有真空与热压。日本特许公报昭58-45304的连续真空烧结炉也没有热压。

目前使用的间歇式真空热压烧结设备的缺点是每烧结完成一个工件要间歇一段时间，停抽真空、充入空气、打开炉门，取出工件，然后装入新的工件、关上炉门、再抽真空。其操作繁琐，间歇时间长，生产效率很低，所以间歇式真空设备的使用范围受到局限。

本发明的目的是给出一种真空中频热压全自动连续烧结炉，它带有两级真空系统并具有多工位回转炉床，可以把间歇时间减少致最低。在不破坏炉内真空的条件，把炉外工件送入炉内到达感应加热区，对加热区内的工件在加热的同时加压，进行真空热压烧结，并能够在不破坏炉内真空的条件下，把烧完的工件从炉内送出炉外的大气之中。

本发明的另一个目的是给出一种真空中频热压全自动连续烧结炉的生产操作方法。该方法通过将烧结炉的各部分结构动作的互相配合而实现连续进出工件又实现连续烧结。

本发明的目的是这样实现的：

本发明是用带感应器的烧结炉体与过渡炉体、可升降的钟罩与真空泵机组组成第一级真空系统；由封闭的钟罩与另一个真空泵机组组成第二级真空系统；将绕立轴可进行分度转动的多工位回转炉床、液压缸和钟罩的动作联动，实现真空热压连续烧结。

下面结合附图对本发明的真空中频热压全自动连续烧结炉进行详细描述：

图1是本发明的烧结炉的结构示意图。

图2是图1的A向视图示意图（设孔数n=6）。

图3是托盘26（27）和密封装置30（28）的在C-C（B-B）剖面上的局部剖视图。

本发明的真空中频热压连续烧结炉主要由烧结炉体1，过渡炉体2，可升降的钟罩9，控转盘4，回转炉床6，加压油缸3，进出料油缸5，四柱压机10，提升液压缸11和中频感应器13组成。其中，圆筒形过渡炉体2的左上方有一个圆筒形烧结炉体1，两者之间用固定法兰密封联接，两者之间有一个允许工件8进出的中心孔20；烧结炉体1内装有中频感应器13和一个固定在四柱压机10上的压盘12，烧结炉体1的筒壁上有一个带真空碟阀19的真空泵管道21与一组真空泵连通，在管道21上有一个安全放气阀29。过渡炉体2的右上方有一个圆筒形可升降的钟罩9，钟罩9与过渡炉体2为活动法兰密封联结，二者之间有一个允许工件8进出的中心孔22，钟罩9下面的底座上有一个真空泵口23与另一组真空泵连通，在四柱压机10上安有一个可升降钟罩9的提升液压缸11。过渡炉体2内有一个用来安放和运输工件的回转炉床6，回转炉床6的中心轴14的下端有一个控制回转炉床6按圆周等分度角α转动的控转盘4（α=360°/n为一个工位分度，n为安放工件的工位孔的数量）。控转盘4的分度转动由液压驱动凸轮或步进电机驱动完成的，靠这种分度转动可将工件依次送到各个工位。在回转炉床6的圆周线24上均匀分布着n个工位孔25，n可根据需要而定。工件8被安放在工位孔25上。烧结炉体1和钟罩9的中心轴线与圆周线24垂直相交，在过渡炉体2的底部下面有一个固定联接在压机10上的加压油缸3和进出料油缸5，加压油缸3位于烧结炉体1的中心轴线上，进出料油缸5位于钟罩9的中心轴线上。加压油缸3的活塞杆端部有一个活塞杆托盘26，在其下边有一个用来密封孔20的密封装置30，托盘通过工位孔25和中心孔20把工件8送入烧结炉体1中，同时密封装置30将孔20密封，使烧结炉体1内有一个高而稳定的真空度，进出料油缸5的活塞杆端部也安有一个托盘27和一个位于托盘27下面用来密封中心孔22的密封装置28，托盘27通过工位孔25将工件8送入钟罩9中，而密封装置28则将中心孔22密封。托盘27和密封装置28的结构为，托盘27上有一个耐热垫31，下面为密封装置28，它由耐热密封胶圈33，上热圈34，蝶形簧组35组和下垫圈36构成，上述构件均安装在进出料油缸5的活塞杆37上，活塞杆与炉体均采用真空动密封配合。托盘26与密封装置30的结构与上述相同。

本发明中的烧结炉体1、过渡炉体2、可升降钟罩9和通过烧结炉1的真空泵管道21联通的真空泵机组组成第一级真空系统；由被密封装置28所封闭的钟罩9和通过真空泵口23联接的另一组真空泵机组组成第二级真空系统。

本发明的真空中频热压全自动连续烧结炉的生产操作方法如下：

1、要把大气中的工件连续送入真空炉内，而炉内的真空度不被破坏。其方法是：托盘27上升通过回转炉床6的工位孔25至钟罩9内，此时安装在托盘27下的密封装置28将孔22密封，使炉内的真空得以保持；钟罩9充气后由液压缸11所提起，将托盘暴露在大气之中，此时人工可将工件8装在托盘27上；然后将钟罩9落下密封，用第二级真空系统抽出钟罩9内的空气；托盘27下降时将工件8落位于回转炉床6的工位孔25内。由于钟罩内的空气已被抽出，所以当27与28下降时炉内真空不会被破坏。

2、将送入炉内的工件连续送到感应加热区。其方法是：回转炉床6由控转盘4控制转动角度360°/n为一个工位分度（n为等分放置工件的数量）；靠这种分度转动可逐个将对准进出料油缸5的工位孔7上的工件8水平运到对准加压油缸3的工位上；由其活塞杆托盘26上升运动将工件8送到烧结炉的感应加热区内。

3、对加热区内的工件在加热的同时加压，进行真空热压烧结。对温度与压制力（用荷重传感器直接测量）实现微机闭环控制。其方法是：工件8进入感应加热区后密封装置30将孔20密封，工件8被上压盘12定位，此时托盘26继续上移对工件8加压，此压制力由液压泵站提供且被微机闭环控制。感应加热由中频电源提供，其烧结温度被微机闭环控制。温度压力对时间的曲线被记录与显示。

4、烧结完成的工件下离感应区，又能够在不破坏炉内真空的条件下把工件从炉内送出炉外的大气之中。其方法是：烧结完的工件8从感应加热区随着托盘26下降落于回转炉床6的工位孔25内；随着分度转动而到达进出料油缸5对准的工位7；托盘27上升将工件8托起并停在钟罩9内，此时密封装置28将孔22密封；钟罩9内充入空气后，提升液压缸11可将钟罩9提起，将工件8暴露在大气之中。此时人工可以取走烧完的工件，同时又可以换上未烧的工件。与前述的进工件动作相衔接。

以上所述动作按程序即可以实现连续进出工件又实现连续烧结。各步动作连锁不发生误动作，这项要求由控制全部开关量的PC机来保证。模拟量的闭环控制精度由工业控制微机来保证。全部开关量与模拟量的统一管理及记录显示均由电脑中心完成。真空范围是由真空计批示与报警，可人工调控，也可闭环控制。第一级真空系统获得工作真空后，关闭真空碟板阀19，打开管道上的安全放气阀29可充入0.1MPa以下惰性气体，实施中性气氛保护热压烧结。在烧结过程中由于气体受热胀而压力增加，所以安全放气阀29始终接通处于安全限压状态。

本发明所提供的设备和方法能够在设计规定的真空度范围内，采用微机闭环控制或手动操作中频电源按庙宇的温度规律对烧结工件进行感应加热；同时采用微机闭环控制或手动操作液压泵站可按设定规律对烧结工件施加压力；全部动作开关量均由PC机程序控制；由电脑中心统一管理并记录显示，从而实现全自动连续真空烧结。本发明明显提高了产品的性能与质量，并且在成本相近的前提下提高了生产效率。本发明可广泛应用于粉末冶金与陶瓷产品的真空热压烧结生产，更适合于高强度、高密度、高质量粉末冶金与陶瓷材料的研制与生产。为真空压铸、钎焊、接合、真空热压处理、均衡热压处理等技术的应用提供了设备。

Claims (8)

1、一种由烧结炉、压机(10)和真空泵机组组成的真空中频热压全自动连续烧结炉，其特征在于所说的烧结炉包括过渡炉体(2)，可升降的钟罩(9)和回转炉床(6)，圆筒形过渡炉体的左上方有一个圆筒形烧结炉体(1)，两者之间用固定法兰密封联接，两者之间有一个允许工件(8)进出的中心孔(20)，过渡炉体(2)的右上方有一个圆筒形可升降的钟罩(9)，两者之间为活动密封法兰联接，两者之间有一个允许工件(8)进出的中心孔22，过渡炉体(2)内有一个用来安放和运输工件8的回转炉床(6)。

2、如权利要求1所述的烧结炉，其特征在于所说的烧结炉体（1）内装有中频感应器（13）和一个固定在四柱压机（10）上的上压盘（12），烧结炉（1）的筒壁上有一个带真空碟阀（19）的真空泵管道（21），在管道（21）上有一个安全放气阀（29）。

3、如权利要求1所述的烧结炉，其特征在于所说的钟罩（9）下面的底座上有一个真空接泵口（23），在四柱压机（10）上安有一个可升降钟罩（9）的提升液压缸（11）。

4、如权利要求1所述的烧结炉，其特征在于所说的回转炉床（6）的中心轴（14）的下端有一个控制回转炉床6按等分度转动的控转盘（4），在圆周线（24）上均布着n个工位孔25。（n为正整数）。

5、如权利要求1、2、3和4所述的烧结炉，其特征在于烧结炉体（1）和钟罩（9）的中心轴线与圆周线（24）垂直相交，在过渡炉体（2）的底部下面有一个固定联接在压机（10）上的加压油缸（3）和进出料油缸（5），加压油缸（3）位于烧结炉体（1）的中心轴线上，进出料油缸（5）位于钟罩（9）的中心轴线上，加压油缸（3）的活塞杆端安有一个用来运放工件的托盘（26）和密封中心孔（20）的密封装置（30），进出料油缸（5）的活塞杆端部安有一个用来密封中心孔（22）的密封装置（28）和一个用来运送工件的托盘（27），密封装置（28）位于托盘（27）的下面。

6、如权利要求5所述的烧结炉，其特征在于烧结炉体（1）、过渡炉体（2）、可升降钟罩（9）和与通过烧结炉体（1）上的真空泵管道（21）联结的真空泵机组组成第一级真空系统；由封闭的钟罩（9）和通过其真空泵接口（23）联接的另一组真空泵机组组成第二级真空系统。

7、一种真空中频热压全自动连续烧结炉的生产操作方法，其特征在于：

（1）要把大气中的工件连续送入真空炉内，而不破坏炉内的真空度，其方法是：托盘（27）上升通过回转炉床（6）的工位孔（25）至钟罩（9）内，此时安装在托盘（27）下的密封装置（28）将中心孔（22）密封，使过渡炉体（2）内保持真空，钟罩（9）充气后由提升液压缸（11）提起，使托盘（27）下暴露在大气之中，此时将工件（8）装在托盘（27）上，然后将钟罩（9）落下密封，用第二级真空系统抽出钟罩（9）内的空气，托盘（27）下降时将工件（8）落位于回转炉床（6）的工位孔（25）内；

（2）将送入过渡炉体（2）内的工件（8）连续送到感应加热区，其方法是：回转炉床（6）由控转盘（4）控制每次转动一个工位分度360°/n角度，逐个将对准进出料油缸（5）的工位上的工件（8）水平运到对准加压油缸（3）的工位上，再由托盘（26）上升运动将工件（8）送到烧结炉（1）内的感应加热区内。

（3）对加热区内的工件在加热的同时加压，进行真空热压烧结，其方法是：工件（8）进入感应加热区后，密封装置（30）将孔20密封，工件（8）被上压盘（12）定位，此时托盘（26）继续上移动工件（8）加压，由中频电源提供感应加热。

（4）烧结完成的工件下离感应区，在不破坏炉内真空的条件下把工件从炉内送出炉外的大气中，其方法是：烧结完的工件（8）从感应加热区随托盘（26）下降落位于回转炉床（6）的工位孔（25）内，随其分度转动而到达进出料油缸（5）对应的工位（7），托盘（27）上升将工件（8）托起并停在钟罩（9）内，此时密封装置（28）将中心孔（22）密封，钟罩（9）内充入空气后提升液压缸（11）将钟罩（9）提起，将工件（8）暴露在大气之中，此时取走烧完的工件（8），同时换上未烧的工件，再进行上述的各步骤。

8、如权利7所述的方法，其特征在于所说的第一级真空系统获得工作真空度之后，关闭真空泵管管21上的真空碟阀19打开安全放气伐29，充入惰性气体，实施中性气氛保护烧结。

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