專利名稱：粉末冶金溫壓工藝通用粉末加熱裝置及其加熱方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及粉末冶金技術(shù)，具體是指一種粉末冶金溫壓工藝通用粉末加熱裝置及其加熱方法。
采用溫壓工藝制造高密度高性能鐵基粉末冶金零件，是九十年代開發(fā)成功并已應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)的先進技術(shù)。由于工業(yè)化的溫壓工藝要求粉末溫度均勻、準確，流動性能和松裝密度穩(wěn)定，供粉能力符合連續(xù)工業(yè)生產(chǎn)要求，因此提供一種滿足上述要求的粉末加熱裝置，成為粉末冶金溫壓工藝實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的關(guān)鍵。目前世界上能生產(chǎn)這類設(shè)備的廠家屈指可數(shù)，例如(1)美國NORTH AMERICA HOEGANAES公司和CINCINATI機器公司合作開發(fā)的EL-TEMPTM溫壓加熱系統(tǒng)。該系統(tǒng)用電阻加熱，工作溫度范圍為室溫至163℃，送粉能力為2.3～9.1公斤/分鐘。
(2)美國ABBOTT爐具公司的TPP300TM溫壓加熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)用電阻加熱，最低供粉能力為每分鐘0.9公斤，最大為每分鐘9公斤，溫控可精確至±1.5℃。
(3)美國GASBARRE PRODUCTS公司的TOPSTM溫壓加熱系統(tǒng)。此系統(tǒng)亦為電阻加熱，性能與上述兩者類似。
(4)美國NORTH AMERICA HOEGANAES公司與美國微波材料公司共同開發(fā)的MICRO-METTM溫壓加熱系統(tǒng)，采用微波加熱，粉末溫度均一。最大粉末供應(yīng)速度為每小時512公斤，作業(yè)溫度為140.5±2.78℃。
(5)瑞典HOEGANAES AB公司設(shè)計由瑞典LINDE METAL/TECHNIK公司制造的熱油加熱系統(tǒng)，由于是利用溫度穩(wěn)定的熱油作熱源，所以溫度控制較為精確，但缺點是體積相對龐大，不能靈活使用。
綜上所述粉末加熱設(shè)備各具優(yōu)缺點，按熱源分類，電阻加熱設(shè)備與熱油或微波加熱設(shè)備相比，體積較小，而溫度均勻性和穩(wěn)定性相對差一些。雖然上述設(shè)備均能滿足溫壓工藝工業(yè)化生產(chǎn)的要求，但是其共同的缺點是設(shè)計較復(fù)雜，制造成本相對高。購買昂貴的粉末加熱設(shè)備來實施溫壓技術(shù)造成溫壓產(chǎn)品過高，影響溫壓技術(shù)推廣應(yīng)用。研究開發(fā)一種性能/價格比較高，能為中、小型粉末冶金零件廠廣泛接受的溫壓工藝粉末加熱裝置，是我國推廣應(yīng)用溫壓工藝這一先進技術(shù)的關(guān)鍵。
本發(fā)明的目的就是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、造價較低、適用面寬、性能達到同類產(chǎn)品國際先進水平的粉末冶金溫壓工藝通用粉末加熱裝置及其加熱方法，以推進先進技術(shù)廣泛應(yīng)用。
一種粉末冶金溫壓工藝通用粉末加熱裝置，它包括加熱爐及其保溫層、發(fā)熱絲、控溫系統(tǒng)，其特征在于它是由實施分段連續(xù)加熱的三個加熱爐疊裝而成，第一、二、三段加熱爐1、7、15分別開設(shè)有熱電偶插孔4，外壁周圍裝有發(fā)熱絲5、16，并裹有保溫層3、14，各段出口裝有相應(yīng)的閥門9、11、12；第一段加熱爐1下半部設(shè)有熱氣進氣口19、第二段加熱爐7上半部設(shè)有熱氣出氣口18，第一、二段加熱爐保溫層3內(nèi)裝有一根一端與第一段加熱爐1上部相通另一端與第二段加熱爐7下部相通的熱氣體管道6。
一種粉末冶金溫壓工藝通用粉末加熱裝置的第一、二段加熱爐1、7的爐膽形狀均為喇叭口向上、錐度為25～35°的圓臺形，第一、二段加熱爐1、7的容積比為1∶1.1～1.3。
一種粉末冶金溫壓工藝通用粉末加熱裝置的第三段加熱爐15為耐高溫硅橡膠軟管，它的一端與第二段加熱爐出口相配，另一端可與壓機送粉靴相連接。
一種粉末冶金溫壓工藝通用粉末加熱裝置加熱粉末的方法，其特征在于分三段加熱爐分別加熱、分別控溫，并輔以壓力可調(diào)的流動的熱氣體，這種熱氣體為惰性氣體或氮氣或空氣，壓力調(diào)整范圍為1.02×105～1.55×105Pa。
本發(fā)明與現(xiàn)有粉末加熱設(shè)備相比具有如下優(yōu)點1、本裝置設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單，由于加熱粉末分三段分別加熱，分別控溫，并輔以壓力可調(diào)的流動熱氣流，升溫速度快，粉末溫度均勻、精確。工作溫度在室溫至200℃之間可調(diào)，精確度可達±2.5℃，供粉量可高達9公斤/分鐘，滿足工業(yè)化連續(xù)工作的要求，即不斷提供流動性、松裝密度均符合要求的溫壓工藝用粉末。
2、本裝置制造、安裝、使用(包括熱源、溫控系統(tǒng)、熱氣體加熱系統(tǒng))均采用工業(yè)上通用技術(shù)，容易操作和實現(xiàn)。
3、本裝置性能/價格比較高，例如性能達到國際同類產(chǎn)品水平，而價格僅為目前國際市場上最便宜的粉末加熱設(shè)備售價的10％，特別適用于中小型粉末冶金零件廠。
4、有利于在發(fā)展中國家推廣應(yīng)用既經(jīng)濟又有效的粉末溫壓成形先進技術(shù)，特別是汽車工業(yè)發(fā)展對高性能粉末冶金零件需求增加的當今，推廣應(yīng)用本發(fā)明將具有極好的社會效益和經(jīng)濟效益。


圖1為粉末冶金溫壓工藝通用粉末加熱裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
通過如下實施例及其附圖對本裝置作進一步描述如圖1所示，本裝置是由三個實施分段連續(xù)加熱的加熱爐疊裝而成。第一、二、三段加熱爐1、7、15分別開設(shè)有熱電偶插孔4，外壁周圍裝有發(fā)熱絲5、16并裹有保溫層3、14，各段出口裝有相應(yīng)的閥門9、11、12。其中發(fā)熱絲5可為鐵鉻鋁發(fā)熱絲；發(fā)熱絲16可為鎳鉻發(fā)熱絲。第一段加熱爐1的發(fā)熱絲功率大于第二段，第二段加熱爐7的發(fā)熱絲功率大于第三段。第一、二段加熱爐1、7為不銹鋼容器，爐膽形狀均為喇叭口向上，錐度為30°的圓臺形，其中第一段加熱爐1的下部口徑為250mm、高度為395mm，第二段加熱爐7的下部口徑為100mm、高度為695mm。第一段加熱爐1下半部設(shè)有熱氣進氣口19，第二段加熱爐7頂部設(shè)有熱氣出氣口18，第一、二段加熱爐1、7的保溫層3內(nèi)裝有一根一端與第一段加熱爐1上部相通，另一端與第二段加熱爐7下部相通的銅質(zhì)熱氣體管道6。為使各個部件分別裝卸、清洗，熱氣體管道6可以分段，分段時可用熱氣體管道接口8相互連接。第三段加熱爐為可耐250℃的硅橡膠軟管15，其口徑為50mm、長度為1000mm，該軟管外周圍裝有發(fā)熱絲16和軟保溫層14，它的一端與第二段加熱爐7出口相配，另一端可與壓機送粉靴相連接，其容積小于第一、二段加熱爐。耐熱軟管15可靈活上、下、左、右移動，可直接把軟管出口13接到壓機的送粉靴中，也可通過一簡單的連接器接到送粉靴上。2、10為第一、二段加熱爐爐殼，17為一、二段加熱爐中的物料高度計，21為第一段加熱爐1的爐蓋，20為第一段加熱爐爐蓋上帶有開關(guān)的出氣口。各段加熱爐的發(fā)熱絲都分別與其溫控系統(tǒng)相連，溫控系統(tǒng)和溫度探測器采用E-型熱電偶，并采用工業(yè)通用控溫技術(shù)。
本裝置加熱粉末的方法是分三段加熱爐分別加熱、分別控溫，并輔以壓力可調(diào)的流動熱氣體例如惰性氣體或氮氣或空氣作為熱傳導(dǎo)介質(zhì)。
第一段加熱爐1的任務(wù)是以較大功率使粉末快速升溫至略低于目標溫度，溫度控制在目標溫度以下，以防過高溫度影響粉末的流動性，最好控制在目標溫度以下20℃，例如，目標溫度為150℃，第一段加熱爐1將粉末加熱至130℃左右時即可打開閥門9，將粉末流入第二段加熱爐7；并在關(guān)閉閥門9后加入新粉末，繼續(xù)快速加熱。第二段加熱爐7的任務(wù)是在精確控溫的狀態(tài)下，將粉末再加熱到目標溫度以下3～5℃，以保持粉末良好的流動性，即將上述粉末加熱至145～147℃左右時即打開閥門11，將粉末流入第三段加熱爐15，并自此后不再關(guān)閉閥門11。第三段加熱爐15的任務(wù)是準確無誤地將粉末溫度加熱至目標溫度并保持在±2.5℃的范圍內(nèi)。為加快熱量傳輸，提高粉末溫度的精確度和均勻度，輔以壓力可在1.02×105～1.55×105Pa之間調(diào)整的熱氣體例如惰性氣體或氮氣或空氣作為熱傳導(dǎo)介質(zhì)。經(jīng)加熱至目標溫度或接近目標溫度的熱氣體，由熱氣體進氣口19進入第一段加熱爐，并自下而上緩慢流動，由第一段加熱爐上部進入熱氣體管道6，并通過熱氣體管道6將熱氣體送至第二段加熱爐下部再自下而上緩慢流動。
為使裝置實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，第一、二段加熱爐1、7的容積比為1∶1.1～1.3；第三段加熱爐則設(shè)計為一段耐熱軟管，其容積少于第一、二段加熱爐；第一段加熱爐達到預(yù)期溫度后打開閥門9，粉末進入第二段加熱爐后關(guān)閉閥門9，第一段再加入新粉末繼續(xù)加熱；第二段和第三段之間的閥門11保持開啟狀成為一連通器，以便粉末不間斷地供應(yīng)壓機；周而復(fù)始，實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)的目的。
權(quán)利要求
1.一種粉末冶金溫壓工藝通用粉末加熱裝置，它包括加熱爐及其保溫層、發(fā)熱絲、控溫系統(tǒng)，其特征在于它是由實施分段連續(xù)加熱的三個加熱爐疊裝而成，第一、二、三段加熱爐(1)、(7)、(15)分別開設(shè)有熱電偶插孔(4)，外壁周圍裝有發(fā)熱絲(5)、(16)并裹有保溫層(3)、(14)，各段出口裝有相應(yīng)的閥門(9)、(11)、(12)；第一段加熱爐1下半部設(shè)有熱氣進氣口(19)、第二段加熱爐(7)上半部設(shè)有熱氣出氣口(18)，第一、二段加熱爐保溫層(3)內(nèi)裝有一根一端與第一段加熱爐(1)上部相通另一端與第二段加熱爐(7)下部相通的熱氣體管道(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉末冶金溫壓工藝通用粉末加熱裝置，其特征在于第一、二段加熱爐(1)、(7)的容積比為1∶1.1～1.3。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種粉末冶金溫壓工藝通用粉末加熱裝置，其特征在于第一、二段加熱爐(1)、(7)的爐膽形狀均為喇叭口向上、錐度為25-35°的圓臺形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉末冶金溫壓工藝通用粉末加熱裝置，其特征在于第三段加熱爐為耐高溫硅橡膠管，一端與第二加熱爐出口相配，另一端可與壓機送粉靴靈活相連接。
5.采用權(quán)利要求1所述的一種粉末冶金溫壓工藝通用粉末加熱裝置加熱粉末的方法，其特征在于分三段分別加熱、分別控溫，并輔以壓力可調(diào)的流動的熱氣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種粉末冶金溫壓工藝通用粉末加熱裝置加熱粉末的方法，其特征在于流動的熱氣體為惰性氣體或氮氣或空氣，壓力調(diào)整范圍為1.02×105～1.55×105Pa。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種粉末冶金溫壓工藝通用粉末加熱裝置及其加熱方法。該加熱裝置是由實施分段連續(xù)加熱的三個加熱爐疊裝而成,并裝有一與第一、二段加熱爐相通的熱氣體管道。本法分三段分別加熱、分別控溫,并輔以壓力可調(diào)范圍為1.02×10
文檔編號B22F3/00GK1319466SQ0110754
公開日2001年10月31日 申請日期2001年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月20日
發(fā)明者李元元, 倪東惠, 溫利平, 張文, 邵明 申請人:華南理工大學(xué)