CN202322922U - 一种外热式真空烧结气淬炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种外热式真空烧结气淬炉，包括炉体(1)内设有恒温加热腔，对应恒温加热腔的炉体外部设有外置式加热组件；抽真空装置(31)通过抽真空管路(32)与恒温加热腔连通；风机(42)分别通过回风管(44)和出风管(43)与恒温加热腔的前后端连通；测温部件(51)设置于恒温加热腔的中心部，并通过导线与主控模块(52)电连接；主控模块(52)与加热机构驱动部件(53)电连接，并通过加热机构驱动部件(53)驱动外置式加热组件。本实用新型实施例为材料加工生产提供了一种大处理量、便于维护的热处理设备，不仅能为热处理加工过程提供极小的温度偏差和良好的真空度，而且能提高冷却加工过程中的冷却速度。

Description

一种外热式真空烧结气淬炉

技术领域

本实用新型涉及材料加工领域，尤其涉及一种外热式真空烧结气淬炉。

背景技术

在材料加工领域中，很多金属材料都需要进行热处理加工过程和冷却加工过程；只有在热处理加工过程中经过真空烧结，并且在冷却加工过程中经过快速冷却，才能获得最佳的材料性能。以钐钴磁性材料为例，它的热处理加工过程要求真空度好、温度偏差小，它的冷却加工过程要求冷却速度快，因此进行这两个加工过程的热处理设备需要能对恒温加热腔(本申请文件中的恒温加热腔是指热处理设备内部对材料进行恒温加热的区域)进行高精度控温，以使恒温加热腔内的温度均匀。目前，对钐钴磁性材料进行热处理加工和冷却加工的热处理设备主要包括：卧式管式真空烧结炉、双室立式真空烧结炉和内热式卧式烧结炉，但是这三种热处理设备均存在着各自的缺点：

(1)卧式管式真空烧结炉：其热处理加工采用筒式外加热方式，其冷却加工采用风扇风冷方式或浸水冷却方式，但它的处理量很小，一般小于30公斤/炉；

(2)双室立式真空烧结炉：其处理量一般只能达到40-50公斤/炉，最高的可达80公斤/炉，但是它在进行冷却加工时虽然炉料下降到冷却室，但并未与加热室隔开，节能效果差；同时，它的加热炉丝放置在炉壳与内胆之间，因此维护起来很不方便，维护费用也较高；

(3)内热式卧式烧结炉：尽管它的处理量很大，但是其加热体和保温层均安置在炉体内部，很容易受到炉料挥发物的污染；当保温层内吸附了炉料挥发物后，很不容易清理，甚至会使炉内整体气氛受到污染，不仅不易维护，而且维护费用也较高，因此在实际生产中很少使用。

由此可见，一种大处理量、便于维护的热处理设备成为材料加工生产的迫切需求。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种大处理量、便于维护的外热式真空烧结气淬炉，以便于对恒温加热腔进行高精度控温，以使恒温加热腔内的温度均匀；进而不仅能为热处理加工过程提供极小的温度偏差和良好的真空度，而且能提高冷却加工过程中的冷却速度。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种外热式真空烧结气淬炉，包括：炉体1、外置式加热组件、抽真空组件、气体冷却组件，以及监控装置；

所述炉体1的内部设有恒温加热腔，对应恒温加热腔这部分炉体1的外部设有外置式加热组件；

所述抽真空组件包括抽真空装置31和抽真空管路32；抽真空装置31通过抽真空管路32与恒温加热腔连通；

所述气体冷却组件包括热交换装置41、风机42、出风管43，以及回风管44；所述风机42通过出风管43与恒温加热腔的后端连通，同时通过回风管44与恒温加热腔的前端连通；所述热交换装置41设置于风机42与回风管44之间；

所述监控装置包括测温部件51、主控模块52和加热机构驱动部件53；所述测温部件51设置于恒温加热腔的中心部，并通过导线与主控模块52电连接；所述主控模块52与加热机构驱动部件53电连接，并通过加热机构驱动部件53驱动外置式加热组件。

优选地，相应的外置式加热组件包括左半加热体21、右半加热体22和对开式活动部件；

所述左半加热体21和右半加热体22设置于对应恒温加热腔这部分炉体1的外部；

所述的对开式活动部件包括带动左半加热体21活动的左半活动部件23，以及带动右半加热体22活动的右半活动部件24；

所述主控模块52通过加热机构驱动部件53驱动左半活动部件23和右半活动部件24。

优选地，相应的对开式活动部件还包括丝杠25、左旋丝杠螺母与右旋丝杠螺母；

所述的加热机构驱动部件53包括驱动电机；所述驱动电机与丝杠25的一端固定连接；

所述丝杠25包括丝杆的左右两部分分别设有旋向相反的左旋螺纹与右旋螺纹；

左旋丝杠螺母固定于左半活动部件23上，并与丝杆左旋螺纹连接；

右旋丝杠螺母固定于右半活动部件24上，并与丝杆右旋螺纹连接。

优选地，相应的外置式加热组件还包括导轨26；所述的左半活动部件23和右半活动部件24在导轨26上滑动。

优选地，恒温加热腔的前端设有至少一层隔热板6。

优选地，恒温加热腔的内部设有至少一根气体分流管7；出风管43通过气体分流管7与恒温加热腔连通。

优选地，抽真空管路32上设有抽真空管路阀门33。

优选地，抽真空管路阀门33与炉体1之间的抽真空管路32上设有注气孔。

优选地，出风管43上设有出风管阀门45；所述回风管44上设有回风管阀门46。

优选地，还包括：炉门11、料架和料盒8；

所述炉门11设于所述炉体1远离恒温加热腔的一端；

所述料架设于炉体1的内部，并从恒温加热腔延伸至炉门11；

所述料盒8与料架可活动连接。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的外热式真空烧结气淬炉通过外置式加热组件对炉体1内的恒温加热腔进行加热，并通过主控模块52控制的测温部件51监测该恒温加热腔中心部的温度，当检测到温度发生变化时，主控模块52通过控制外置式加热组件来对恒温加热腔进行高精度控温，以使恒温加热腔内的温度均匀；同时，外热式真空烧结气淬炉通过抽真空组件将恒温加热腔抽成真空状态，并充入由气体冷却组件控制流动的惰性气体，从而通过惰性气体的流动实现快速冷却，因而本实用新型实施例不仅能为热处理加工过程提供极小的温度偏差和良好的真空度，而且能提高冷却加工过程中的冷却速度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。

图1为本实用新型实施例提供的外热式真空烧结气淬炉的俯视结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的外热式真空烧结气淬炉的前视结构示意图。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

首先需要说明的是，本实用新型实施例所提供的外热式真空烧结气淬炉可以适用于现有技术中多种材料的热处理加工和冷却加工需求，下面仅以钐钴材料为例对本实用新型进行详细的说明。

实施例一

如图1和图2所示，一种外热式真空烧结气淬炉，其具体实现结构包括：炉体1、外置式加热组件、抽真空组件、气体冷却组件，以及监控装置；所述炉体1的内部设有恒温加热腔，对应恒温加热腔这部分炉体1的外部设有外置式加热组件；

所述抽真空组件包括抽真空装置31(相应的抽真空装置31可以为现有技术中的真空泵或者由多个真空泵组成的真空泵组)和抽真空管路32；抽真空装置31通过抽真空管路32与恒温加热腔连通；

所述气体冷却组件包括热交换装置41、风机42、出风管43，以及回风管44；所述风机42通过出风管43与恒温加热腔的后端连通，同时通过回风管44与恒温加热腔的前端连通；所述热交换装置41设置于风机42与回风管44之间；

所述监控装置包括测温部件51(例如：相应的测温部件51可以为热电偶)、主控模块52(相应的主控模块52可以为现有技术中的各种处理器，例如80C51单片机、PLC等)和加热机构驱动部件53；所述测温部件51设置于恒温加热腔的中心部，并通过导线与主控模块52电连接；所述主控模块52与加热机构驱动部件53电连接，并通过加热机构驱动部件53驱动外置式加热组件。

具体地，该外热式真空烧结气淬炉各组成部件可以包括如下的实施方案：

(1)相应的外置式加热组件可以包括左半加热体21、右半加热体22和对开式活动部件；相应的左半加热体21和右半加热体22设置于对应恒温加热腔这部分炉体1的外部，用于对恒温加热腔进行加热；相应的对开式活动部件可以包括带动左半加热体21活动的左半活动部件23，以及带动右半加热体22活动的右半活动部件24；相应的主控模块52通过加热机构驱动部件53驱动左半活动部件23和右半活动部件24。在实际应用中，炉体1可以通过炉体支架9固定在地面上；具体而言，相应的炉体1的前端和后端可以均放置于炉体支架9上，而炉体1的恒温加热腔部分处于悬空状态，当左半活动部件23与右半活动部件24相互靠拢时，左半加热体21与右半加热体22可以相互扣合，从而形成一个环绕恒温加热腔这部分炉体的加热环，以实现对恒温加热腔的各部分进行统一加热。

其中，相应的对开式活动部件可以包括丝杠25、左旋丝杠螺母与右旋丝杠螺母；相应的丝杠25包括丝杆的左右两部分，并分别设有旋向相反的左旋螺纹与右旋螺纹；左旋丝杠螺母固定于左半活动部件23上，并与丝杆左旋螺纹连接；右旋丝杠螺母固定于右半活动部件24上，并与丝杆右旋螺纹连接。相应的加热机构驱动部件53(例如：相应的加热机构驱动部件53可以为现有技术中的驱动电机)可以固定于丝杠25的一端；主控模块52可以通过加热机构驱动部件53驱动丝杠25旋转，以使左旋丝杠螺母与右旋丝杠螺母沿丝杠25作方向相反的直线运动，进而带动固定于左半活动部件23上的左半加热体21与固定于右半活动部件24上的右半加热体22进行开合。在实际应用中，相应的外置式加热组件还可以包括导轨26；该导轨26可以为一根单轨，也可以为两根相互平行的双轨；左半活动部件23和右半活动部件24可以在导轨26上滑动，以保证左半加热体21与右半加热体22在开合过程中能够平稳。

(2)相应的抽真空管路32上设有抽真空管路阀门33；当需要对炉体1进行抽真空操作时，可以将抽真空管路阀门33打开；当抽真空操作完毕后，应当将抽真空管路阀门33关闭，以避免向炉体1内充入惰性气体时惰性气体沿着抽真空管路流出，也减少了对炉体1加热时的热量损失；相应的抽真空管路阀门33与炉体1之间的抽真空管路32上可以设有注气孔，当抽真空管路阀门33关闭后，可以通过该注气孔向炉体1内充入惰性气体，以使待加工材料在惰性气体的保护下进行恒温加热。相应的出风管43上可以设有出风管阀门45；相应的回风管44上可以设有回风管阀门46；当需要对炉体1进行加热时，应当将出风管阀门45和回风管阀门46均关闭，以避免对炉体1加热时的热量损失；当需要对炉体1进行冷却时，应当将出风管阀门45和回风管阀门46均打开，但抽真空管路阀门33仍然要关闭，以使热交换装置41、风机42、出风管43、炉体1和回风管44能够构成一个冷却气流循环系统，从而实现对炉体1内恒温加热腔的快速冷却。

(3)相应恒温加热腔的前端可以设有至少一层隔热板6；当待加工材料放入恒温加热腔后，可将多层与恒温加热腔入口直径相适应的隔热板6放置于恒温加热腔的前端，从而保证恒温加热腔的温度不易流失，提高热能的有效利用率。

(4)恒温加热腔的内部可以设有至少一根气体分流管7，在实际应用中最好为均布于恒温加热腔内壁上的多根气体分流管7；所述的出风管4可以通过这些气体分流管7与恒温加热腔连通；例如：每根气体分流管7沿其长轴向方向的内侧可以设有多个通气孔，当需要对待加工材料进行冷却处理时，低温气体会在风机42的作用下通过出风管43流入每根气体分流管7，由于每根气体分流管7沿其长轴向方向的内侧都设有多个通气孔，因此低温气体会从不同方位的多个通气孔喷出，从而保证恒温加热腔内各个部分的均匀快速冷却。

(5)该外热式真空烧结气淬炉还可以包括：炉门11、料架和料盒8；相应的炉门11设于所述炉体1远离恒温加热腔的一端；相应的料架设于炉体1的内部，并从恒温加热腔延伸至炉门11；相应的料盒8与料架可活动连接。当需要对待加工材料进行热处理加工和冷却加工时，可以先将待加工材料放入料盒8中，然后打开炉门11将料盒8放到料架上再推入到恒温加热腔内，这样可以避免向恒温加热腔内直接添加材料，既方便了操作，由保证了恒温加热腔的清洁。

进一步地，以对钐钴材料为例对本实用新型所提供的外热式真空烧结气淬炉的工作流程作一详尽描述：

步骤A、将钐钴毛坯放入料盒8中，并打开炉门11将该料盒8放到料架上。

步骤B、将料盒8推入到炉体1内的恒温加热腔中，并在恒温加热腔的前端放入多层隔热板6，再关闭炉门11。

步骤C、通过主控模块52控制左半活动部件23与右半活动部件24相互靠近，进而带动固定于左半活动部件23上的左半加热体21与固定于右半活动部件24上的右半加热体22合拢。

步骤D、打开抽真空管路阀门33，并利用抽真空装置31对炉体1进行抽真空操作；当炉体1内部的真空度达到生产工艺要求的特定值(例如：在实际应用中，该生产工艺要求的特定值最好在3＊10^-2Pa以下)时，关闭抽真空管路阀门33和抽真空装置31。

步骤E、通过抽真空管路阀门33与炉体1之间的注气孔向炉体1内充入惰性气体(例如，相应的惰性气体可以为氩气)，直至炉体1的惰性气体达到0.02Mpa。

步骤F、关闭出风管阀门45和回风管阀门46，通过主控模块52控制左半加热体21与右半加热体22开始加热，加热速率在0-20℃/min范围内可调。

步骤G、设于恒温加热腔中心部的测温部件51实时监测恒温加热腔内的温度，并反馈给主控模块52；主控模块52根据测温部件51反馈的温度调整流入左半加热体21与右半加热体22的加热电流，从而使恒温加热腔内的温度均衡；例如：当温度过高时可以控制左半加热体21与右半加热体22停止加热，并向两侧打开，以使炉体1的温度有所下降；当温度过低时可以控制左半加热体21与右半加热体22合拢，并通入加热电流进行加热。

步骤H、当需要对恒温加热腔进行冷却时，主控模块52控制左半加热体21与右半加热体22停止加热并向两侧打开；开启出风管阀门45和回风管阀门46，低温气流会在风机42的作用下通过出风管43流入每根气体分流管7，并由不同方位的多个通气孔喷出，从而实现对恒温加热腔的快速均匀冷却；当炉体1内温度达到预设冷却标准(例如：在实际应用中，该预设冷却标准最好在50℃以下)时、关闭风机42和热交换装置41，即可打开炉门11取出处理后的钐钴材料，进而也就完成了对钐钴材料的热处理加工和冷却加工。

需要说明的是，在实际应用中，抽真空管路32可以仅连接到出风管43(或者回风管44)上，并通过出风管43(或者回风管44)与恒温加热腔连通，从而可以节约一定长度的抽真空管路32，以降低制造成本。

可见，本实用新型实施例的实现为材料加工生产提供了一种大处理量、便于维护的热处理设备，以便于对恒温加热腔进行高精度控温，以使恒温加热腔内的温度均匀；进而不仅能为热处理加工过程提供极小的温度偏差和良好的真空度，而且能提高冷却加工过程中的冷却速度。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种外热式真空烧结气淬炉，其特征在于，包括：炉体(1)、外置式加热组件、抽真空组件、气体冷却组件，以及监控装置；

所述炉体(1)的内部设有恒温加热腔，对应恒温加热腔这部分炉体(1)的外部设有外置式加热组件；

所述抽真空组件包括抽真空装置(31)和抽真空管路(32)；抽真空装置(31)通过抽真空管路(32)与恒温加热腔连通；

所述气体冷却组件包括热交换装置(41)、风机(42)、出风管(43)，以及回风管(44)；所述风机(42)通过出风管(43)与恒温加热腔的后端连通，同时通过回风管(44)与恒温加热腔的前端连通；所述热交换装置(41)设置于风机(42)与回风管(44)之间；

所述监控装置包括测温部件(51)、主控模块(52)和加热机构驱动部件(53)；所述测温部件(51)设置于恒温加热腔的中心部，并通过导线与主控模块(52)电连接；所述主控模块(52)与加热机构驱动部件(53)电连接，并通过加热机构驱动部件(53)驱动外置式加热组件。

2.根据权利要求1所述的外热式真空烧结气淬炉，其特征在于，所述的外置式加热组件包括左半加热体(21)、右半加热体(22)和对开式活动部件；

所述左半加热体(21)和右半加热体(22)设置于对应恒温加热腔这部分炉体(1)的外部；

所述的对开式活动部件包括带动左半加热体(21)活动的左半活动部件(23)，以及带动右半加热体(22)活动的右半活动部件(24)；

所述主控模块(52)通过加热机构驱动部件(53)驱动左半活动部件(23)和右半活动部件(24)。

3.根据权利要求2所述的外热式真空烧结气淬炉，其特征在于，所述的对开式活动部件还包括丝杠(25)、左旋丝杠螺母与右旋丝杠螺母；

所述的加热机构驱动部件(53)包括驱动电机；所述驱动电机与丝杠(25)的一端固定连接；

所述丝杠(25)包括丝杆的左右两部分分别设有旋向相反的左旋螺纹与右旋螺纹；

左旋丝杠螺母固定于左半活动部件(23)上，并与丝杆左旋螺纹连接；

右旋丝杠螺母固定于右半活动部件(24)上，并与丝杆右旋螺纹连接。

4.根据权利要求2或3所述的外热式真空烧结气淬炉，其特征在于，所述的外置式加热组件还包括导轨(26)；所述的左半活动部件(23)和右半活动部件(24)在导轨(26)上滑动。

5.根据权利要求1、2或3所述的外热式真空烧结气淬炉，其特征在于，恒温加热腔的前端设有至少一层隔热板(6)。

6.根据权利要求1、2或3所述的外热式真空烧结气淬炉，其特征在于，恒温加热腔的内部设有至少一根气体分流管(7)；

出风管(43)通过气体分流管(7)与恒温加热腔连通。

7.根据权利要求1、2或3所述的外热式真空烧结气淬炉，其特征在于，抽真空管路(32)上设有抽真空管路阀门(33)。

8.根据权利要求7所述的外热式真空烧结气淬炉，其特征在于，抽真空管路阀门(33)与炉体(1)之间的抽真空管路(32)上设有注气孔。

9.根据权利要求1、2或3所述的外热式真空烧结气淬炉，其特征在于，出风管(43)上设有出风管阀门(45)；所述回风管(44)上设有回风管阀门(46)。

10.根据权利要求1、2或3所述的外热式真空烧结气淬炉，其特征在于，还包括：炉门(11)、料架和料盒(8)；

所述炉门(11)设于所述炉体(1)远离恒温加热腔的一端；

所述料架设于炉体(1)的内部，并从恒温加热腔延伸至炉门(11)；

所述料盒(8)与料架可活动连接。

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