CN116412678A - 一种可快速冷却的真空退火炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及增材制造用的热处理设备的技术领域，具体的涉及一种可快速冷却的真空退火炉，包括：机架、炉罐单元和加热单元；安装台板，固定安装于所述机架上，所述安装台板的四周拐角上安装有导杆，所述安装台板上还安装有不少于一个的基板支架单元，所述导杆的顶端与机架的顶端固定连接；冷却风机，安装于所述机架的两侧，所述基板支架单元的底端外侧设置有与安装台板连接的下密封法兰，本发明提供一种密闭内管不受工件重力压制影响，能够适用于多种种类的工件，能够分批进行冷却，使得整体的冷却效果大大提升，在实现快速冷却的同时，减少内管蠕变损坏，且使用操作方便，同时又提高其使用寿命，提高生产效率。

Description

一种可快速冷却的真空退火炉

技术领域

本发明涉及增材制造用的热处理设备的技术领域，具体的涉及一种可快速冷却的真空退火炉。

背景技术

金属铺粉3D打印机打印完成后，为了改变打印件组织性能及消除应力、减小变形，需进行真空退火处理，工件按工艺要求加热保温冷却，温度降到一定温度后，就可以快速进行冷却，以减少工艺时间，降到设备能耗，提高设备利用率。

在CN208815087U中介绍了一种用于管式退火炉的快速冷却机构，石英反应腔水平放置，加热炉体和石英反应腔可实现结合分离，但石英反应腔仅可在腔口侧固定，另一端悬空，石英反应腔内装入较重工件，或高温长时间使用，会使悬空端下垂或使石英反应腔损坏，在CN214977759U中介绍了一种齿科3D打印真空退火炉的快速冷却结构，密闭内管水平放置，冷却到一定温度采取炉体打开，用风机对密闭内管进行吹风快速冷却方式，但水平内管也存在内管在高温长时间及工件重力压力作用下，内管蠕变变形问题，而且工件需推进，且仅适用于长杆形工件，使用和操作均不便。

发明内容

针对上述不足，本发明的目的是提供一种可快速冷却的真空退火炉。

本发明提供了如下的技术方案：一种可快速冷却的真空退火炉，包括：机架、炉罐单元和加热单元；

安装台板，固定安装于所述机架上，所述安装台板的四周拐角上安装有导杆，所述安装台板上还安装有不少于一个的基板支架单元，所述导杆的顶端与机架的顶端固定连接；

冷却风机，安装于所述机架的两侧，所述基板支架单元的底端外侧设置有与安装台板连接的下密封法兰，所述下密封法兰与基板支架单元之间设置有密封圈，所述基板支架单元的顶端设置有基板放置台，且基板放置台用于放置需热处理基板工件，所述基板支架单元的上方设置有与其数量相同的炉罐单元，所述炉罐单元的上方设置有与其数量相同的加热单元。

作为一种可快速冷却的真空退火炉的优选技术方案，所述基板支架单元的数量设置为两个或四个，所述安装台板的两端表面设置有缓冲机构，所述缓冲机构包括支撑杆和支撑板，所述支撑板上方设置有缓冲板，所述支撑板与缓冲板之间设置有缓冲弹簧。

作为一种可快速冷却的真空退火炉的优选技术方案，所述基板支架单元的表面开设有多个气孔，所述气孔的内部设置有抽气管，所述抽气管的另一端外接有真空机组，所述基板放置台的底端且位于基板支架单元的内部设置有固定测温传感器。

作为一种可快速冷却的真空退火炉的优选技术方案，所述炉罐单元包括炉罐和炉罐安装板，所述炉罐的顶端为密闭，且炉罐的底端为开口，所述炉罐与炉罐安装板贯穿连接，所述炉罐与炉罐安装板之间设置有炉口密封环，所述炉罐安装板的四周拐角均设置有炉罐导套，所述炉罐导套与导杆贯穿连接，且炉罐单元能够沿着导杆的外侧进行移动，所述炉罐的开口端外侧连接有炉罐连接法兰，所述炉罐连接法兰的尺寸与下密封法兰的尺寸为同规格。

作为一种可快速冷却的真空退火炉的优选技术方案，所述加热单元包括炉膛安装板和炉膛，所述炉膛安装板的四个拐角均设置有炉膛导套，所述炉膛导套与导杆滑动连接，且加热单元能够沿着导杆的外侧进行移动，所述炉膛的炉口向下，所述炉膛的内部设置有加热元件，所述炉膛的内部上壁安装有炉膛顶部测温传感器，所述炉膛的外侧设置有炉膛外护罩，所述炉膛外护罩的外侧设置有加热单元拖链，所述炉膛通过炉膛外护罩下法兰与炉膛安装板连接，每个所述炉膛、炉罐以及基板放置台的轴心线均重合。

作为一种可快速冷却的真空退火炉的优选技术方案；

翻转炉门单元，设置于所述炉膛安装板的前端位置，所述翻转炉门单元包括炉门安装板和翻转驱动缸，所述炉门安装板的一端与翻转转轴的一端固定连接，所述翻转转轴的另一端与炉膛安装板转动连接；

齿轮，固定设置于所述翻转转轴的中上方位置，所述炉门安装板靠近翻转转轴的一端中部位置开设有连接孔，所述连接孔用于方便炉门安装板的旋转，所述翻转驱动缸的输出端表面设置有齿条，所述齿条与齿轮啮合传动。

作为一种可快速冷却的真空退火炉的优选技术方案，所述炉门安装板的一侧安装有炉门封盖，所述炉门安装板的另一侧安装有炉门背面冷却风机。

作为一种可快速冷却的真空退火炉的优选技术方案，所述机架的底端内部设置有炉罐单元升降驱动电机和加热单元升降驱动电机，所述机架的顶端设置有从动链轮轴座，所述炉罐单元升降驱动电机和加热单元升降驱动电机的输出端均设置有传动链，所述传动链与从动链轮轴座对接，所述机架的背部设置有电控箱，所述电控箱给炉罐单元升降驱动电机和加热单元升降驱动电机以及真空机组提供动力。

作为一种可快速冷却的真空退火炉的优选技术方案，所述导杆、炉罐安装板、炉罐导套、炉膛安装板和炉膛导套可以分别为直线导轨、导轨式炉罐安装板、导轨式炉罐导套、导轨式炉膛安装板和导轨式炉膛导套。

作为一种可快速冷却的真空退火炉的优选技术方案，使用步骤如下：

A：将基板工件放置在基板放置台的顶部，加热时通过控制炉罐单元升降驱动电机，通过传动链与从动链轮轴座的配合，使得炉罐单元落下，直至炉罐连接法兰与下密封法兰对接，并将两者进行密闭连接，运行真空机组，真空机组通过抽气管将炉罐的内部气体进行真空处理；

B：当炉罐内部的真空度达到要求时，运行加热单元升降驱动电机，在传动链与从动链轮轴座的配合下，使得加热单元落下，通过导杆与炉罐导套以及炉膛导套的设置，使得炉罐单元和加热单元在移动时更加稳定，并通过加热元件对炉膛开始加热，到达工艺温度，进行保温，然后停止加热进行冷却；

C：到达一定温度，通过加热单元升降驱动电机控制加热单元上升到顶，控制翻转驱动缸的输出端伸出，由于齿条与齿轮之间呈啮合传动，且齿轮与炉门安装板之间为固定连接，从而带动炉门安装板由垂直水平面变为平行水平面，通过炉门封盖将炉膛的炉口封闭，此时，炉门背面冷却风机处于炉罐的顶部，使得炉门背面冷却风机向下吹出冷风对炉罐进行降温，并配合两侧的冷却风机吹风加速冷却，冷却到合适温度，将翻转驱动缸复位，使得炉门安装板同步进行复位，将炉罐连接法兰与下密封法兰脱离连接，并通过炉罐单元升降驱动电机将炉罐单元升起，此时可取出热处理好的基板。

本发明的有益效果是：本发明提供一种密闭内管不受工件重力压制影响，能够适用于多种种类的工件，能够分批进行冷却，使得整体的冷却效果大大提升，在实现快速冷却的同时，减少内管蠕变损坏，且使用操作方便，同时又提高其使用寿命，提高生产效率。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是真空退火炉的冷却状态示意图；

图2是真空退火炉的炉罐单元使用状态示意图；

图3是真空退火炉的未使用状态示意图；

图4是真空退火炉的全部使用状态示意图；

图5是真空退火炉的基板支架单元、炉罐单元和加热单元左视剖切示意图；

图6是真空退火炉的图1仰视状态示意图；

图7是真空退火炉的主视剖切示意图；

图8是真空退火炉的左视半剖切示意图；

图9是真空退火炉的缓冲结构示意图；

图10是真空退火炉的直线导轨替换导杆结构示意图。

图中标记为：1、机架；11、导杆；110、直线导轨；12、电控箱；13、安装台板；14、真空机组；15、炉罐单元升降驱动电机；16、加热单元升降驱动电机；17、传动链；18、从动链轮轴座；19、冷却风机；2、基板支架单元；21、下密封法兰；22、密封圈；23、基板放置台；24、抽气管；25、固定测温传感器；4、炉罐单元；41、炉罐；42、炉口密封环；43、炉罐安装板；430、导轨式炉罐安装板；44、炉罐导套；440、导轨式炉罐导套；45、炉罐连接法兰；5、加热单元；51、炉膛安装板；510、导轨式炉膛安装板；52、炉膛导套；520、导轨式炉膛导套；53、炉膛；54、炉膛顶部测温传感器；55、炉膛外护罩；56、加热元件；57、炉膛外护罩下法兰；58、加热单元拖链；6、翻转炉门单元；61、炉门安装板；62、炉门封盖；63、齿轮；64、翻转转轴；65、翻转驱动缸；66、齿条；67、炉门背面冷却风机；7、缓冲机构；71支撑杆；72、支撑板；73、缓冲弹簧；74、缓冲板。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。

参照图3所示，一种可快速冷却的真空退火炉，包括：机架1、炉罐单元4和加热单元5；安装台板13，固定安装于机架1上，安装台板13的四周拐角上安装有导杆11，安装台板13上还安装有不少于一个的基板支架单元2，导杆11的顶端与机架1的顶端固定连接；冷却风机19，安装于机架1的两侧，基板支架单元2的底端外侧设置有与安装台板13连接的下密封法兰21，下密封法兰21与基板支架单元2之间设置有密封圈22，基板支架单元2的顶端设置有基板放置台23，且基板放置台23用于放置需热处理基板工件，基板支架单元2的上方设置有与其数量相同的炉罐单元4，炉罐单元4的上方设置有与其数量相同的加热单元5；

通过基板支架单元2以及基板放置台23的设置，使得工件能够是大型直筒状或者是小型板件均可使用，以此解决其局限性问题，通过每个基板支架单元2、炉罐单元4和加热单元5的轴心线重合，能够使得工件在退火时的密封以及精准对接性能上大大提高。

参照图1、2、3和9所示，一种可快速冷却的真空退火炉，基板支架单元2的数量设置为两个或四个，安装台板13的两端表面设置有缓冲机构7，缓冲机构7包括支撑杆71和支撑板72，支撑板72上方设置有缓冲板74，支撑板72与缓冲板74之间设置有缓冲弹簧73；

通过缓冲弹簧73与缓冲板74的设置，使得炉罐单元4在下降到最底位置时能够起到缓冲减震的效果。

参照图3和5所示，一种可快速冷却的真空退火炉，基板支架单元2的表面开设有多个气孔，气孔的内部设置有抽气管24，抽气管24的另一端外接有真空机组14，基板放置台23的底端且位于基板支架单元2的内部设置有固定测温传感器25；

通过抽气管24与真空机组14的设置，使得炉罐41在将工件覆盖时，其内部气体能够被抽出，进而提高加热效果，也可实现无氧化、无脱碳、无渗碳，可去掉工件表面的磷屑，并有脱脂除气等作用，从而达到表面光亮净化的效果。

参照图1、2、5和7所示，一种可快速冷却的真空退火炉，炉罐单元4包括炉罐41和炉罐安装板43，炉罐41的顶端为密闭，且炉罐41的底端为开口，炉罐41与炉罐安装板43贯穿连接，炉罐41与炉罐安装板43之间设置有炉口密封环42，炉罐安装板43的四周拐角均设置有炉罐导套44，炉罐导套44与导杆11贯穿连接，且炉罐单元4能够沿着导杆11的外侧进行移动，炉罐41的开口端外侧连接有炉罐连接法兰45，炉罐连接法兰45的尺寸与下密封法兰21的尺寸为同规格；

通过可上下移动的炉罐单元4，使得工件在摆放以及取出时操作步骤较少，进而减小工件被损坏的几率，且工件不会受自身重量影响导致向下脱落。

参照图2、5、7和8所示，一种可快速冷却的真空退火炉，加热单元5包括炉膛安装板51和炉膛53，炉膛安装板51的四个拐角均设置有炉膛导套52，炉膛导套52与导杆11滑动连接，且加热单元5能够沿着导杆11的外侧进行移动，炉膛53的炉口向下，炉膛53的内部设置有加热元件56，炉膛53的内部上壁安装有炉膛顶部测温传感器54，炉膛53的外侧设置有炉膛外护罩55，炉膛外护罩55的外侧设置有加热单元拖链58，炉膛53通过炉膛外护罩下法兰57与炉膛安装板51连接，每个炉膛53、炉罐41以及基板放置台23的轴心线均重合；

通过加热单元5与炉罐单元4可分离化设置，使得其整体在冷却时可分次降温，以此达到更好的降温效果。

参照图2、4和6所示，一种可快速冷却的真空退火炉，翻转炉门单元6，设置于炉膛安装板51的前端位置，翻转炉门单元6包括炉门安装板61和翻转驱动缸65，炉门安装板61的一端与翻转转轴64的一端固定连接，翻转转轴64的另一端与炉膛安装板51转动连接；齿轮63，固定设置于翻转转轴64的中上方位置，炉门安装板61靠近翻转转轴64的一端中部位置开设有连接孔，连接孔用于方便炉门安装板61的旋转，翻转驱动缸65的输出端表面设置有齿条66，齿条66与齿轮63啮合传动；

通过炉门安装板61的设置，使得炉门背面冷却风机67在不使用时可进行收纳，在使用时也可快捷打开。

参照图2、3、4和6所示，一种可快速冷却的真空退火炉，炉门安装板61的一侧安装有炉门封盖62，炉门安装板61的另一侧安装有炉门背面冷却风机67；

通过炉门封盖62的设置，能够对炉膛53的开口位置进行遮挡，使得其内部的热量不易对炉罐41继续进行加热，通过炉门背面冷却风机67与冷却风机19的配合设置，使得工件以及装置的降温效果能够得到大大提升。

参照图3、5和8所示，一种可快速冷却的真空退火炉，机架1的底端内部设置有炉罐单元升降驱动电机15和加热单元升降驱动电机16，机架1的顶端设置有从动链轮轴座18，炉罐单元升降驱动电机15和加热单元升降驱动电机16的输出端均设置有传动链17，传动链17与从动链轮轴座18对接，机架1的背部设置有电控箱12，电控箱12给炉罐单元升降驱动电机15和加热单元升降驱动电机16以及真空机组14提供动力；

通过炉罐单元升降驱动电机15和加热单元升降驱动电机16的设置，使得炉罐单元4和加热单元5能够单独进行控制升降，通过加热单元拖链58能够使得传动链17带动加热单元5移动，同理，炉罐单元4上设置有与加热单元拖链58相同组件，用于炉罐单元4的升降。

参照图10所示，一种可快速冷却的真空退火炉，导杆11、炉罐安装板43、炉罐导套44、炉膛安装板51和炉膛导套52可以分别为直线导轨110、导轨式炉罐安装板430、导轨式炉罐导套440、导轨式炉膛安装板510和导轨式炉膛导套520；

采用直线导轨110、导轨式炉罐安装板430、导轨式炉罐导套440、导轨式炉膛安装板510和导轨式炉膛导套520带动炉罐单元4和加热单元5的升降与采用导杆11、炉罐安装板43、炉罐导套44、炉膛安装板51带动炉罐单元4和加热单元5的升降性能一致。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可快速冷却的真空退火炉，其特征在于，包括：机架(1)、炉罐单元(4)和加热单元(5)；

安装台板(13)，固定安装于所述机架(1)上，所述安装台板(13)的四周拐角上安装有导杆(11)，所述安装台板(13)上还安装有不少于一个的基板支架单元(2)，所述导杆(11)的顶端与机架(1)的顶端固定连接；

冷却风机(19)，安装于所述机架(1)的两侧，所述基板支架单元(2)的底端外侧设置有与安装台板(13)连接的下密封法兰(21)，所述下密封法兰(21)与基板支架单元(2)之间设置有密封圈(22)，所述基板支架单元(2)的顶端设置有基板放置台(23)，且基板放置台(23)用于放置需热处理基板工件，所述基板支架单元(2)的上方设置有与其数量相同的炉罐单元(4)，所述炉罐单元(4)的上方设置有与其数量相同的加热单元(5)。

2.根据权利要求1所述的可快速冷却的真空退火炉，其特征在于，所述基板支架单元(2)的数量设置为两个或四个，所述安装台板(13)的两端表面设置有缓冲机构(7)，所述缓冲机构(7)包括支撑杆(71)和支撑板(72)，所述支撑板(72)上方设置有缓冲板(74)，所述支撑板(72)与缓冲板(74)之间设置有缓冲弹簧(73)。

3.根据权利要求1所述的可快速冷却的真空退火炉，其特征在于，所述基板支架单元(2)的表面开设有多个气孔，所述气孔的内部设置有抽气管(24)，所述抽气管(24)的另一端外接有真空机组(14)，所述基板放置台(23)的底端且位于基板支架单元(2)的内部设置有固定测温传感器(25)。

4.根据权利要求1所述的可快速冷却的真空退火炉，其特征在于，所述炉罐单元(4)包括炉罐(41)和炉罐安装板(43)，所述炉罐(41)的顶端为密闭，且炉罐(41)的底端为开口，所述炉罐(41)与炉罐安装板(43)贯穿连接，所述炉罐(41)与炉罐安装板(43)之间设置有炉口密封环(42)，所述炉罐安装板(43)的四周拐角均设置有炉罐导套(44)，所述炉罐导套(44)与导杆(11)贯穿连接，且炉罐单元(4)能够沿着导杆(11)的外侧进行移动，所述炉罐(41)的开口端外侧连接有炉罐连接法兰(45)，所述炉罐连接法兰(45)的尺寸与下密封法兰(21)的尺寸为同规格。

5.根据权利要求4所述的可快速冷却的真空退火炉，其特征在于，所述加热单元(5)包括炉膛安装板(51)和炉膛(53)，所述炉膛安装板(51)的四个拐角均设置有炉膛导套(52)，所述炉膛导套(52)与导杆(11)滑动连接，且加热单元(5)能够沿着导杆(11)的外侧进行移动，所述炉膛(53)的炉口向下，所述炉膛(53)的内部设置有加热元件(56)，所述炉膛(53)的内部上壁安装有炉膛顶部测温传感器(54)，所述炉膛(53)的外侧设置有炉膛外护罩(55)，所述炉膛外护罩(55)的外侧设置有加热单元拖链(58)，所述炉膛(53)通过炉膛外护罩下法兰(57)与炉膛安装板(51)连接，每个所述炉膛(53)、炉罐(41)以及基板放置台(23)的轴心线均重合。

6.根据权利要求5所述的可快速冷却的真空退火炉，其特征在于，

翻转炉门单元(6)，设置于所述炉膛安装板(51)的前端位置，所述翻转炉门单元(6)包括炉门安装板(61)和翻转驱动缸(65)，所述炉门安装板(61)的一端与翻转转轴(64)的一端固定连接，所述翻转转轴(64)的另一端与炉膛安装板(51)转动连接；

齿轮(63)，固定设置于所述翻转转轴(64)的中上方位置，所述炉门安装板(61)靠近翻转转轴(64)的一端中部位置开设有连接孔，所述连接孔用于方便炉门安装板(61)的旋转，所述翻转驱动缸(65)的输出端表面设置有齿条(66)，所述齿条(66)与齿轮(63)啮合传动。

7.根据权利要求6所述的可快速冷却的真空退火炉，其特征在于，所述炉门安装板(61)的一侧安装有炉门封盖(62)，所述炉门安装板(61)的另一侧安装有炉门背面冷却风机(67)。

8.根据权利要求1所述的可快速冷却的真空退火炉，其特征在于，所述机架(1)的底端内部设置有炉罐单元升降驱动电机(15)和加热单元升降驱动电机(16)，所述机架(1)的顶端设置有从动链轮轴座(18)，所述炉罐单元升降驱动电机(15)和加热单元升降驱动电机(16)的输出端均设置有传动链(17)，所述传动链(17)与从动链轮轴座(18)对接，所述机架(1)的背部设置有电控箱(12)，所述电控箱(12)给炉罐单元升降驱动电机(15)和加热单元升降驱动电机(16)以及真空机组(14)提供动力。

9.根据权利要求1所述的可快速冷却的真空退火炉，其特征在于，所述导杆(11)、炉罐安装板(43)、炉罐导套(44)、炉膛安装板(51)和炉膛导套(52)可以分别为直线导轨(110)、导轨式炉罐安装板(430)、导轨式炉罐导套(440)、导轨式炉膛安装板(510)和导轨式炉膛导套(520)。

10.根据权利要求1所述的可快速冷却的真空退火炉，其特征在于，使用步骤如下：

A：将基板工件放置在基板放置台(23)的顶部，加热时通过控制炉罐单元升降驱动电机(15)，通过传动链(17)与从动链轮轴座(18)的配合，使得炉罐单元(4)落下，直至炉罐连接法兰(45)与下密封法兰(21)对接，并将两者进行密闭连接，运行真空机组(14)，真空机组(14)通过抽气管(24)将炉罐(41)的内部气体进行真空处理；

B：当炉罐(41)内部的真空度达到要求时，运行加热单元升降驱动电机(16)，在传动链(17)与从动链轮轴座(18)的配合下，使得加热单元(5)落下，通过导杆(11)与炉罐导套(44)以及炉膛导套(52)的设置，使得炉罐单元(4)和加热单元(5)在移动时更加稳定，并通过加热元件(56)对炉膛(53)开始加热，到达工艺温度，进行保温，然后停止加热进行冷却；

C：到达一定温度，通过加热单元升降驱动电机(16)控制加热单元(5)上升到顶，控制翻转驱动缸(65)的输出端伸出，由于齿条(66)与齿轮(63)之间呈啮合传动，且齿轮(63)与炉门安装板(61)之间为固定连接，从而带动炉门安装板(61)由垂直水平面变为平行水平面，通过炉门封盖(62)将炉膛(53)的炉口封闭，此时，炉门背面冷却风机(67)处于炉罐(41)的顶部，使得炉门背面冷却风机(67)向下吹出冷风对炉罐(41)进行降温，并配合两侧的冷却风机(19)吹风加速冷却，冷却到合适温度，将翻转驱动缸(65)复位，使得炉门安装板(61)同步进行复位，将炉罐连接法兰(45)与下密封法兰(21)脱离连接，并通过炉罐单元升降驱动电机(15)将炉罐单元(4)升起，此时可取出热处理好的基板。

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