CN204818066U - 一种小型热等静压炉装置 - Google Patents

Abstract

一种小型热等静压炉装置，涉及热等静压设备领域，由温控系统、水冷系统、密封系统、加热系统和安全系统组成，该装置为小型设备，通过特殊合金加工密封系统，增加了使用的安全性；通过陶瓷缸体，内部缠绕环形加热丝进行内部加热，外部设置氧化铝保温层和氧化铝保温盖，外部设置环形水冷系统的方式相互配合加热和降温，降低了功率和能耗，通过进气孔冲入惰性气体加压，实现在1200℃-1500℃高温，20MPa-50MPa高压下，将粉末直接加热加压烧结成型，或将成型后的铸件，进行热致密化化处理，达到100％致密化，绝对保证产品的安全性能和可靠性，高效、节能、环保，节省了企业的生产成本，提高了生产效率，增加企业的经济收入。

Description

一种小型热等静压炉装置

技术领域：

本实用新型涉及热等静压设备领域，具体涉及一种小型热等静压炉装置。

背景技术：

热等静压技术是一种集高温、高压于一体的工艺生产技术，加热温度通常为1000～2000℃，通过以密闭容器中的高压惰性气体或氮气为传压介质，工作压力可达200MPa。在高温高压的共同作用下，被加工件的各向均衡受压，故加工产品的致密度高、均匀性好、性能优异，同时该技术具有生产周期短、工序少、能耗低、材料损耗小等特点，是高性能材料制备的必要手段，目前在美国、日本，已经欧洲都实现了产业化，在海洋、航空、航天、汽车等领域应用，因此，热等静压技术的应用以及实现热等静压技术应用的设备研发和生产的前景都非常大。

在对制品进行热等静压生产时，对热等静压装置的密封性能、加热性能、保温性能以及冷却性能都有其严格的要求，目前我国的热等静压装置并不能满足现有生产的需求，现有技术的热等静压装置由于密封性不严、加压加热不均匀、保温性能不高以及冷却时间过长等原因，导致很多金属粉末制品在烧结工艺过程中出现液相、制品成型困难或者成型后的问题，以及成型后的制品在进行热致密化处理时，致密度不高，制品内部出现孔洞，影响制品质量的问题，现有技术热等静压装置及方法，如专利号CN101992298A的专利“用于热等静压容器的装置和方法”提供了一种用于使用热等静压形成坯件的改进的方法和容器，避免在高温高压下出现变形，保证制品具有预定的形状，这种方式虽然能避免决容器变形，保证制品具有预定形状，但是由于容器内部压力较大，很容易出现容器爆炸等安全事故，而且所需要的粉末比较昂贵，增加企业的生产成本。

专利号CN101909789A的专利“热等静压装置”，提供了一种用于通过热等静压处理物品的热等静压装置，通过使用换热器单元并使用压力介质冷却热换器单元的方式，用于消除铸件中的空隙，增加铸件的使用寿命和强度，这种方式需要较高的温度和压力，因此比较耗能，无形当中增加了企业的成产成本。

实用新型内容：

本实用新型提供一种小型热等静压炉装置，由温控系统、水冷系统、密封系统、加热系统和安全系统组成，该装置为小型设备，通过特殊合金加工密封系统，增加了使用的安全性；通过设置陶瓷缸体，内部缠绕环形加热丝进行内部加热，外部设置氧化铝保温层，保温层外部设置环形水冷系统的方式相互配合加热和降温，降低了功率和能耗，通过进气孔冲入惰性气体加压，实现1200℃-1500℃高温，20MPa-50MPa高压下，将粉末直接加热加压烧结成型，或将成型后的铸件，包括铝合金、钛合金、高温合金等，缩松缩孔的铸件进行热致密化化处理，通过热等静压处理后，铸件可以达到100％致密化，提高铸件的整体力学性能，长时间使用，绝对保证产品的安全性能和可靠性，高效、节能、环保，节省了企业的生产成本，提高了生产效率，增加企业的经济收入。

本实用新型所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：

一种小型热等静压炉装置，由加热系统、安全系统、密封系统、水冷系统和温控系统组成，所述安全系统设置在加热系统的外部，所述安全系统设置在密封系统的内部，所述水冷系统设置在密封系统的外部，所述温控系统设置在水冷系统的外部一侧并与加热系统内部连接，其特征在于：

所述加热系统包括陶瓷缸体和加热丝，所述加热丝环绕在陶瓷缸体内部，通过很小的功率即可使陶瓷缸体内部快速均匀加热，加热温度达到1200℃-1500℃高温，节能、高效、环保。

所述安全系统包括氧化铝保温层和氧化铝保温盖，所述氧化铝保温层设置在陶瓷缸体的外部，所述氧化铝保温盖设置在陶瓷缸体的顶部入口，通过氧化铝保温层和氧化铝保温盖，对陶瓷缸体进行保温，同时对保温层外部进行隔热，这样既保证陶瓷缸内部持续高温，又避免保温层外部温度过高，烫伤工人，增加了热等静压炉的安全性能。

所述密封系统包括腔体和设置在腔体顶部的腔体上盖，所述腔体和腔体上盖之间通过法兰密封，所述法兰通过螺栓固定，避免外部气体入内或内部高温高压外泄，导致陶瓷缸体内部的粉末或制品压力和温度不均，造成粉末无法直接烧结或制品致密度不高的问题，从而进一步提高本装置内部粉末烧结或制品的质量；

所述腔体为“U”形结构的小型腔体，上部外侧侧壁设置陶瓷电极，所述陶瓷电极穿过腔体侧壁与腔体内部的陶瓷缸内的加热丝连接，通过陶瓷电极对陶瓷缸内的加热丝通电加热，所述陶瓷电极设置两个，其中某一陶瓷电极的上部设置进气孔，所述进气孔穿过腔体与腔体内部连通，通过进气孔冲入惰性气体对腔体内部加压，加压压力可达到20MPa-50MPa高压，由于腔体为“U”形结构，惰性气体在密封腔体内部循环流动，使密封腔体内部压力均衡，增加了陶瓷缸体内部粉末烧结均匀度或制品的致密度，避免粉末烧结出现液相导致制品出现孔洞，使粉末直接烧结，制品达到100％致密化，提高铸件的整体力学性能，同时，由于腔体的腔室较小，陶瓷缸体内部的材料选材更加广泛，在同样的温度和压力下，只需要普通材料即可达到高等材料的烧结效果或致密效果，更加节省成本。

所述腔体上盖还设置出气孔、截止阀、泄压阀和压力表，所述出气孔透过上盖本身与腔体内部连通，所述截止阀设置腔体上盖的上部，并与出气孔连通，所述泄压阀设置在截止阀的一侧，与截止阀连通，所述压力表设置在截止阀的上部，并与截止阀和出气孔连通，通过开合截止阀对出气孔进行密封，避免外部气体入内或内部高温高压外泄，导致陶瓷缸体内部的粉末或制品压力和温度不均，造成粉末无法直接烧结或制品致密度不高的问题，从而进一步提高本装置内部粉末烧结或制品的质量，通过泄压阀进行泄压，避免腔体内部压力过大无处泄压，增加了腔体的安全性能，通过压力表检测腔体内部的压力，便于及时掌握腔体内部压力变化。

所述腔体和腔体上盖采用特殊合金钢加工而成，当陶瓷缸体内部的温度过高，氧化铝保温层和氧化铝保温盖受高温烘烤，向外部释放热量，腔体内部的压力过大，超出预期设定，腔体和腔体上盖的局部地区会出现孔洞，使高温、高压气流通过孔洞溢出，避免产生爆炸等安全事故，安全，耐用，提高了本装置的安全系数。

所述法兰采用CF16法兰，法兰的刀口向内，增加了密封效果。

所述水冷系统为环形水冷结构，设置在腔体外侧，环形设计，可以有效的对设备进行散热，且结构简单，散热均匀。

所述水冷系统底部还设置底脚，起到支撑作用腔体的作用，增强了腔体的稳定性和牢固性。

所述温控系统包括温控装置和K型热电偶，所述K型热电偶一端与陶瓷缸内部加热丝连接，一端穿过腔体和水冷系统与温控装置连接，连接处通过卡套密封，通过温控装置与K型热电偶，对陶瓷缸体内的温度进行控制，避免陶瓷缸体内温度过高或过低，影响粉末烧结或制品的致密度，从而提高粉末烧结或者制品致密度的质量。

在实际使用时，将粉末或制品装入陶瓷缸体内，将陶瓷缸体放入腔体，同时盖上氧化铝保温盖，合上腔体上盖，并通过法兰进行密封，保证气密性。将K型热电偶插入腔体内部，然后整体放入水冷系统内，将K型热电偶与设置好温度参数的保温装置连接，先在进气孔冲入惰性气体，然后启动水冷系统，最后启动加热系统即可。

本实用新型的有益效果为，本实用新型提供一种小型热等静压炉装置，由温控系统、水冷系统、密封系统、加热系统和安全系统组成，该装置为小型设备，通过特殊合金加工密封系统，增加了使用的安全性；通过设置陶瓷缸体，内部缠绕环形加热丝进行内部加热，外部设置氧化铝保温层，保温层外部设置环形水冷系统的方式相互配合加热和降温，降低了功率和能耗，通过进气孔冲入惰性气体加压，实现在1200℃-1500℃高温，20MPa-50MPa高压下，将粉末直接加热加压烧结成型，或将成型后的铸件，进行热致密化化处理，达到100％致密化，提高铸件的整体力学性能，长时间使用，绝对保证产品的安全性能和可靠性，高效、节能、环保，节省了企业的生产成本，提高了生产效率，增加企业的经济收入。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式：

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

如图1所示，一种小型热等静压炉装置，由加热系统1、安全系统2、密封系统3、水冷系统4和温控系统5组成，所述安全系统2设置在加热系统1的外部，所述安全系统2设置在密封系统3的内部，所述水冷系统4设置在密封系统3的外部，所述温控系统5设置在水冷系统4的外部一侧并与加热系统1内部连接，其特征在于：

所述加热系统1包括陶瓷缸体11和加热丝12，所述加热丝12环绕在陶瓷缸体11内部；

所述安全系统2包括氧化铝保温层21和氧化铝保温盖22，所述氧化铝保温层21设置在陶瓷缸体11的外部，所述氧化铝保温盖22设置在陶瓷缸体11的顶部入口；

所述密封系统3包括腔体31和设置在腔体31顶部的腔体上盖32，所述腔体31和腔体上盖32之间通过法兰33密封，所述法兰33通过螺栓34固定；

所述腔体31为“U”形结构的小型腔体，上部外侧侧壁设置陶瓷电极311，所述陶瓷电极311穿过腔体31侧壁与腔体31内部的陶瓷缸内11的加热丝12连接，通过陶瓷电极311对陶瓷缸内11的加热丝12通电加热，所述陶瓷电极12设置两个，其中某一陶瓷电极311的上部设置进气孔312，所述进气孔312穿过腔体31与腔体31内部连通；

所述腔体上盖32还设置出气孔321、截止阀322、泄压阀323和压力表324，所述出气孔321透过腔体上盖32本身与腔体31内部连通，所述截止阀322设置腔体上盖32的上部，并与出气孔321连通，所述泄压阀323设置在截止阀322的一侧，与截止阀322连通，所述压力表323设置在截止阀322的上部，并与截止阀322和出气孔321连通2；

所述腔体31和腔体上盖32采用特殊合金钢加工而成；

所述法兰33采用CF16法兰，法兰33的刀口向内；

所述水冷系统4为环形水冷结构，设置在腔体31外侧；

所述水冷系统4底部还设置底脚41；

所述温控系统5包括温控装置51和K型热电偶52，所述K型热电偶51一端与陶瓷缸内11部加热丝12连接，一端穿过腔体31和水冷系统4与温控装置51连接，连接处通过卡套53密封。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种小型热等静压炉装置，由加热系统、安全系统、密封系统、水冷系统和温控系统组成，所述安全系统设置在加热系统的外部，所述安全系统设置在密封系统的内部，所述水冷系统设置在密封系统的外部，所述温控系统设置在水冷系统的外部一侧并与加热系统内部连接，其特征在于：

所述加热系统包括陶瓷缸体和加热丝，所述加热丝环绕在陶瓷缸体内部；

所述安全系统包括氧化铝保温层和氧化铝保温盖，所述氧化铝保温层设置在陶瓷缸体的外部，所述氧化铝保温盖设置在陶瓷缸体的顶部入口；

所述密封系统包括腔体和设置在腔体顶部的腔体上盖，所述腔体和腔体上盖之间通过法兰密封；

所述水冷系统为环形水冷结构，设置在腔体外侧。

2.根据权利要求1所述一种小型热等静压炉装置，其特征在于，所述腔体为“U”形结构。

3.根据权利要求1所述一种小型热等静压炉装置，其特征在于，所述腔体和腔体上盖采用特殊合金钢加工而成。

4.根据权利要求1所述一种小型热等静压炉装置，其特征在于，所述法兰采用CF16法兰，法兰的刀口向内。

5.根据权利要求1所述一种小型热等静压炉装置，其特征在于，所述水冷系统底部还设置底脚。