CN114951654A - 一种高性能硬质合金生产用真空烧结炉 - Google Patents

Abstract

本发明属于硬质合金生产技术领域，涉及一种高性能硬质合金生产用真空烧结炉，包括炉体、捕蜡器和真空泵，所述炉体的出蜡口通过管线依次与捕蜡器和真空泵连通；所述炉体内依次设置绝热层、加热器、第二石墨箱，所述第二石墨箱的内部设置有晃动装置，所述晃动装置包括基座单元和置物单元，所述置物单元可拆卸地固定在所述基座单元上方。该硬质合金生产设备，能够对烧结过程中硬质合金圆棒产生晃动/滚动，提高了硬质合金圆棒在生产过程中各个区域脱蜡均匀度以及烧结均匀度，使得性能得以提高。

Description

一种高性能硬质合金生产用真空烧结炉

技术领域

本发明属于硬质合金生产技术领域，涉及一种高性能硬质合金生产用真空烧结炉。

背景技术

硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。硬质合金产品的生产过程中，通常需要使用真空烧结技术，常使用的生产设备包括真空烧结炉。2013年发表于期刊《装备制造技术》第3期的文献《硬质合金真空/压力烧结炉差压脱蜡的研究》中介绍了在硬质合金压制成形过程中，加入适量的石蜡是很必要的，这些石蜡只对成形过程起作用，而对最终产品的内部品质没有任何影响。如果脱除方法不当，石蜡未脱除干净，残留的石蜡在后续烧结过程以碳或其化合物的形式存在于制品当中，将影响制品的总碳控制，而总碳控制的效果对合金制品的品质有重要作用。因此，在真空/压力烧结技术中采用先进的脱除成形剂技术，对提高生产效率，保证稳定的产品品质，具有很重要的意义。在该期刊文献中，提到了真空脱蜡技术、氢气微正压脱蜡技术，并据此提出了改进的差压脱蜡技术。图1中示出了现有技术中的差压脱蜡技术示意图。差压脱蜡技术中采用的设备包括炉体1、捕蜡器513和真空泵512，炉体1内部依次设置有绝热层54、加热器52、第一石墨箱58，在第一石墨箱58内部放置压坯进行脱蜡。在炉体1上设置有压力传感器PT157,在出蜡口55的管线上依次连接有压力传感器PT2 56、第一调节阀59、捕蜡器513、压力传感器PT3 510、第二调节阀513、以及真空泵512。差压脱蜡技术是在负压状态下，向炉体1内通入定向流动的氩气，将石蜡蒸汽从伸入石墨箱58的排气管中排出炉外。然而，这些烧结脱蜡技术中，用于制造硬质合金的压坯都是不可移动的，堆叠在石墨箱内，在气流对压坯进行吹气而脱除石蜡以及后续烧结的过程中，由于部分压坯处于重叠状态，或者与压坯支撑架表面接触，且重叠或接触的表面是不变的，这使得在硬质合金制备过程中，压坯各个区域存在脱蜡差异，后续烧结过程中也会存在性能差异。为了进一步提高硬质合金的性能，如何尽量避免各个区域的脱蜡差异和烧结差异，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

硬质合金圆棒是常见的硬质合金形态。在硬质合金圆棒的生产过程中，其常采用堆砌或静置搁置在支撑架上，并放入真空烧结炉中进行处理。这种方式也使得硬质合金圆棒的压坯之间存在重叠或压坯与支撑架存在一个长久接触区域。为了提高硬质合金圆棒的性能，减少硬质合金圆棒不同区域的性能差异，本发明设计了一种高性能硬质合金生产用真空烧结炉，其能够解决上述技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种高性能硬质合金生产用真空烧结炉，其能够对烧结过程中硬质合金圆棒(压坯)产生晃动/滚动，提高了硬质合金圆棒在生产过程中各个区域脱蜡均匀度以及烧结均匀度，使得性能得以提高。

为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：

一种高性能硬质合金生产用真空烧结炉，包括炉体、捕蜡器和真空泵，炉体的出蜡口通过管线依次与捕蜡器和真空泵连通；炉体内依次设置绝热层、加热器、第二石墨箱，其特征在于：第二石墨箱的内部设置有晃动装置，晃动装置包括基座单元和置物单元，置物单元可拆卸地固定在基座单元上方。

进一步的，晃动装置的基座单元包括支撑座、支撑框、支撑板、第一支撑杆和第二支撑杆，支撑座设有五个，支撑框呈矩形框架结构，四个支撑座固定在第二石墨箱底部并形成矩形形状，四根第一支撑杆的一端分别与矩形形状四个顶角位置处的支撑座铰接，另一端与支撑框的两侧铰接；在矩形形状的一条边上布置第五个支撑座，第五个支撑座与相邻的一个支撑座之间设置有双向丝杆，双向丝杆的一端贯穿支撑座并固定安装蜗轮，蜗轮与蜗杆配合连接，蜗杆的另一端穿过第二石墨箱并延伸至炉体外部后与驱动装置连接；双向丝杆上螺纹套接有往复块，第二支撑杆的一端与往复块铰接，另一端与支撑框铰接。

进一步的，晃动装置的置物单元包括多层支撑板、支座单元和凸块，支撑板的上部固定安装有多个支座单元，最底层的支撑板的下部设置有与支撑框配合固定的凸块；支座单元包括中空弧形凹槽和支撑斜杆，中空弧形凹槽由中空弧形板形成以用于放置硬质合金圆棒；支撑斜杆一端与中空弧形板固定连接，另一端与支撑板可拆卸地固定连接；中空弧形板的上表面设置有均匀分布的出气孔，中空弧形板的底部连接第一支气管，第一支气管连通第一总气管；在晃动装置的支撑框产生晃动时，能够使得硬质合金圆棒前后滚动，使得硬质合金圆棒与中空弧形板的接触部位发生变化。

进一步的，在中空弧形板与硬质合金圆棒两端面相对的侧边分别设置凸沿，能够避免硬质合金圆棒在晃动过程中从中空弧形板的两端产生位移而脱离中空弧形板围成的弧形凹槽范围内。

进一步的，中空弧形板的弧度在180°-270°之间。

进一步的，置物单元的一端还设置有第二气管，在置物单元的每层支撑板上设置有多个喷嘴，多个喷嘴均朝向支座单元的一侧均匀布置，第二气管连通炉体外部的供气装置以通入氩气。

进一步的，第一总气管与第二气管均与炉体外部两个供气装置分别连通，供气装置内储存氩气。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明提出一种高性能硬质合金生产用真空烧结炉，首次提出了在真空烧结炉中对硬质合金圆棒进行晃动，避免硬质合金圆棒在真空烧结炉中始终与支撑装置存在一个不变的接触区域，提高了硬质合金圆棒在生产过程中各个区域脱蜡均匀度以及烧结均匀度，使得性能得以提高。

2、本发明设计的一种高性能硬质合金生产用真空烧结炉，其中的支座单元提供了具有出气孔的中空弧形凹槽，这使得出气孔紧挨着硬质合金圆棒而喷气，能够快速均匀地带走石蜡蒸汽，利于硬质合金圆棒物理性能以及不同区域性能均匀性的提高。同时，还利用第二气管沿固定方向通入氩气而带走真空烧结炉内的石蜡蒸汽。第一总气管与第二气管分别供气，方便调节出气孔与喷嘴各自的喷气压力。若有需要，还可以利用出气孔还能在硬质合金圆棒脱蜡阶段而使硬质合金圆棒的表面产生凹坑结构。

3、本发明设计的一种高性能硬质合金生产用真空烧结炉，不仅能够在硬质合金圆棒的脱蜡预烧阶段中期和后期进行晃动操作，还能在固相烧结阶段、液相烧结阶段等阶段进行晃动操作，不仅有利于均匀快速脱蜡和烧结均匀，还能够理由中空弧形板对硬质合金圆棒产生的挤压力而提高硬质合金圆棒的物理性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的差压脱蜡技术示意图。

图2为本发明真空烧结炉内部的晃动装置的结构示意图。

图3为本发明真空烧结炉内部的晃动装置放置在石墨箱内时的结构示意图。

图4为本发明真空烧结炉内部的晃动装置的支座部分的结构示意图。

图5为本发明真空烧结炉内部的晃动装置的硬质合金支撑单元的结构示意图。

图6为本发明硬质合金支撑单元的支座单元的结构示意图。

图7为本发明硬质合金支撑单元的支座单元的另一种结构示意图。

附图标记：

1、支撑框；2、支座单元；3、支撑板；4、第二石墨箱；11、蜗轮；12、蜗杆；13、双向丝杆；14、往复块；15、第二支撑杆；16、第一支撑杆；17、支撑座；21、硬质合金圆棒；22、第一支气管；23、支撑斜杆；24、弧形支撑板；31、第一总气管；32、第二气管；33、凸块；51、进气口；52、加热器；53、炉体；54、绝热层；55、出蜡口；56、PT2；57、PT1；58、第一石墨箱；59、第一调节阀；510、PT3；511、第二调节阀；512、真空泵；513、捕蜡器。

具体实施方式

下面结合说明书附图，进一步阐述本发明的技术方案。本发明中未详细阐述部分适用现有技术，不再赘述。

如图2-图6所示，一种高性能硬质合金生产用真空烧结炉，包括炉体、捕蜡器和真空泵，炉体的出蜡口通过管线依次与捕蜡器和真空泵连通；炉体内依次设置绝热层、加热器、第二石墨箱4，第二石墨箱4的内部设置有晃动装置，晃动装置包括基座单元和置物单元，置物单元可拆卸地固定在基座单元上方。

进一步的，晃动装置的基座单元包括支撑座17、支撑框1、支撑板3、第一支撑杆16和第二支撑杆15，支撑座17设有多个，图2中示出了五个，当然也可以根据需要调整数量。支撑框1呈矩形框架结构，四个支撑座17固定在第二石墨箱4底部并形成矩形形状，四根第一支撑杆16的一端分别与矩形形状四个顶角位置处的支撑座17铰接，另一端与支撑框1的两侧铰接；在矩形形状的一条边上布置第五个支撑座17，第五个支撑座17与相邻的一个支撑座17之间设置有双向丝杆13，双向丝杆13的一端贯穿支撑座17并固定安装蜗轮11，蜗轮11与蜗杆12配合连接，蜗杆12的另一端穿过第二石墨箱4并延伸至炉体外部后与驱动装置(如驱动电机)连接；双向丝杆13上螺纹套接有往复块14，第二支撑杆15的一端与往复块14铰接，另一端与支撑框1铰接。在驱动装置的驱动下，蜗杆12带动蜗轮11转动，蜗轮11转动的同时能使得双向丝杆13转动，进而带动往复块14往复移动，使得支撑框1能够产生晃动。在一个支撑座17的附近设置第五个支撑座17，能够有效地缩短双向丝杆13的长度，进而通过控制往复块14来回运动的距离而调整晃动装置的晃动程度。

晃动装置的置物单元包括多层支撑板3、支座单元2和凸块33，支撑板3的上部固定安装有多个支座单元2，最底层的支撑板3的下部设置有与支撑框1配合固定的凸块33；支座单元2包括中空弧形凹槽和支撑斜杆23，中空弧形凹槽由中空弧形板形成以用于放置硬质合金圆棒21；支撑斜杆23一端与中空弧形板固定连接，另一端与支撑板3可拆卸地固定连接，如螺栓连接、卡接等；中空弧形板的上表面设置有均匀分布的出气孔，中空弧形板的底部连接第一支气管22，第一支气管22连通第一总气管31；在晃动装置的支撑框1产生晃动时，能够使得硬质合金圆棒21前后滚动，使得硬质合金圆棒21与中空弧形板的接触部位发生变化。在滚动的过程中，可以通过中空弧形板表面的出气孔喷出氩气等，使得脱除的石蜡蒸汽能够快速离开硬质合金圆棒21的表面。

在中空弧形板与硬质合金圆棒21两端面相对的侧边分别设置凸沿，能够避免硬质合金圆棒21在晃动过程中从中空弧形板的两端产生位移而脱离中空弧形板围成的弧形凹槽范围内。进一步的，中空弧形板的弧度大于等于180°，可以是180°-270°之间的任意弧度。这利于晃动装置根据硬质合金圆棒21的不同烧结阶段而提供不同的晃动程度。若弧度太小，则硬质合金圆棒21容易滚出弧形凹槽。

如图7所示，支座单元2还可以包括多个(图7中示出为3个)相互连通的中空弧形板围成的弧形凹槽结构，每个中空弧形板的上表面设置有均匀分布的出气孔，相邻的中空弧形板之间存在间隙，中空弧形板的底部利用管道连通，管道的上表面设置有均匀分布的出气孔，管道的下方连接第一支气管22，第一支气管22连通第一总气管31。在弧形凹槽结构最外侧的两块中空弧形板与硬质合金圆棒21两端面相对的侧边分别设置凸沿，能够避免硬质合金圆棒21在晃动过程中从中空弧形板的两端产生位移而脱离中空弧形板围成的弧形凹槽范围内。进一步的，中空弧形板的弧度大于等于180°，可以是180°-270°之间的任意弧度。这利于晃动装置根据硬质合金圆棒21的不同烧结阶段而提供不同的晃动程度。若弧度太小，则硬质合金圆棒21容易滚出弧形凹槽。

置物单元的一端还设置有第二气管32，在置物单元的每层支撑板3上设置有多个喷嘴，多个喷嘴均朝向支座单元2的一侧均匀布置，第二气管32连通炉体外部的供气装置以通入氩气。使用第二气管32通入氩气进行吹气，能够带走放置在每层支撑板3上的支座单元2内部的硬质合金圆棒21脱除的石蜡蒸汽，进而输送至炉体外部，并通过捕蜡器进行收集。

第一总气管31与第二气管32均与炉体外部供气装置连通，供气装置内储存氩气，供气装置可以是两个，分别设置，以方便单独控制第一总气管31和第二气管32的压力。第一总气管31通过各个第一支气管22用于对支座单元2上的中空弧形板表面的出气孔进行供气，可以根据脱蜡的实际情况进行单独调节。从出气孔喷出的氩气在带走石蜡蒸汽的同时，还存在于第二石墨箱4的箱体内，通过第二气管32为设置在每层支撑板3上的喷嘴通入氩气而将石蜡蒸汽带出炉体外部。如此设置，避免了通过一根供气管进行供气而无法针对不同的功能而进行单独调节的问题。

为了达到更好的效果，本发明中还设置了如图7所示的支座单元2，这种设置方式，能够在保证硬质合金圆棒21晃动的同时，还能利用中空弧形板和管道上表面的出气孔对其进行吹气，以及减少整块中空弧形板形成弧形凹槽而对第二气管32吹出的气流的阻挡作用，更有利于石蜡蒸汽快速离开硬质合金圆棒21，提高产品性能。

本发明提供的一种高性能硬质合金生产用真空烧结炉在使用时，根据硬质合金圆棒21的烧结过程而分为多个不同的使用阶段。在脱蜡预烧阶段的初期，不开启驱动装置，第一总气管31不通入氩气或者采用较小的压强通入氩气并从中空弧形板的出气孔中喷出，第二气管32内通入氩气以带走石蜡蒸汽，支座单元2上的硬质合金圆棒21的压坯不进行晃动；在脱蜡预烧阶段的中期和后期，逐步开启驱动装置，在保证硬质合金圆棒21压坯形状完好的前提下，控制晃动装置的晃动程度逐渐提高，使得硬质合金圆棒21压坯接触中空弧形板表面的位置不断发生变化；在固相烧结阶段和液相烧结阶段，继续开启驱动装置而使硬质合金圆棒21在中空弧形板内进行滚动，这个阶段进行滚动操作，使得中空弧形板会对硬质合金圆棒产生挤压力，也会对硬质合金圆棒的物理性能产生影响。另外，还可以采用现有技术而形成具有较高强度的压坯，以便于更早地利用晃动装置进行晃动；还可以根据最终产品性能的制造需要，利用出气孔喷出适当气压的氩气，对压坯表面形成部分凹坑。现有技术中，硬质合金的生产技术已经进行了较多的研究，但还没有人考虑过采用本发明提供的一种高性能硬质合金生产用真空烧结炉而对烧结过程中的硬质合金圆棒21进行晃动以提高产品性能。采用这种新思路和新设备，可以进一步研究提高硬质合金圆棒21性能的方式。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种高性能硬质合金生产用真空烧结炉，包括炉体、捕蜡器和真空泵，所述炉体的出蜡口通过管线依次与捕蜡器和真空泵连通；所述炉体内依次设置绝热层、加热器、第二石墨箱(4)，其特征在于：所述第二石墨箱(4)的内部设置有晃动装置，所述晃动装置包括基座单元和置物单元，所述置物单元可拆卸地固定在所述基座单元上方。

2.根据权利要求1所述的一种高性能硬质合金生产用真空烧结炉，其特征在于：所述晃动装置的基座单元包括支撑座(17)、支撑框(1)、支撑板(3)、第一支撑杆(16)和第二支撑杆(15)，所述支撑座(17)设有五个，所述支撑框(1)呈矩形框架结构，四个所述支撑座(17)固定在所述第二石墨箱(4)底部并形成矩形形状，四根所述第一支撑杆(16)的一端分别与矩形形状四个顶角位置处的所述支撑座(17)铰接，另一端与所述支撑框(1)的两侧铰接；在矩形形状的一条边上布置第五个所述支撑座(17)，第五个所述支撑座(17)与相邻的一个支撑座(17)之间设置有双向丝杆(13)，所述双向丝杆(13)的一端贯穿支撑座(17)并固定安装蜗轮(11)，所述蜗轮(11)与蜗杆(12)配合连接，所述蜗杆(12)的另一端穿过所述第二石墨箱(4)并延伸至所述炉体外部后与驱动装置连接；所述双向丝杆(13)上螺纹套接有往复块(14)，所述第二支撑杆(15)的一端与所述往复块(14)铰接，另一端与所述支撑框(1)铰接；

所述晃动装置的置物单元包括多层支撑板(3)、支座单元(2)和凸块(33)，所述支撑板(3)的上部固定安装有多个所述支座单元(2)，最底层的所述支撑板(3)的下部设置有与所述支撑框(1)配合固定的凸块(33)；所述支座单元(2)包括中空弧形凹槽和支撑斜杆(23)，所述中空弧形凹槽由中空弧形板形成以用于放置硬质合金圆棒(21)；所述支撑斜杆(23)一端与所述中空弧形板固定连接，另一端与所述支撑板(3)可拆卸地固定连接；所述中空弧形板的上表面设置有均匀分布的出气孔，所述中空弧形板的底部连接第一支气管(22)，所述第一支气管(22)连通第一总气管(31)；在所述晃动装置的支撑框(1)产生晃动时，能够使得硬质合金圆棒(21)前后滚动，使得硬质合金圆棒(21)与中空弧形板的接触部位发生变化。

3.根据权利要求2所述的一种高性能硬质合金生产用真空烧结炉，其特征在于：在所述中空弧形板与所述硬质合金圆棒(21)两端面相对的侧边分别设置凸沿，能够避免所述硬质合金圆棒(21)在晃动过程中从所述中空弧形板的两端产生位移而脱离所述中空弧形板围成的弧形凹槽范围内。

4.根据权利要求3所述的一种高性能硬质合金生产用真空烧结炉，其特征在于：所述中空弧形板的弧度在180°-270°之间。

5.根据权利要求4所述的一种高性能硬质合金生产用真空烧结炉，其特征在于：所述置物单元的一端还设置有第二气管(32)，在所述置物单元的每层所述支撑板(3)上设置有多个喷嘴，多个所述喷嘴均朝向支座单元(2)的一侧均匀布置，所述第二气管(32)连通所述炉体外部的供气装置以通入氩气。

6.根据权利要求5所述的一种高性能硬质合金生产用真空烧结炉，其特征在于：所述第一总气管(31)与所述第二气管(32)均与所述炉体外部两个供气装置分别连通，所述供气装置内储存氩气。

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