CN213590922U - 一种高温高速离心旋转烧结机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种高温高速离心旋转烧结机，其特征在于：包括喷涂离心烧结机主体，与烧结机主体连接的抽真空机组、电机以及控制烧结机工作的操作台和电柜，所述喷涂离心烧结机主体包括真空外壳、位于真空外壳内的喷涂系统、烧结系统、冷却系统、保温系统、旋转系统和传动装置，其中喷涂系统位于壳体内上部，材料放置在位于真空壳体中部的离心筒内，离心筒随着对称设置在离心筒上下的法兰轴一起旋转。本实用提供的旋转烧结设备，满足对高性能材料零件的自动化成型喷涂，高速离心成型与高温离心烧结的各种需求，让工艺过程实现自动化操作，在一台设备上完成所有制造流程。

Description

一种高温高速离心旋转烧结机

技术领域

本实用新型属于烧结设备领域，具体涉及一种高温高速离心旋转烧结机。

背景技术

国务院所发布的《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》指出，要加快发展壮大新材料，促进高端装备与新材料产业的快速发展。航天、军工、半导体集成、电子机械等领域需要应用大量的材料混合件来作为核心工作部件，混合材料的成型与高温烧结一直是研制与生产过程中的主要障碍。不同材料的自动喷涂、离心旋转成型，高温旋转烧结的集成式控制一直是行业技术难题。现市面上的传统设备多是单一的真空烧结炉，也有少量的高温烧结炉，但无法解决混合材料的自动喷涂，也无法解决在高速状态下的离心成型，高温烧结的温控范围也有限。要想完成多种材料的自动喷涂、高速离心成型与高温离心烧结，需要把这三种主要工序分开来做，并要2-3台设备协作才能完成全部工作，工序的衔接与调试不够灵活，操作复杂，产出低效。

高温高速离心旋转烧结机能够有效地解决以上技术难题，可实现自动化材料喷涂、高速离心旋转成形、高速离心烧结的全过程，生产过程可视化，参数智能记录与调节，能让客户建立详细的产品成型过程信息，从而发现和解决关键问题；对特性产品的定制，交付生产、更改控制和配置选项等关键过程进行全生命周期管理。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本发明设计一种立式高温高速离心旋转烧结设备，满足对高性能材料零件的自动化成型喷涂，高速离心成型(5000rpm/m以上)与高温离心烧结(2200°以上)的各种需求，让工艺过程实现自动化操作，在一台设备上完成所有制造流程。

本实用新型为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下：

一种高温高速离心旋转烧结机，其特征在于：包括喷涂离心烧结机主体1，与烧结机主体连接的抽真空机组3，电机4，以及控制烧结机工作的操作台5和电柜6，所述喷涂离心烧结机主体包括真空外壳2、位于真空外壳内的喷涂系统8、烧结系统9、冷却系统17、保温系统11、旋转系统16和传动装置13，其中喷涂系统8位于壳体内上部，材料放置在位于真空壳体中部的离心筒内，离心筒随着对称设置在离心筒上下的法兰轴一起旋转。

所述喷涂系统8包括滑台模组，喷涂元件、喷管和喷嘴，滑台模组通过周向布置的若干竖向滑杆支撑，沿滑杆上下移动，喷涂元件固定在滑台上，通过喷管和喷嘴向离心筒内样品进行喷涂操作，初始状态下喷涂系统位于离心筒上部，在离心筒启动并高速旋转状态下，喷管随滑台移动到离心筒中心，启动喷涂，通过上下移动滑台，实现上下往复式喷涂运动，离心筒在旋转过程中未密封。

所述烧结系统9包括设置在离心筒外部的加热电阻、温度传感器和电源线，加热电阻设置在离心筒外部，不随离心筒一起旋转，加热电阻通过电源线与电柜连接，通过温度传感器向操控台反馈温度信息。

所述冷却系统包括位于烧结机底部的冷却机7，与冷却机连接的竖向布置的冷却管17，和轴冷却系统10，冷却管设置在法兰轴16底部，冷却管由冷却外管、内喷管、叶轮和配件组成，内部循环流动冷却水；轴冷却系统10包括水盒、水路管道与喷件，水路管道均匀环绕在离心筒周围，冷却水由外而内循环往复在水路管道内流通。

所述保温系统包括烧结保温层11和保温材料，烧结保温层11设置在离心筒外周，烧结保温层与离心筒外侧壁之间布置有保温材料，所述烧结保温层11和保温材料固定在一起组成的空心筒状结构，对半分布在离心筒左右两侧，保温系统通过竖向支架和水平导轨固定支撑，不随离心筒一起旋转，通过导轨移动可控制保温系统的移动，实现位置上对离心筒的靠近和远离。

所述旋转系统包括皮带轮12，皮带轮12通过皮带与电机4连接，皮带轮12中部连接转轴，转轴上方连接法兰轴16，法兰轴16有两对分别布置在离心筒上下，位于离心筒上下的两对法兰轴16之间均设有隔热层15，电机14输出轴通过皮带带动皮带轮12转动，皮带轮12带动转轴、法兰轴、隔热层和离心筒旋转。

所述传动装置13包括伺服电机和导轨，通过伺服电机旋转驱动导轨移动，实现轴冷却系统10中水盒的上下移动，以及位于离心筒外周的保温系统的开合移动。

所述真空机组3为喷涂离心烧结机主体内部抽取真空并注入保护气体。

所述操作台5包括显示器、PLC、继电器，放大器，主板、保险等，通过PLC实现不同位移的数据编程，通过不同开关与传感器信号集成，实现不同流程启停，除传感器以外，其它单元都集成在操作台与控制柜内，电机4通过电流大小的控制实现对离心筒转速的变频控制。

本实用新型具有如下优点：

1、解决不同材料的自动喷涂问题。针对单一材料或多种混合材料的喷涂成型，本设备开发并设计了一套自动供料环喷装置，喷涂系统依据编程的先后顺序，依此或跳跃式选择不同的材料进行喷涂，喷涂时长，流量、压力等可控可调。

2、解决喷涂尺寸与喷涂角度可调的问题。针对不同材料的环喷与最佳喷涂的角度等问题，本设备开发并设计了一种数控伺服控制系统。直线X轴、Y轴、Z轴行程可实现自动编程与设置，喷嘴类型可选，喷涂时的角度可调。操作的灵活性能为客户提供更好的批量与客制化产品服务。

3、解决高速离心旋转成型问题。本设备采用的旋转轴可实现无极调速正反连续旋转，转速范围大，旋转时长可控可调，并能根据不同材料的特性，在离心旋转过程中实现加减速自由控制。离心主体结构设计合理，同心度高，确保高低速运行平稳。

4、解决在真空状态下的高温烧结成型问题。本设备可在真空状态下进行高温烧结，真空状态可自动插补，烧结温度的范围广，烧结的时长可调可控，先进的水冷系统能够保证核心部件性能持续稳定。

5、解决监控系统集成运行的问题。本设备包含机械运动、温控系统、真空系统、喷涂系统等四种核心功能模块，自动化集成度高，传感灵敏，可视化清晰，操作安全灵活。

附图说明

图1为高温高速离心旋转烧结机的整体设备结构示意图；

图2为喷涂离心烧结机主体结构示意图；

其中：1-烧结机主体，2-真空外壳，3-真空机组，4-电机，5-操控台，6-电柜，7-冷却机，8-喷涂系统，9-烧结系统，10-主轴旋转冷却系统，11-烧结保温层，12-皮带传动轮，13-传动装置，14-立导柱，15-隔热层，16-法兰主轴，17冷却管。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明，如图1-2所示的结构示意图，通过对操控台5、电柜6的操作与控制，在喷涂离心烧结机主体1与真空外壳2内部完成整个工艺过程。主要工作流程为：电机4带动皮带轮高速运转；法兰轴16带动离心筒旋转；喷涂系统8完成高速离心喷涂；真空机组3抽取真空并注入保护气体；烧结系统9完成高温烧结；烧结保温层11保护烧结完成；轴冷却系统10、隔热层15、冷却机7、冷却管17保护各工作部件稳定运行；通过传动装置13与立导柱14的传动，开启真空外壳2顶盖后取出材料工件，完成整个喷涂、离心与烧结工序。

喷涂离心烧结机主体1采用三梁四柱式设计，模块简单，组装方便。高速旋转平稳、定位准确、同心度高、减震效果好。

喷涂系统8自动化集成度高，满足不同型号，不同尺寸的离心筒、回转体零件的喷涂成型过程。可轻松实现3-5轴(3个直线轴2个旋转轴)往复式喷涂。在喷涂过程中，可灵活实现单种或多种材料的单喷与混喷工艺，并能精确控制喷涂材料的重量。

轴冷却系统10重点保护上下离心法兰轴16在高速旋转状态的低温运行状态，循环冷却水路保证离心轴承不因高温传递而出现抱死卡死现象，通过温度传感器和操控台的反馈控制实时传感监控设备运行状态，保证核心旋转部件受热温度控制在60°以内。

法兰轴16与冷却系统10的零件加工精度高，密封配合公差要求极高，不仅需要确保冷却区域面积大，降温快速，还要保证在高温离心旋转下的渗漏问题，最为关键的是不能因为高温传递或渗漏致使机器停止运行与气体抽取无法完成。本实用新型设备采用倒扣式密封，不仅确保高温传导低，轴密封性能好，还能确保设备长时间工作。

法兰轴16经过精密加工与轴承性能提升，最高转速可达5000rpm/m，满足不同类型材料的高速离心成型。在进行高温烧结前，真空机组3会对真空外壳2内抽取真空并进行气体保护，真空度经过真空机组3的性能提升，真空度可达1*10^-5PA以上，能够满足不同材料的不同阶次的高温烧结要求。

本实用新型设备能满足对高性能材料零件的自动化成型喷涂，高速离心成型(5000rpm/m以上)与高温离心烧结(2200°以上)的各种需求，让工艺过程实现自动化操作，在一台设备上完成所有制造流程。解决了现有技术中的以下问题：

1、自动化喷涂功能解决材料成型困难问题。本设备所采用的自动化喷涂系统，能够完成不同回转体零件不同造型，喷涂区域面积可控，层深可调，重量精确。

2、高速离心功能解决材料成型强度高问题。本设备所采用的高速离心旋转装置，能够完成不同材料的离心成型，旋转速度快(可达5000rpm/m以上)，离心力大，材料贴壁均匀，成型强度高。

3、高温旋转烧结功能解决材料更高性能要求。本设备所采用的高温旋转烧结，可在高速离心旋转状态下进行高温持续烧结，烧结温度可达2200°以上。材料成型状态稳定，区域受热均匀，保障材料优越性能。

4、自动化温控系统解决主机持续运行稳定问题。本设备所采用的自动化温控系统，能够有效保护主机内的核心零部件在高速高温状态下的持续稳定运行，特别是高温传导隔热部件与高速旋转轴的冷却问题。冷却系统设计合理，温差范围实时监控并可自动调节，有效保护设备的整体运行机能。

本实用新型的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变形而不脱离本实用新型的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围内，则本实用新型的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (9)

1.一种高温高速离心旋转烧结机，其特征在于：包括喷涂离心烧结机主体，与烧结机主体连接的抽真空机组、电机以及控制烧结机工作的操作台和电柜，所述喷涂离心烧结机主体包括真空外壳、位于真空外壳内的喷涂系统、烧结系统、冷却系统、保温系统、旋转系统和传动装置，其中喷涂系统位于壳体内上部，材料放置在位于真空壳体中部的离心筒内，离心筒随着对称设置在离心筒上下的法兰轴一起旋转。

2.如权利要求1所述的一种高温高速离心旋转烧结机，其特征在于：所述喷涂系统包括滑台模组，喷涂元件、喷管和喷嘴，滑台模组通过周向布置的若干竖向滑杆支撑，沿滑杆上下移动，喷涂元件固定在滑台上，通过喷管和喷嘴向离心筒内样品进行喷涂操作。

3.如权利要求1所述的一种高温高速离心旋转烧结机，其特征在于：所述烧结系统包括设置在离心筒外部的加热电阻、温度传感器和电源线，加热电阻设置在离心筒外部，不随离心筒一起旋转，加热电阻通过电源线与电柜连接，通过温度传感器向操作台反馈温度信息。

4.如权利要求1所述的一种高温高速离心旋转烧结机，其特征在于：所述冷却系统包括位于烧结机底部的冷却机，与冷却机连接的竖向布置的冷却管和轴冷却系统，冷却管设置在法兰轴底部，冷却管由冷却外管、内喷管、叶轮和配件组成，内部循环流动冷却水；轴冷却系统包括水盒、水路管道与喷件，水路管道均匀环绕在离心筒周围，冷却水由外而内循环往复在水路管道内流通。

5.如权利要求1所述的一种高温高速离心旋转烧结机，其特征在于：所述保温系统包括烧结保温层和保温材料，烧结保温层设置在离心筒外周，烧结保温层与离心筒外侧壁之间布置有保温材料，所述烧结保温层和保温材料固定在一起组成的空心筒状结构，对半分布在离心筒左右两侧，保温系统通过竖向支架和水平导轨固定支撑，不随离心筒一起旋转，通过导轨移动可控制保温系统的移动，实现位置上对离心筒的靠近和远离。

6.如权利要求1所述的一种高温高速离心旋转烧结机，其特征在于：所述旋转系统包括皮带轮，皮带轮通过皮带与电机连接，皮带轮中部连接转轴，转轴上方连接法兰轴，法兰轴有两对分别布置在离心筒上下，位于离心筒上下的两对法兰轴之间均设有隔热层，电机输出轴通过皮带带动皮带轮转动，皮带轮带动转轴、法兰轴、隔热层和离心筒旋转。

7.如权利要求1所述的一种高温高速离心旋转烧结机，其特征在于：所述传动装置包括伺服电机和导轨，通过伺服电机旋转驱动导轨移动，实现轴冷却系统中水盒的上下移动，以及位于离心筒外周的保温系统的开合移动。

8.如权利要求1所述的一种高温高速离心旋转烧结机，其特征在于：所述真空机组为喷涂离心烧结机主体内部抽取真空并注入保护气体。

9.如权利要求1所述的一种高温高速离心旋转烧结机，其特征在于：所述操作台包括显示器、PLC、继电器、放大器、主板和保险，通过PLC实现不同位移的数据编程，通过不同开关与传感器信号集成，实现不同流程启停，电机通过电流大小的控制实现对离心筒转速的变频控制。

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