SU904242A1

SU904242A1 - Furnace for sintering ferromagnetic-powder pings

Info

Publication number: SU904242A1
Application number: SU802979600A
Authority: SU
Inventors: В.Г. Плеханов; С.Н. Давыдов; И.А. Шрайбман; И.Т. Речкалов
Original assignee: Рубцовский Проектно-Конструкторский Технологический Институт Тракторостроения
Priority date: 1980-09-02
Filing date: 1980-09-02
Publication date: 1992-02-07

Abstract

1„ ПЕЧЬ ДЛЯ СПЕКАНИЯ КОЖЦ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ИЗ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ПОРОШКОВ, содержаща футерованную огнеупорным материалом камеру с каналом дл перемещени колец и нагреватель , выполненный в виде проходно , О V - V) А го индуктора с обмоткой, закрепленной в футеровке, о тличающа с тем, то, с целью упрощени КОНСТР5ГКЦИИ и повышени ка ества спеченных изделий, обмотка индуктора выполнена в виде двух параллельно подключенных выт нутых вдоль канала полувитков, канал в поперечном сечении выполнен в виде выт нутого по вертикали пр моугольника, причем дно канала расположено под углом к горизонтали , а полувитки индуктора закреплены в боковых его стенках 2 о Печь по По 1,отличающ а с тем, что. она снабжена камерой предварительного нагрева колец, выполненной в виде металлического короба с нагревател ми сопротивлени и состыкованной с каналом в футерованной камере1 "FIRMWARE SINTER FURNACE, MAINLY FROM FERROMAGNETIC POWDERS, containing a refractory lined chamber with a channel for moving rings and a heater made in the form of a through passage, About V - V) A inductor with a winding fixed in the lining, unlike with then, in order to simplify the CONSTRUCTION and to increase the quality of the sintered products, the inductor winding is made in the form of two semi-turns stretched along the channel, the channel in the cross section is made in the form of a vertical elongated square ka, and the bottom of the channel is located at an angle to the horizontal, and the semi-coil of the inductor is fixed in its side walls 2 о Furnace According to 1, differing in that. it is equipped with a pre-heating chamber of the rings, made in the form of a metal box with resistance heaters and coupled to the channel in the lined chamber

Description

Изобретение относитс к области порошковой металлургии, к оборудованию дл спекани изделий из порошков , в частности к индукционным печам дл спекани кольцевых изделий из ферромагнитных порошковThe invention relates to the field of powder metallurgy, equipment for sintering products from powders, in particular, induction furnaces for sintering ring products from ferromagnetic powders.

Известна печь дл спекани изделий из металлических порошков, содержаща горизонтальную камеру дл предварительного нагрева изделий, вертикальную камеру дл спекани , механизм перемещени изделий и вакуумные затворы .A known furnace for sintering articles made from metal powders, comprising a horizontal chamber for preheating products, a vertical sintering chamber, a mechanism for moving articles and vacuum closures.

Недостатками известной печи вл ютс ее низка производительность, вызванна периодичностью рдботы камерыThe disadvantages of the known furnace are its low productivity caused by the frequency of the camera's operation.

4; ю .ffour; u. f

спеченных изделийо Это вызвано тем, что при спекании издели расположены с топой, а это приводит к припеканию This is caused by the fact that when sintering products are located with the top, and this leads to sintering

ю некоторЬгх видов изделий друг к друг.; кроме того различные части издели в этом случае наход тс в неодинаковых услови х по отношению к среде и к нагревател м, что вызывает неравномерность свойств каждого издели по сечению, а также различие в свойствах .изделий из различных частей стопы,some types of products to each other .; in addition, different parts of the product in this case are in different conditions with respect to the environment and heaters, which causes unevenness of the properties of each product over the section, as well as differences in the properties of products from different parts of the foot,

В значительной мере недостатки Известной печи устранены в печи дл спекани колец, преимущественно из.Much of the disadvantages of the Known kiln are eliminated in a ring sintering furnace, preferably from.

ферромагнитных порошков, вл ющейс наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой печи и содержащей футерованную огнеупорнымматериалом камеру с каналом дл перемещени колец и нагреватель, выполненный в виде проходного индуктора с обмоткой, закрепленной в футеровке о Эта печь снабжена , механизмами дл загрузки, выгрузки колец и их перемещени в печи, канал в поперечном сечении выполнен в виде выт нутого по горизонтали пр моугольника, обмотка индуктора выполнена в виде двух р дов полуколец расположенных в дне и своде канала симметричноо относительно вертикальной raiQCKOCTH, проход щей вдоль оси каналао , .,ferromagnetic powders that are closest to the technical essence and the achieved effect to the proposed furnace and containing a chamber lined with refractory material with a channel for moving rings and a heater made in the form of an inductor with a winding fixed in the lining of this furnace equipped with mechanisms for loading, unloading rings and their movement in the furnace, the channel in cross section is made in the form of a horizontally extended rectangle, the winding of the inductor is made in the form of two rows of semiring symmetrically with respect to the vertical raiQCKOCTH passing along the canal axis,.,

Известна печь имеет сложнуго конструкцию (необходим механизм загрузки-выгрузки , обеспечивающий заданную подачу), а также недостаточно высокое качество спеченных изделий, что вызвано посто нством точек контакта изделий друг с другом и с направл ющш-ш (это приводит к искажению формы изделий, припеканию их друг к другу ), неодинаковой скоростью разогрева изделий по их площади, что может привести к их короблению Кроме в . случае спекани изделий, сформо- : ванньтх с пластификатором, из-за быстрого их разогрева возможно заплывание пор, что преп тствует, выходу из издели воздуха, а это может привести к местному разрушению издели The known furnace has a complex structure (a loading-unloading mechanism is required, which ensures a given feed), as well as an insufficiently high quality of sintered products, which is caused by the constant contact points of the products with each other and with the guideline (this leads to distortion of the product them to each other), the unequal speed of heating products for their area, which can lead to their distortion Except. in case of sintering products, form-: vanth with a plasticizer, due to their rapid heating, the pores may be swimming, which prevents the air from leaving the product, and this may lead to local destruction of the product

Цель изобретени - упрощение конструкции и повьппение качества спеченHbix изделий за счет исключени посто нства точек контакта изделий друг с другом и с направл ющими, обеспечени одинаковой интенсивности нагрева любой части объема издели The purpose of the invention is to simplify the design and improve the quality of sintered Hbix products by eliminating the contact points of the products with each other and with the guides, ensuring the same heating intensity of any part of the product volume.

Поставленна цель достигаетс тем, что в известной печи дл спекани колец, преимущественно из ферромагнитных порошков, содержащей футерованную огнеупорным материалом каMepiy с каналом дп перемещени колец и нагреватель, выполненный э виде проходного индуктора с обмоткой, за ,крепленной в футеровке, обмотка индуктора вьтолнена в виде двух парапThis goal is achieved by the fact that in a known furnace for sintering rings, mainly ferromagnetic powders, containing a refined material lined with a metal pipe with a channel dp of moving rings and a heater, made in the form of an inductor with a winding, behind, mounted in the lining, the inductor winding is filled in the form of two parap

лельно подключенных выт нутых вдоль канала полувитков, канал в поперечном сечении вьтолнен в виде выт нутого по вертикали пр моугольника, при-half-wired along the channel, the channel in cross-section is made in the form of a rectangular stretch along the vertical

чем дно канала- расположено под углом к горизонтали, а полувитки индуктрра закреплены в боковых его стенках Кроме того, печь снабжена камерой . предварительного нагрева колец, вы- полненной в виде металлического короба с нагревател ми сопротивлени и состыкованной с каналом в футерованной камере оthan the bottom of the channel is located at an angle to the horizontal, and the half-turn of the inductor is fixed in its side walls. In addition, the furnace is equipped with a chamber. preheating the rings, made in the form of a metal box with resistance heaters and docked with a channel in a lined chamber

На фиг 1 изображена печь, общий вид; на фиг, 2 - сечение по А-А фиг, 1; на фиг, 3 - сечение по Б-Б фиг„ 1; на фиг 4 - индуктор со спекаемыми издели миFig 1 shows a furnace, a general view; FIG. 2 is a section according to A-A of FIG. 1; FIG. 3 is a section according to BB, FIG. 1; Fig 4 - inductor with sintered products

Индукционна печь дп спекани колец из металлических ферромагнитных порошков состоит из загрузочного лотка 1 , камер 2 и 3, установленных наклонно на подставке 4, выгрузочного лотка 5, звездочки 6, вращающейс с посто нной скоростью на валу,The induction furnace dp sintering rings of ferromagnetic metal powders consists of a loading tray 1, chambers 2 and 3 mounted obliquely on a stand 4, a discharge tray 5, an asterisk 6 rotating at a constant speed on the shaft,

Загрузочный 1 и выгрузочный 5 лотки снабжены боковыми щечками 5 (не показаны) дл удержани изделий от заваливани Loading 1 and unloading 5 trays are provided with side cheeks 5 (not shown) for keeping the products from collapsing

Камера 2 выполнена с внутренним металлическим массивным коробом 8„ Материалом дл изготовлени короба служит немагнитна сталь или медь Ширина короба вьтолн етс такой, чтобы издели типа колец свободно с зазором со стенками перекатывались внутри короба, но при этом не заклинивались друг с другом Высота короба также должна обеспечивать свободное перекатывание изделийChamber 2 is made with an internal massive metal box 8 "Non-magnetic steel or copper serves as the material for making the box. The width of the box is such that articles like rings freely with a gap with the walls roll inside the box, but they do not get stuck with each other. provide free rolling of products

Слишком большие зазоры стенок короба с издели ми (более 3 мм) и слишком больша его высота (более.Too large gaps in the walls of the box with articles (more than 3 mm) and its height is too large (more.

чем диаметр издели ) уменьшают эффективность печи, так как ливший объем камеры 2 приводит к дополнительным затратам энергии на поддержание оптимальной температурыthan the diameter of the product) reduce the efficiency of the furnace, since the volume of the chamber 2 leads to additional energy consumption to maintain the optimum temperature

Поверх короба 8 вьшолн етс электроизол ци 9, котора должна обладать достаточной теплостойкостью Поверх изол ции закладываютс нагревательные элементы 10, в качестве которых может служить нихромова проволока . Поверх нагревательных элементов выполн етс шлакова засыпка 11On top of the box 8, electrical insulation 9 is performed, which should have sufficient heat resistance. Above the insulation, heating elements 10 are laid, which can be nichrome wire. Slag backfilling is performed on top of the heating elements.

В камере 2 за счет элементов 10 поддерживаетс температура 150-200 СIn chamber 2, the temperature of the element 10 is maintained at 150–200 ° C.

Длина камеры 2 выбираетс такой, чтобы при заданном темпе выдачи изделий из нечи в камере 2 помещалось такое количество изделий, которое 59 обесисч твает при непрерьшном их пере мещепии равномерный нагрев изделий по объему перед выходом их из камеры 2 „ Короб 8, вьтолненный металлически за счет хорошей теплопроводности рав номерно прогреваетс по всей длине Это уменьшает требовани к равномерности расположени нагревательных элементов 10„ / Камера 3 служит дл спекани изделий и выполнена с внутренней часть 12 из огнеупорного материала, например из огнеупорного кирпи та. В пазах огнеупорного кирпича располагают индикатор 13„ Его вьшоды 14 и 15, служащие дл подключени к источникуТВЧ , вынесены за пределы печи. Индуктор 13 (фиг„4) состоит из двух полувитков 16 и 17, которые под ключены параллельно к источнику ТВЧ через перемычки 18 и 19 и выводы 14 и 15. Полувитки 16 и 17 удлинены по ход перекатьшаемьгх изделий 20 и расположены вдоль их торцов Вертикальные части полувитков 16 и 17 выполнены с удалением от издели . Это сделано с той целью, чтобы они не вли ли на характер нагрева изделий перед их выходом из камеры 3 Ширина полувитков 16 и 17 выполн етс такой, чтобы своими поверхност ми они перекрывали кольца. Длина полувит ков 16 и 17 выбираетс такой, чтобы при заданном темпе выдачи изделий из печи в зоне индуктора 13 помещалось такое количество изделий, кото рое обеспечивало при непрерьгеном их перемещении нагрев по объему от 150200°С до 1100-1200°С, т.е„ до температуры спекани Конструкци индукто ра 13 обеспечивает равномерный по объему изделий нагрев до температуры спекани Кроме того, конструкци индуктора обеспечивает такое взаимодействие электромагнитных полей между издели ми, что они в холодном состо нии (до точки К-юри) не прит гиваютс друг к другу, а легковесные издели - кольца даже отталкиваютс друг от друга. В гор чем состо нии (свыше точки Кюр издели ведут себ по отношению друг к другу магнитно нейтрально, что позвол ет им свободно перекатьшатьс под д-ействием собственной т жести Поверхности индуктора, обращенные к издели м, покрьтаютс эмалью Индуктор 13 выполн етс из профилированной на квадрат или пр моугольник медной трубки, по которой подаетс охлаждающа вода Издели в зоне индуктора перекатьгоаютс по внутренней части 12 из огнеупорного материала (фиг. 2)о Полувитки 16 и 17 уложены в пазы внутренней части 12 таким образом, чтобы издели при своем перекатьшании боковыми поверхност ми базировались на выступающие поверхности части 12, а не на активные части индуктора 13 (фиг, 2) Обе камеры 2 и 3 состыкованы таким образом, что они образ дот непре- Рьшную трассу транспортировани изделий о, Индукционна печь дл спекани изделий типа колец из металлических порошков работает следующим образом. Нагревательные элементы 10 подключаютс к источнику переменного или посто нного тока, и температура в камере 2 дов.одитс до расчетной (150-200 с), после чего вс трасса транспортировани печи заполн етс издели ми Звездочке 6 придают вращательное движение с заданным темпом выдачи изделий из печи Трасса транспортировани по мере выдачи изделий из печи наполн етс новыми . издели ми Напр жение ТВЧ на индуктор 13 подаетс только тогда, когда в него входит изделие, полностыо прошедшее камеру 2„ С этого издели начинаетс процесс спекани всех последующих изделий. Все предыдущие издели считаютс необработанными, .и их вновь загружают в печь При непредвиденной или очередной остановке печи процесс запуска ее в работу повтор етс снова. Включение индуктора к источнику ТВЧ при этом можно автоматизировать , использовать дл этого сигнал от реле времени, включаемого в электрическую печь одновременно с началом вращательного движени звездочки 6о При этом установка рале времени подбираетс из расчета темпа выдачи изделий из печи (сек), умноженного на количество изделий, наход щихс на трассе транспортировани в камере 2 Е камере 2 при температуре 150-00 С происходит предварительное зь1жигание пластификатора „ Поступающие в камеру 3 предварительно нагретые издели подвергаютс воздействию электромагнитньтх потей от индуктора, в результате че-. .О в них индуктируетс ток, вызываэщий разогрев издели до 11501200°С . Отдельно вз тое нагреваемое изде1ие можно рассматривать как электрический магнит с полюсами, один изсоторых расположен в геометрическом центре поверхности кольца, а другой 3 геометрическом центре прот гаополож юй поверхности издели -кольца. ,, Такие же магнитные полюса в рассматриваемый момент времени имеютс и у других изделий, наход щихс в зоне индуктора.Такимобразом издели контактиру ют друг с другом нейтральными повер ност ми и поэтому не прит гиваютс друг к другуо Более того, при доста точно малом диаметре нагреваемых ко лец и небольшом их весе издели склонны при интенсивном нагреве к в имному отталкиванию друг от друга„ Это объ сн етс небольшими рассто ни ми между одноименными полюсами соседних .изделийо Отсутствие взаимного прит птвани изделий друг к другу обеспечивает их свободное перекатьгаание в зоне индуктора под действием собственного веса с В.описываемом индукторе наблюдае с такой эффект Когда в зону индук ра входит изделие с температурой ни же точки Кюри, то оно полностью дот гиваетс в индуктор и электромагнитными пол ми и прижимаетс одной из своих поверхностей к выступающим поверхност м внутренней части 12. Сила прижима может быть настолько велика, что весь последующий столб изделий, наход щийс на наклонной трассе транспортировани , не может протолкнуть прижатое изделие силой собственной т жестио Изделие находитс в прижатом состо нии до тех пор, пока не потер ет своих магнитных свойств (при температуре свыше точки Кюри), после чего вновь начинает свободно перека 8 тьшатьс в зоне индуктора и догреваетс до температуры спекани 1150- . . , а следуюп1ее холодное изделие поступает в зону индуктора Объ сн етс такой эффект следующим образом. Издели из металлических порошков , еще не прошедшие обработку спеканием, представл ют собой магнитодиэлектрики Мелкие частицы металлического порошка изолированы друг от друга диэлектрическим св зу- . ющим материалом или материалом с весьма малой электропроводностью Такие материалы очень хорошо провод т магнитные потоки и имеют малую электропроводность Поэтому издели из металлических порошков, пока они не разогреты до точки Кюри, вт гиваютс в зону индуктора и удерживаютс в нем По мере разогревани издели св зующий материал разлагаетс и выжигаетс , и между частицами порошка по вл етс электрический контакт. Это увеличивает электропроводность издели , что приводит к его более интенсивному разогреву, и при достижении точки магнитных превращений изделие тер ет магнитные свойства, и магнитное взаимодействие с индуктором прекращаетс Этот эффект в описываемой индукционной печи можно использовать- , дл установлени автоматического темпа выдачи спеченных изделий из печи Качество изделий значительно выше , чем при спекании таких же изделий в известной индукционной печи Достигнута равномерность механических свойств по всему объему издели , что подтверждаетс металлографическими исследовани ми В насто5щее врем продолжают проводить опыты по уточнению технологических параметров дл изделий различных размеров Данна конструкци индукционной печи дп спекани изделий типа колец из металлических порошков позвол ет встроить ее в поточную линию без каких-либо усложнений механизмов автоматической передачи изделий с операции на операцию, поскольку в данной конструкции печи выгодно используетс то, что издели перемещаютс под действием собственной силы т жести.Chamber 2 is chosen so that, at a given rate of delivery of products from nech, chamber 2 would contain such a quantity of products, which 59 causes, even if they are displaced, uniform heating of products by volume before leaving them from chamber 2 "Box 8, metallic metallic due to good thermal conductivity is uniformly heated over the entire length. This reduces the uniformity requirements for the arrangement of heating elements 10 "/ Chamber 3 serves for sintering products and is made with the inner part 12 of refractory material, Example of refractory Kearney that. The indicator 13 in the slots of the refractory brick is located. Its outlets 14 and 15, which are used for connecting to the source of HBP, are placed outside the furnace. Inductor 13 (FIG. 4) consists of two half-turns 16 and 17, which are connected in parallel to the HDTV source via jumpers 18 and 19 and conclusions 14 and 15. Semi-turns 16 and 17 are elongated along the crossing pieces 20 and are located along their ends. Vertical parts Semi-threads 16 and 17 are made with removal from the product. This is done so that they do not affect the nature of the heating of the products before they leave the chamber 3. The width of the semi-turns 16 and 17 is such that they cover the rings with their surfaces. The length of the semi-turns 16 and 17 is chosen so that at a given rate of dispensing products from the furnace, in the zone of the inductor 13, such a number of products is placed that ensured the volume heating from 150,200 ° C to 1100-1200 ° C, i.e. Up to sintering temperature The design of the inductor 13 ensures uniform heating over the volume of the products to the sintering temperature. Moreover, the design of the inductor ensures such interaction of electromagnetic fields between the products that they are not attracted to the cold state (to the K-yuri point). other, and light-weight articles - even ring repel each other. In the hot state (above the Cure point, the products behave in relation to each other magnetically neutral, which allows them to freely change under the action of their own gravity. The surfaces of the inductor facing the products are enamelled. Inductor 13 is made of profiled the square or rectangle of the copper tube through which the cooling water is supplied The products in the inductor zone are crossed over the inner part 12 of refractory material (Fig. 2) o The semi-coils 16 and 17 are laid into the grooves of the inner part 12 so that whether, during their cross-rolling, the side surfaces were based on the protruding surfaces of part 12, and not on the active parts of inductor 13 (fig. 2). Both chambers 2 and 3 are joined in such a way that they form an unbroken transport route for the products, Sintering products such as rings made of metal powders works as follows. The heating elements 10 are connected to an alternating or direct current source, and the temperature in the chamber 2 can be calculated (150-200 s), after which the entire transportation route Lights are filled with products. Asterisk 6 is given a rotational motion with a given rate of delivery of products from the furnace. The transport route is filled with new ones as the products are delivered from the furnace. The high-voltage voltage to the inductor 13 is supplied only when the product enters it, which is completely passed chamber 2. From this product the process of sintering all subsequent products begins. All previous products are considered to be untreated, and they are re-loaded into the furnace. If the furnace is unexpectedly or again stopped, the process of starting it again is repeated. The inclusion of the inductor to the HDTV source can be automated; for this, the signal from the time relay included in the electric furnace simultaneously with the onset of rotational movement of the 6o sprocket is used. The time setting is selected based on the output rate of the furnace (s) multiplied by the number of products , being on the route of transportation in chamber 2 E, chamber 2, at a temperature of 150–00 ° C, preliminary plasticizing of the plasticizer takes place. “Preheated products entering the chamber 3 are subjected to with exposed elektromagnitnth potey from the inductor, resulting in che. A current is induced in them, causing heating of the product to 11501200 ° C. A separately taken heated product can be considered as an electric magnet with poles, one of which is located at the geometric center of the ring surface and the other 3 at the geometric center of the radial surface of the ring product. ,, The same magnetic poles at the considered moment of time are also found in other products located in the inductor zone. In this way, the products are in contact with each other by neutral corners and therefore do not attract each other. Moreover, with a sufficiently small diameter the rings and their small weight are prone to intense repulsion from each other with intense heating. This is due to the small distances between the like poles of the neighboring parts. The lack of mutual attraction of the products to each other provides for their free rewinding in the zone of the inductor under the action of its own weight with a B. The described inductor is observed with such an effect. When the product enters the zone of the inductor with a temperature of the Curie point, it is fully adhered to the inductor and electromagnetic fields and pressed by one of its surfaces to the protruding surfaces of the inner part 12. The clamping force can be so great that the entire subsequent column of products that is on an inclined transport route cannot push the pressed product b th en severity product is in the pressed state until until a loss of its magnetic properties (at temperatures higher than the Curie point) and then again freely beginning Perec tshats 8 in the inductor area and dogrevaets sintering temperature to 1150-. . , and the next cold product enters the inductor zone. This effect is explained as follows. Products made of metal powders that have not yet undergone sintering treatment are magnetodielectrics. Small particles of metal powder are insulated from each other by a dielectric bond. This material conducts magnetic fluxes very well and has low electrical conductivity. Therefore, products made of metal powders, until they are heated to the Curie point, are drawn into the inductor zone and are held in it. As the product warms up, the binder material decomposes and burns out, and electrical contact between the powder particles occurs. This increases the electrical conductivity of the product, which leads to its more intense heating, and when the point of magnetic transformations is reached, the product loses its magnetic properties and the magnetic interaction with the inductor stops. This effect can be used in the described induction furnace to set the automatic output rate of the sintered products from the furnace. The quality of products is much higher than when sintering the same products in a well-known induction furnace. The uniformity of mechanical properties throughout the entire volume of the product is achieved. which is confirmed by metallographic studies. At present, experiments are continuing to refine technological parameters for products of various sizes. This design of an induction furnace dp sintering products such as rings made of metal powders makes it possible to integrate it into a production line without any complications for operation, since in this furnace design it is advantageous that the products move under the action of their own gravity.

«м"M

ГR

5252

Claims

Ϊ. OVEN FOR SINING RINGS, PREFERREDLY FROM FERROMAGNETIC POWDERS, containing a chamber lined with refractory material with a channel for moving rings and a heater made in the form of pass-through connected half-coils elongated along the channel, the channel in the cross section is made in the form of a vertically elongated rectangle, the bottom they were mounted at an angle to the horizontal, and half-turns of the inductor are fixed in its side walls.

2. The furnace according to p. ^ Characterized in that it is equipped with a chamber pre-heating rings, made in the form of a metal box with resistance heaters and docked with the channel in the lined chamber.

• Q “E