RU2002583C1 - Устройство дл высокотемпературной обработки заготовок с очисткой газовыделений - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение относитс  к порошковой металлургии, к оборудованию дн  спекани  порошковых заготовок в газовой среде и в вакууме , а также дл  пропитки заготовок под давлением . Сущность изобретени : устройство выполнено в виде герметично закрытого пробками контейнера , сообщенного с системами подвода и отвода газа, в контейнере размещены теплоизол ционный колпак и нагреватель, образующие рабочую камеру, и теплоизолирующа  подставка под заготовки Устройство снабжено системой направлени  газовых потоков в рабочей камере, содержащей не менее двух замкнутых, закрытых с одного из торцов и охватывающих друг друга вертикальных перегородок , образующих щелевые полости, при этом кажда  последующа - перегородка расположена закрытым торцом оппозитно закрытому торцу предыдущей перегородки, а щелевые полости сообщены между собой и открытых торцов перегородок, теплоизолирующа  подставка под заготовку выполнена из материала с адсорбирующей способностью, ее верхний торец и нижние открытые торцы перегородок расположены ниже рабочей зоны нагревател , а открытые сверху щелевые полости между перегородками сообщены с системой отвода газа 2т.

Description

Изобретение относитс  к порошковой металлургии, в частности к оборудованию дл  спекани  порошковых заготовок в газовой среде и в вакууме, а также дл  пропитки заготовок под давлением, Наиболее эффек- тивно оно может быть использовано в ваку- умно-компрессионных печах и газостатах дл  одностадийного (без перегрузки) спекани  заготовок с отгонкой пластификатора, а гакхе дл  получени  материалов класса уг- перод-углерод путем пропитки под давлением yi/.сродных заготовок расплавом пека.

Изгестны устройства дл  высокотемпературной обработки заготовок, например к/умные печи фирмы Ipsen.cM. каталог VV 10/87е, содержащие вакуумную систему и герметично закрытый крышками контейнер, в котором размещены теплоизол ционный колпак, нагреватель и теплоизолирующа  подставка под заготовки. Така  конструкци  не позвол ет спекать в одну стадию (без перегрузки) порошковые заготовки с пластификатором , а также осуществл ть пропитку углеродных заготовок пеком, так как при этом выделени ми загр зн етс  нагреватель , теплоизол ци , стенки контейнера и крышки, а также контрольно-распределительна  аппаратура 1.

Вакуумна  печь не позвол ет осуществ- л ть доуплотнение спеченных изделий в га- зоной среде под давлением, что ограничивает ее технологические возможности и снижает качество изделий.

Наиболее близким по технической сущ- ности и достигаемому результату к предлагаемому  вл етс  устройство дл  высокотемпературной обработки заготовок с очисткой газовыделений (а.с. № 1369101 Газостат), содержащее системы подвода и отвода газа, герметично закрытый пробками контейнер, в котором размещены теплоизол ционный колпак и нагреватель с токоподвод щей и рабочей зонами, образующие рабочую камеру. Внутри рабочей ка- меры установлена тонкостенна  герметична  реторта с теплоизолирующей подставкой под заготовки. Реторта каналом сообщена с системами подвода и отвода газа.

Газостэт снабжен системой синхронизации давлени  внутри и снаружи реторты. Очистка или сжигание газовыделений осуществл етс  вне контейнера газостата. Такое техническое решение позвол ет отводить газовыделени  без загр знени  силовых деталей и нагревател  с теплоизол ционным колпаком. Однако, устройство ненадежно в работе. Весьма сложно осуществить синхронизацию по давлению в реторте и за ней. Выделени  как и в случае

вакуумной печи загр зн ют контрольно- распределительную аппаратуру и сбросной канал, что приводит к недопустимому перепаду давлений, разрушению тонкостенной реторты и нагревател  с теплоизол ционным колпаком. Такие поломки привод т к длительным просто м газостата, что снижает его производительность и повышает эксплуатационные затраты.

Целью изобретени   вл етс  повышение производительности и надежности устройства .

Эта цель достигаетс  за счет того, что устройство дл  высокотемпературной обработки заготовок с очисткой газовыделений, содержащее системы подвода и отпода газа и герметично закрытый верхней и нижней пробками контейнер, в котором размещены теплоизол ционный колпак и нагреватель с токоподвод щей и рабочей зонами, образующие рабочую камеру, а также теплоизолирующую подставку под заготовки, согласно изобретению снабжено системой направлени  газовых потоков в рабочей камере, содержащей не менее двух замкнутых, закрытых с одного из торцов и охватывающих друг друга вертикальных перегородок, образующих щелевые полости, при этом кажда  последующа  перегородка расположена закрытым торцом оппозитно закрытому торцу предыдущей перегородки, щелевые полости сообщены между собой у открытых торцов перегородок, теплоизолирующа  подставка выполнена из материала с адсорбирующей способностью, ее верхний торец и нижние открытые торцы перегородок расположены ниже рабочей зоны нагревател , а открытые сверху щелевые полости между перегородками сообщены с системой отвода газа.

На фиг.1 показано предлагаемое устройство , разрез, вариант исполнени  с двум  перегородками в конструкции водородно-вакуумно-компрессионной печи; на фиг.2 - то же, вариант исполнени  с трем  перегородками в конструкции газостата дл  высокотемпературной пропитки пеком заготовок под высоким газостатическим давлением.

Устройство (фиг.1) содержит герметично закрытый верхней 1 и нижней 2 пробками контейнер 3, в котором размещены теплоизол ционный колпак 4 и нагреватель с токоподвод щей 5 и рабочей 6 зонами, образующие рабочую камеру 7. Устройство снабжено системой направлени  газовых потоков 8 в рабочей камере 7, содержащей две охватывающие друг друга замкнутые вертикальные перегородки 9 и 10, образующие между собой щелевую полость 11. Верхний торец перегородки 9 герметично прикреплен к дну теплоизол ционного колпака 4. Перегородка 10 с нижнего торца герметично закрыта крышкой 12 и установлена на пробке 2 контейнера 3. На крышке 12 внутри перегородки 9 ниже уровн  рабочей зоны 6 нагревател  установлена теплоизолирующа  подставка 13, образующа  с перегородкой 9 щелевую полость 14. Подставка 13 выполнена из высокопористого композиционного материала типа углерод-углерод, имеющего высокую ..адсорбирующую способность . На подставке 13 на поддонах (не показаны) размещены заготовки 15. Нижний открытый торец перегородки 9 расположен ниже рабочей зоны 6 нагревател  и образует с крышкой 12 перегородки 10 зазор 16, через который щелевые полости 11 и 14 сообщаютс  между собой. Пространство внутри перегородки 9 каналом 17 сообщено с источником водорода (не показан). Выход из щелевой полости 11 каналом 18 сообщен с вакуумной системой (не показана ) и с горелкой (не показана) дл  сжигани  газовыделений в водородном факеле. Пространство между верхней пробкой 1 и теплоизол ционным колпаком 4 каналом 19 сообщено с источником (не показан) инертного газа высокого давлени . Осевое усилие пробок воспринимают байонетные затворы 20.

Устройство (фиг. 1) работает следующим образом.

В загруженный заготовками, предварительно отвакуумированный и промытый аргоном контейнер 3 по каналу 17 подают водород. Одновременно рабочей зоной 6 нагревател  осуществл ют нагрев заготовок 15. В процессе нагрева из заготовок выдел ютс  продукты разложени  пластификатора . В потоке водорода они попадают через щелевую полость 14 в щелевую полость 11, а затем по каналу 18 в горелку, где они сжигаютс  в водородном факеле. В процессе прохождени  продуктов разложени  через щелевую полость 14 т желые продукты деструкции (олигомеры) конденсируютс  и адсорбируютс  теплоизолирующей подставкой 13. Таким образом, на факеле сжигаютс  только продукты разложени , которые при температуре окружающей среды наход тс  в газовой фазе. По окончании процесса отгонки пластификатора прекращают подачу водорода и вакуумируют контейнер . Одновременно по заданной программе повышают температуру в рабочей камере и осуществл ют высокотемпературное спекание заготовок в вакууме. В процессе вакуумного спекани  продолжаетс , хот  и менее интенсивно, процесс выделени  из заготовок продуктов разложени  пластификатора. При этом, как и в описанном выше случае т желые продукты разложени  конденсируютс  и адсорбируютс  подставкой 13, а газообразные продукты отсасываютс  вакуумной системой. По окончании вакуумного спекани  в контейнере по каналу 19 поднимают давление аргона и осуществл ют процесс высокотемператур0 ного газостатическогодоуплотнени  заготовок . После выдержки при заданных давлении и температуре издели  охлаждают по заданной программе, выпускают, а затем откачивают аргон из контейнера в

5 баллоны. Контейнер вакуумируют, заполн ют воздухом, открывают и извлекают готовые издели .

Устройство на фиг.2 содержит герметично закрытый верхней 21 и нижней 22 проб0 ками контейнер 23, в котором размещены теплоизол ционный колпак 24 и нагреватель с токоподвод щей 25 и рабочей 26 зонами , образующие рабочую камеру 27. Устройство снабжено системой направле5 ни  газовых потоков в рабочей камере 27, содержащей охватывающие друг друга наружную 28, промежуточную 29 и внутреннюю 30 замкнутые перегородки, образующие между собой щелевые полости

0 31 и 32. Перегородка 30 со стороны верхнего торца герметично закрыта крышкой 33. Промежуточна  перегородка 29 герметично закрыта с нижнего торца крышкой 34 и установлена на пробке 22. Верхним торцом

5 наружна  перегородка 28 герметично прикреплена к дну теплоизол ционного колпака 24. На крышке 34 перегородки 29 внутри перегородки 30 ниже уровн  рабочей зоны 26 нагревател  установлена теплоизолиру0 юща  подставка 35, образующа  с перегородкой 30 щелевую полость 36. Подставка 36 выполнена из пористого материала типа углерод-углерод. На подставке 36 размещена капсула 37 с заготовкой 38 в виде карка5 са, заполненного пеком. Нижний открытый торец перегородки 30 расположен ниже рабочей зоны 26 нагревател , а между ним и крышкой 34 имеетс  зазор 39, через который щелевые полости 32 и 36 сообщены

0 между собой. Каналом 40 щелева  полость 31 через электромагнитный клапан 41 сообщена с вакуумной системой (не показана). Каналом 42 полость между верхней пробкой

21и теплоизол ционным колпаком 26 сооб- 5 щена с источником (не показан) аргона вы- сокого давлени . Осевое усилие пробок 21 и

22воспринимает силова  рама (не показана ).

Устройство на фиг.2 работает следующим образом.

В предварительно отвакуумированный контейнер 23 с заготовкой 38 в капсуле 37 по каналу 42 подают аргон и одновременно нагревают заготовку до температуры выше температуры плавлени  пека. Под давлением аргона расплавленный пек пропитывает поры каркаса. После выдержки повышают температуру в рабочей камере и карбонизируют заготовку в услови х совместного воздействи  высокого давлени  и высокой температуры. В процессе нагрева из капсулы выдел ютс  газообразные продукты пиролиза . В процессе прохождени  продуктов пиролиза через, щелевую полость 36 т желые фракции конденсируютс  и адсорбируютс  пористой теплоизолирующей подставкой 35, а несконденсировавшиес  легкие фракции через щелевую полость 39,

канал 40 и электромагнитный клапан 41 удал ютс  из контейнера. По окончании процесса карбонизации охлаждают изделие, выпускают и откачивают из контейнера аргон , вакуумируют его и заполн ют воздухом. Затем раскрывают контейнер и извлекают капсулу с изделием.

Экспериментальна  проверка за вленного устройства дл  получени  высокоплотных изделий из материала типа углерод-углерод путем пропитки каркаса пеком под давлением с последующей карбонизацией показала полное отсутствие загр знений на детал х контейнера,

нагревател  и регулирующей аппаратуры.

(56) Патент Великобритании № 1335127, кл. С 7 А, 1973.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК С ОЧИСТКОЙ ГАЗОВЫДЕЛЕНИЙ, содержащее системы подвода и отвода газа и гер- метично закрытый верхней и нижней пробками контейнер, в котором размещены теплоизол ционный колпак и нагреватель с токоподвод щей и рабочей зонами, образующие рабочую камеры, а также теп- лоизолирующую подставку под заготовки, отличающеес  тем, что оно снабжено системой направлени  газовых потоков в рабочей камере, содержащей не менее двух

   замкнутых, закрытых с одного из торцов и

   охватывающих одна другую вертикальных перегородок, образующих щелевые полости , при этом кажда  последующа  перегородка расположена закрытым торцом оппозитно закрытому торцу предыдущей перегородки, щелевые полости сообщены между собой у открытых торцов перегородок , теплоизолирующа  подставка выполнена из материала с адсорбирующей способностью, ее верхний торец и нижние открытые торцы перегородок расположены ниже рабочей зоны нагревател , а открытые сверху щелевые полости между перегородками сообщены с системой отвода газа.

   /f Вакуумной системе схь

   Вадоро&на гарему

   4XJ

   777/

   2 % П /J

   От сети Водорода

   -ЧХЬ-f0/77 источника инерт/юго га За высокою I давлени 

   W

   Фиг.1

   От источника инертного газа Высокого даолем 

   КЙакууммой системе