CN216801684U - 一种多向气氛烧结炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种多向气氛烧结炉，涉及烧结炉及烧结工艺技术领域；包括料箱，所述料箱的前部、后部、中部、左部和右部等均分别设置有气氛控制机构，所述气氛控制机构包括进气机构和出气机构，气体能够通过所述进气机构流入所述料箱，并通过所述出气机构流出料箱，从而形成气体在料箱内外的流动。该工艺包括，步骤一，通过料箱至少一个方向上的气氛控制机构作为进气机构向料箱内充入气体；步骤二，通过料箱除步骤一之外，其他方向上的至少一个气氛控制机构作为出气机构排出料箱内的气体。本实用新型使得料箱多个方向均能进气和出气，从而避免了气流死角和气流行程太长的问题。

Description

一种多向气氛烧结炉

技术领域

本实用新型涉及烧结炉及烧结工艺技术领域，特别是涉及一种多向气氛烧结炉。

背景技术

MIM等粉末冶金产品应用于各领域，如消费类电子、医疗器械、汽车零部件、智能穿戴、五金工具、光纤通讯、军工用品等，对产品尺寸和性能的要求较高。MIM等粉末冶金的基础流程：金属粉末+粘结剂→混料→注射成形→脱脂→烧结→(后处理)→检验。每一个环节对产品的尺寸和性能都至关重要，同时每一个环节也都存在一些需要解决的问题。例如烧结炉满炉良率合格的情况相对较少，特别是难烧的产品，同炉产品烧结出来的尺寸和性能存在差异性，产品出炉良率有待进一步提高。影响产品的尺寸和性能的因素有：温度的均匀性、气氛的控制等等，导致料箱上、下、左、右、前、中、后等的产品尺寸都出现偏差。气氛控制是通过传感器与执行器之间的连锁，使炉内的、压力、气流量等达到影响产品所需的环境。气氛控制会影响产品坯体在高温下的物理状态和化学反应、体积变化、晶粒尺寸、气孔大小等，还有产品表面颜色、表面质量等，决定最终产品的显微组织、力学性能、控制尺寸。气氛控制是比较复杂的工艺，不同的材料选择适宜的气氛控制，能达到产品尺寸与性能的最佳状态。

目前的金属注射成形真空脱脂烧结炉料箱多为前部和后部进气中间出气、料箱前部进气后部出气、料箱上部进气下部出气、料箱左部进气右部出气等等，气流走向单一，在脱脂与烧结过程中，进气位进气，出气位出气，使气流形成一定流向，由于气流形成定向流向，会造成流动方向上前后区域产品的尺寸与性能的差异性。主要原因有三点：1、气体中成分的影响。当气流经过产品，气体会与产品反应，使产品受影响，气流在前面反应掉了，到后面流经产品的气流对产品的影响会越来越小，出现产品前后差异性。2、产品中挥发物的影响。比如在前期脱脂工艺中，在受热过程中，产品中的粘结剂会从产品中挥发出来，然后随着气流方向进入出气口，这就会形成前面产品中跑出的挥发物跑到后面去，粘附在后面的产品表面上，形成前后产品差异性。3、气体的流量、流速及流动状态的影响。在靠近进气位置的产品流经的气体的流量与流速比靠近出气口位置的产品流经的气体的流量与流速要大，且距离越大差异越明显。

本实用新型人在专利申请号为2020800093.9的专利申请中，采用了双向气氛控制工艺，气流的进气部位与出气部位可互换。气流实现路径相同，方向相反，顺向气氛控制中流动方向上部分区域产品尺寸性能出现的差异得到反方向气氛控制补足。但是还是有一定的局限性，一、有气流死角，前期脱脂工艺中粘结剂从产品中挥发出来，因为侧边气流较小，所以侧边粘结剂残留更多，烧结工艺时又对侧板的产品冲刷程度更小，导致侧边碳势比中间高。二、气流行程太长，导致流经后边产品的气流状态不均匀，对于双向气氛控制工艺来说，中间部分碳势较高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种多向气氛烧结炉，以解决上述现有技术存在的问题，料箱多个方向均能进气和出气，从而避免了气流死角和气流行程太长的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

本实用新型提供一种多向气氛烧结炉，包括位于烧结炉内部的料箱，所述料箱的前部、后部、中部、左部和右部等均分别设置有气氛控制机构，所述气氛控制机构包括进气机构和出气机构，气体能够通过所述进气机构流入所述料箱，并通过所述出气机构流出料箱，从而形成气体在料箱内外的流动。

可选的，所述进气机构包括进气管，所述进气管一端与烧结炉内的所述料箱连通，另一端位于烧结炉外部；所述出气机构包括出气管，所述出气管一端与位于烧结炉内的所述料箱连通，另一端位于烧结炉外部。

可选的，所述进气机构包括进气管，所述进气管一端与烧结炉内的所述料箱连通，另一端位于烧结炉外部；所述出气机构包括出气管，所述出气管为所述进气管的支管或独立的出气管道。

可选的，所述进气机构包括进气管，所述进气管一端与烧结炉内的所述料箱连通，另一端位于烧结炉外部；所述出气机构包括出气管，所述出气管为独立的出气管；进气机构与出气机构也可独立存在，出气管和进气管都没有支管。

可选的，所述进气机构包括进气管，所述进气管一端与烧结炉内的所述料箱连通，另一端位于烧结炉外部；所述出气机构包括出气管，所述出气管一端与位于烧结炉内的所述料箱连通，另一端位于烧结炉外部；位于所述料箱同一端的多个所述进气管和出气管均为独立管路且依次间隔设置。

可选的，所述进气机构包括固定设置于所述料箱上的进气阀，所述出气机构包括出气管，所述出气管一端与位于烧结炉内的所述料箱连通，另一端位于烧结炉外部。

可选的，所述出气机构包括固定设置于所述料箱上的出气阀，所述进气机构包括进气管，所述进气管一端与位于烧结炉内的所述料箱连通，另一端位于烧结炉外部。

可选的，所述进气机构包括安全阀、料箱上的拼接缝隙或料箱上的门板缝隙，所述安全阀固定于料箱上；所述出气机构包括出气管，所述出气管一端与位于烧结炉内的所述料箱连通，另一端位于烧结炉外部。

可选的，所述出气机构包括安全阀、料箱上的拼接缝隙或料箱上的门板缝隙，所述安全阀固定于料箱上；所述进气机构包括进气管，所述进气管一端与位于烧结炉内的所述料箱连通，另一端位于烧结炉外部。

本实用新型还提供一种多向气氛控制工艺，包括前期工序、烧结工序和后期工序，烧结工序包括如下步骤：

步骤一，通过料箱至少一个方向上的气氛控制机构作为进气机构向料箱内充入气体；

步骤二，通过料箱除步骤一之外，其他方向上的至少一个气氛控制机构作为出气机构排出料箱内的气体。

可选的，步骤一中，能够根据需要设定充气过程中的时间、温度、压力和气体流量。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

可以选择其中一种气流控制，也可多向气流搭配使用，且工艺设定时间、温度、压力、气流量等也比较灵活；缩短了气流行程，流经产品的气流状态均匀，气流无死角，从而使得气流更稳定，能够更大效率的平衡整炉产品的碳含量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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1a为本实用新型其中一个实施例中的料箱结构俯视示意图；

图1b为本实用新型图1a的A-A剖面图；

图1c为本实用新型图1a的B-B剖面图；

图1d为本实用新型图1a的其中一个料板处示意图；

图2为本实用新型气氛控制一的气体流动状态示意图；

图3为本实用新型气氛控制四的气体流动状态示意图；

图4为本实用新型气氛控制十四的气体流动状态示意图；

图5为本实用新型气氛控制十三的气体流动状态示意图；

图6为本实用新型气氛控制十六的气体流动状态示意图；

图7为本实用新型气氛控制十七的气体流动状态示意图；

图8为本实用新型气氛控制十的气体流动状态示意图；

图9为本实用新型气氛控制九的气体流动状态示意图；

图10为本实用新型气氛控制十二的气体流动状态示意图；

图11为本实用新型气氛控制七的气体流动状态示意图；

图12为本实用新型气氛控制六的气体流动状态示意图；

图13为气氛控制一和气氛控制四工艺搭配示意图；

图14为气氛控制十六和气氛控制十七工艺搭配示意图；

图15a为气氛控制一、气氛控制二和气氛控制三的温度和压力不变时的设定示意图；

图15b为气氛控制一、气氛控制二和气氛控制三的流量和温度不同时的设定示意图；

图15c为气氛控制一、气氛控制二和气氛控制三的时间和压力不同时的设定示意图；

其中，1为料箱、2为料板、3为进气机构、301为进气管、4为出气机构、401为出气管、5为控制阀门。

具体实施方式

下面将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。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种多向气氛烧结炉，以解决上述现有技术存在的问题，料箱多个方向均能进气和出气，从而避免了气流死角和气流行程太长的问题。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

本实用新型提供一种多向气氛烧结炉，如图1a、图1b、图1c和图1d所示，包括位于烧结炉内部的料箱1，料箱1内均匀设置有多个料板2，料箱1的前部、后部、中部、左部和右部均分别设置有气氛控制机构，气氛控制机构包括不限数量的进气机构3和出气机构4，气体能够通过进气机构3流入料箱1，并通过出气机构4流出料箱1，从而形成气体在料箱1内外的流动。

本实用新型中的进气机构3和出气机构4可以灵活设置，并不做具体限制，于其中一种实施例中，进气机构3包括进气管301，进气管301一端与烧结炉内的料箱1连通，另一端位于烧结炉外部；出气机构4包括出气管401，出气管401为进气管301的支管，该支管和进气管301上均分别设置有控制阀门5，可以灵活控制开闭。进气机构3与出气机构4也可独立存在，出气管401和进气管301都没有支管。

于不同的实施例中，位于料箱同一端的多个进气管和出气管均为独立管路且依次间隔设置；或者，进气机构包括固定设置于料箱上的进气阀，出气机构包括出气管，出气管一端与位于烧结炉内的料箱连通，另一端位于烧结炉外部。出气机构包括固定设置于料箱上的出气阀，进气机构包括进气管，进气管一端与位于烧结炉内的料箱连通，另一端位于烧结炉外部。

进一步优选的，进气机构包括安全阀、料箱1上的拼接缝隙或料箱上的门板缝隙，安全阀固定于料箱1上；出气机构包括出气管，出气管一端与位于烧结炉内的料箱1连通，另一端位于烧结炉外部，或者，出气机构包括安全阀、料箱上的拼接缝隙或料箱1上的门板缝隙，安全阀固定于料箱1上；进气机构包括进气管，进气管一端与位于烧结炉内的料箱1连通，另一端位于烧结炉外部。

本实用新型还提供一种多向气氛控制工艺，包括前期工序、烧结工序和后期工序，烧结工序包括如下步骤：

步骤一，通过料箱1至少一个方向上的气氛控制机构作为进气机构3向料箱1内充入气体，充气时，可以根据需要设定充气过程中的时间、温度、压力和气体流量；质量流量计控制气体流量导入到料箱1内，再由分流装置，分流到每层料板上，或分流到料箱内的不同高度上；或质量流量计控制气体流量从底部直接导入料箱中间。

步骤二，通过料箱1除步骤一之外，其他方向上的至少一个气氛控制机构作为出气机构4排出料箱1内的气体。

本实用新型能够在烧结炉运转过程中追加多种工艺，工艺中追加多向气氛控制，进出气口的任意搭配，如图13和如图14所示。进出气口可根据所烧产品的具体情况任意搭配，也可关闭不使用其中的某些进出气口(需要在实际实验中摸索出最适合的搭配)。多种工艺搭配解决存在气流死角问题，优势主要是：脱脂阶段减少粘接剂粘附在产品表面；烧结阶段气流对每个角落的冲刷更到位；灵活针对部分区域进行(压力、气流量、时间)补偿。本实用新型的多种气氛控制搭配方式举例说明如下：其搭配方式主要包括一进一出、二进一出、一进二出、三进一出、一进三出和二进二出；

其中，一进一出的气氛控制包括：气氛控制一，料板前部进气，料板后部出气，如图2所示的气体流动形式，图中箭头方向为气体流动方向；气氛控制二，后部进气，前部出气；气氛控制三，左部进气，右部出气；气氛控制四，右部进气，左部出气，如图3所示，图中箭头方向为气体流动方向；

二进一出的气氛控制包括：气氛控制五，左右进气，前部出气；气氛控制六，左右进气，后部出气，如图12所示，图中箭头方向为气体流动方向；气氛控制七，前后进气，左侧出气，如图11所示，图中箭头方向为气体流动方向；气氛控制八，前后进气，右侧出气；

三进一出的气氛控制包括：气氛控制九，前部、左右进气，后部出气，如图9，图中箭头方向为气体流动方向；气氛控制十，后部、左右进气，前部出气，如图8，图中箭头方向为气体流动方向；气氛控制十一，前部、后部、左边进气，右边出气；气氛控制十二，前部、后部、右边进气，左边出气，如图10，图中箭头方向为气体流动方向；

二进二出的气氛控制包括：气氛控制十三，左右进气，前部和后部出气，如图5，图中箭头方向为气体流动方向；气氛控制十四，前部和后部进气，左右出气，如图4图中箭头方向为气体流动方向；气氛控制十五，后部和左侧进气，前部和右侧出气；气氛控制十六，后部和右侧进气，前部和左侧出气，如图6，图中箭头方向为气体流动方向；气氛控制十七，前部和左侧进气，后部和右侧出气，如图7，图中箭头方向为气体流动方向；气氛控制十八，前部和右侧进气，后部和左侧出气。这里的一进三出与三进一出路径类似，一进两出和两进一出路径类似。

这里的多向气氛控制可以在炉子运转全过程中实现。如脱脂工艺、烧结工艺等，一种工艺可多种气氛工艺搭配使用，一个气氛工艺可以选择其中一种气流控制，也可多向气流搭配使用。工艺比较灵活，具体根据产品材料等要求不同调整工艺。如产品对尺寸和性能要求高且对气氛敏感，那可以在脱脂工艺中使用图9工艺，在烧结工艺中用图11和图12工艺搭配(举例说明)。且工艺设定时间、温度、压力、气流量等也比较灵活。如图15a中温度和压力不变，图中，T为温度，P为压力，L为流量，M为时间；m₁、m₂、m₃分别为气氛控制一、气氛控制二和气氛控制三的时间；t₁、t₂、t₃分别为气氛控制一、气氛控制二和气氛控制三的保温温度；p₁、p₂、p₃分别为气氛控制一、气氛控制二和气氛控制三的炉内的平衡压力；L₁、L₂、L₃分别为气氛控制一、气氛控制二和气氛控制三的进气流量。在工艺气氛控制一、气氛控制二与气氛控制三中设置的温度和压力都一样。如烧结工艺达到一定温度进入保温状态，气氛控制一控制2小时，气氛控制二控制2小时，气氛控制三控制2小时，控制压力一样，使炉内产品所受的气氛条件均匀，在前面脱脂阶段尽量实现区域产品脱脂一致性，可助于之后烧结尺寸和性能均匀。如果产品尺寸相差较大，可以通过设定流量、温度或流量、时间等方式来调整，如图15b，温度和流量不同，气氛控制一、气氛控制二与气氛控制三，设定的流量和温度都不一样，通过增大或减小温度和流量来补偿碳势分布严重的区域。如图13，改变气氛控制三的流量(或流量和温度)，使其与气氛控制一的流量(或流量和温度)不同，使侧板碳势分布严重的区域，经过的气流量(或流量和温度)改变，更大效率的平衡整炉产品的碳含量。当然还有很多种方式，如图15c，时间和压力不同，各气氛控制工艺(工艺数量不限)的压力与时间不同，压力与产品致密性、尺寸等有关，也可用此种方法调整前后区域密度与尺寸的差异性。如整炉产品的部分区域尺寸较大，可增加一个气氛工艺，调整其尺寸偏大区域靠近的进气口进行进气，因为进气口处的气流量比较大，对产品的冲刷程度较大，增大气氛压力或者加长工艺时间，来平衡前后区域产品尺寸。工艺是实践试验中摸索出来的，这种多气氛控制将为研究粉末冶金产品提供更多的工艺。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“笫二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (8)

1.一种多向气氛烧结炉，包括位于烧结炉内部的料箱，其特征在于：所述料箱的前部、后部、中部、左部和右部均分别设置有气氛控制机构，所述气氛控制机构包括进气机构和出气机构，气体能够通过所述进气机构流入所述料箱，并通过所述出气机构流出料箱，从而形成气体在料箱内外的流动。

2.根据权利要求1所述的多向气氛烧结炉，其特征在于：所述进气机构包括进气管，所述进气管一端与烧结炉内的所述料箱连通，另一端位于烧结炉外部；所述出气机构包括出气管，所述出气管一端与位于烧结炉内的所述料箱连通，另一端位于烧结炉外部。

3.根据权利要求1所述的多向气氛烧结炉，其特征在于：所述进气机构包括进气管，所述进气管一端与烧结炉内的所述料箱连通，另一端位于烧结炉外部；所述出气机构包括出气管，所述出气管为所述进气管的支管或独立的出气管道。

4.根据权利要求2所述的多向气氛烧结炉，其特征在于：所述进气机构包括进气管，所述进气管一端与烧结炉内的所述料箱连通，另一端位于烧结炉外部；所述出气机构包括出气管，所述出气管一端与位于烧结炉内的所述料箱连通，另一端位于烧结炉外部；位于所述料箱同一端的多个所述进气管和出气管均为独立管路且依次间隔设置。

5.根据权利要求1所述的多向气氛烧结炉，其特征在于：所述进气机构包括固定设置于所述料箱上的进气阀，所述出气机构包括出气管，所述出气管一端与位于烧结炉内的所述料箱连通，另一端位于烧结炉外部。

6.根据权利要求1所述的多向气氛烧结炉，其特征在于：所述出气机构包括固定设置于所述料箱上的出气阀，所述进气机构包括进气管，所述进气管一端与位于烧结炉内的所述料箱连通，另一端位于烧结炉外部。

7.根据权利要求1所述的多向气氛烧结炉，其特征在于：所述进气机构包括安全阀、料箱上的拼接缝隙或料箱上的门板缝隙，所述安全阀固定于料箱上；所述出气机构包括出气管，所述出气管一端与位于烧结炉内的所述料箱连通，另一端位于烧结炉外部。

8.根据权利要求1所述的多向气氛烧结炉，其特征在于：所述出气机构包括安全阀、料箱上的拼接缝隙或料箱上的门板缝隙，所述安全阀固定于料箱上；所述进气机构包括进气管，所述进气管一端与位于烧结炉内的所述料箱连通，另一端位于烧结炉外部。

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