專利名稱：真空中頻熱壓全自動(dòng)連續(xù)燒結(jié)爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種能夠進(jìn)行真空中頻熱壓燒結(jié)生產(chǎn)的多工位回轉(zhuǎn)爐床式全自動(dòng)連續(xù)燒結(jié)爐，屬于粉末冶金制品與陶瓷制品的成型燒結(jié)設(shè)備及其生產(chǎn)工藝的技術(shù)領(lǐng)域。
燒結(jié)是將粉末或壓坯在低于其主要組份熔點(diǎn)的溫度進(jìn)行高溫處理以提高工件機(jī)械性能的工藝過程。是粉末冶金、陶瓷與耐火材料工業(yè)中決定產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率與成本的關(guān)鍵工序。目前主要有兩種燒結(jié)方法應(yīng)用較為廣泛。一種是先將混合料冷壓成型后燒結(jié)，另一種是將粉末裝入熱壓模中在加熱的同時(shí)進(jìn)行壓制燒結(jié)成型，即稱為熱壓法。燒結(jié)氣氛又分為在空氣中燒結(jié)，在保護(hù)氣氛中燒結(jié)和在真空中燒結(jié)。大量的試驗(yàn)表明，真空熱壓燒結(jié)可使產(chǎn)品無氧化、無孔隙、少雜質(zhì)與提高合金化程度，從而使產(chǎn)品的機(jī)械性能明顯提高。
盡管真空熱壓燒結(jié)工藝是先進(jìn)的工藝，但其廣泛應(yīng)用受到了燒結(jié)設(shè)備性能的限制。
1964年美國的卡麥特公司設(shè)計(jì)了連續(xù)式多工位真空燒結(jié)爐，但沒有熱壓功能。1988年3月出版的《真空冶金》提及目前最大的真空加壓燒結(jié)爐，可熱處理零件的直徑達(dá)190.5mm，獲得燒結(jié)件的致密度可達(dá)理論值的99.7%，但不能連續(xù)。中國專利申請(qǐng)CN89106589X中給出一種豎式加壓連續(xù)燒結(jié)爐及其生產(chǎn)方法，但不能抽真空。CN89210197.0給出的自動(dòng)連續(xù)真空燒結(jié)爐沒有熱壓。日本的特許公報(bào)昭58-45304給出的連續(xù)真空燒結(jié)爐沒有熱壓。特許公報(bào)昭63-58201給出一種連續(xù)式燒結(jié)爐沒有真空與熱壓。日本特許公報(bào)昭58-45304的連續(xù)真空燒結(jié)爐也沒有熱壓。
目前使用的間歇式真空熱壓燒結(jié)設(shè)備的缺點(diǎn)是每燒結(jié)完成一個(gè)工件要間歇一段時(shí)間，停抽真空、充入空氣、打開爐門，取出工件，然后裝入新的工件、關(guān)上爐門、再抽真空。其操作繁瑣，間歇時(shí)間長，生產(chǎn)效率很低，所以間歇式真空設(shè)備的使用范圍受到局限。
本發(fā)明的目的是給出一種真空中頻熱壓全自動(dòng)連續(xù)燒結(jié)爐，它帶有兩級(jí)真空系統(tǒng)并具有多工位回轉(zhuǎn)爐床，可以把間歇時(shí)間減少致最低。在不破壞爐內(nèi)真空的條件，把爐外工件送入爐內(nèi)到達(dá)感應(yīng)加熱區(qū)，對(duì)加熱區(qū)內(nèi)的工件在加熱的同時(shí)加壓，進(jìn)行真空熱壓燒結(jié)，并能夠在不破壞爐內(nèi)真空的條件下，把燒完的工件從爐內(nèi)送出爐外的大氣之中。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是給出一種真空中頻熱壓全自動(dòng)連續(xù)燒結(jié)爐的生產(chǎn)操作方法。該方法通過將燒結(jié)爐的各部分結(jié)構(gòu)動(dòng)作的互相配合而實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)出工件又實(shí)現(xiàn)連續(xù)燒結(jié)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明是用帶感應(yīng)器的燒結(jié)爐體與過渡爐體、可升降的鐘罩與真空泵機(jī)組組成第一級(jí)真空系統(tǒng)；由封閉的鐘罩與另一個(gè)真空泵機(jī)組組成第二級(jí)真空系統(tǒng)；將繞立軸可進(jìn)行分度轉(zhuǎn)動(dòng)的多工位回轉(zhuǎn)爐床、液壓缸和鐘罩的動(dòng)作聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)真空熱壓連續(xù)燒結(jié)。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的真空中頻熱壓全自動(dòng)連續(xù)燒結(jié)爐進(jìn)行詳細(xì)描述

圖1是本發(fā)明的燒結(jié)爐的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1的A向視圖示意圖(設(shè)孔數(shù)n=6)。
圖3是托盤26(27)和密封裝置30(28)的在C-C(B-B)剖面上的局部剖視圖。
本發(fā)明的真空中頻熱壓連續(xù)燒結(jié)爐主要由燒結(jié)爐體1，過渡爐體2，可升降的鐘罩9，控轉(zhuǎn)盤4，回轉(zhuǎn)爐床6，加壓油缸3，進(jìn)出料油缸5，四柱壓機(jī)10，提升液壓缸11和中頻感應(yīng)器13組成。其中，圓筒形過渡爐體2的左上方有一個(gè)圓筒形燒結(jié)爐體1，兩者之間用固定法蘭密封聯(lián)接，兩者之間有一個(gè)允許工件8進(jìn)出的中心孔20；燒結(jié)爐體1內(nèi)裝有中頻感應(yīng)器13和一個(gè)固定在四柱壓機(jī)10上的壓盤12，燒結(jié)爐體1的筒壁上有一個(gè)帶真空碟閥19的真空泵管道21與一組真空泵連通，在管道21上有一個(gè)安全放氣閥29。過渡爐體2的右上方有一個(gè)圓筒形可升降的鐘罩9，鐘罩9與過渡爐體2為活動(dòng)法蘭密封聯(lián)結(jié)，二者之間有一個(gè)允許工件8進(jìn)出的中心孔22，鐘罩9下面的底座上有一個(gè)真空泵口23與另一組真空泵連通，在四柱壓機(jī)10上安有一個(gè)可升降鐘罩9的提升液壓缸11。過渡爐體2內(nèi)有一個(gè)用來安放和運(yùn)輸工件的回轉(zhuǎn)爐床6，回轉(zhuǎn)爐床6的中心軸14的下端有一個(gè)控制回轉(zhuǎn)爐床6按圓周等分度角α轉(zhuǎn)動(dòng)的控轉(zhuǎn)盤4(α=360°/n為一個(gè)工位分度，n為安放工件的工位孔的數(shù)量)。控轉(zhuǎn)盤4的分度轉(zhuǎn)動(dòng)由液壓驅(qū)動(dòng)凸輪或步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)完成的，靠這種分度轉(zhuǎn)動(dòng)可將工件依次送到各個(gè)工位。在回轉(zhuǎn)爐床6的圓周線24上均勻分布著n個(gè)工位孔25，n可根據(jù)需要而定。工件8被安放在工位孔25上。燒結(jié)爐體1和鐘罩9的中心軸線與圓周線24垂直相交，在過渡爐體2的底部下面有一個(gè)固定聯(lián)接在壓機(jī)10上的加壓油缸3和進(jìn)出料油缸5，加壓油缸3位于燒結(jié)爐體1的中心軸線上，進(jìn)出料油缸5位于鐘罩9的中心軸線上。加壓油缸3的活塞桿端部有一個(gè)活塞桿托盤26，在其下邊有一個(gè)用來密封孔20的密封裝置30，托盤通過工位孔25和中心孔20把工件8送入燒結(jié)爐體1中，同時(shí)密封裝置30將孔20密封，使燒結(jié)爐體1內(nèi)有一個(gè)高而穩(wěn)定的真空度，進(jìn)出料油缸5的活塞桿端部也安有一個(gè)托盤27和一個(gè)位于托盤27下面用來密封中心孔22的密封裝置28，托盤27通過工位孔25將工件8送入鐘罩9中，而密封裝置28則將中心孔22密封。托盤27和密封裝置28的結(jié)構(gòu)為，托盤27上有一個(gè)耐熱墊31，下面為密封裝置28，它由耐熱密封膠圈33，上熱圈34，蝶形簧組35組和下墊圈36構(gòu)成，上述構(gòu)件均安裝在進(jìn)出料油缸5的活塞桿37上，活塞桿與爐體均采用真空動(dòng)密封配合。托盤26與密封裝置30的結(jié)構(gòu)與上述相同。
本發(fā)明中的燒結(jié)爐體1、過渡爐體2、可升降鐘罩9和通過燒結(jié)爐1的真空泵管道21聯(lián)通的真空泵機(jī)組組成第一級(jí)真空系統(tǒng)；由被密封裝置28所封閉的鐘罩9和通過真空泵口23聯(lián)接的另一組真空泵機(jī)組組成第二級(jí)真空系統(tǒng)。
本發(fā)明的真空中頻熱壓全自動(dòng)連續(xù)燒結(jié)爐的生產(chǎn)操作方法如下1、要把大氣中的工件連續(xù)送入真空爐內(nèi)，而爐內(nèi)的真空度不被破壞。其方法是托盤27上升通過回轉(zhuǎn)爐床6的工位孔25至鐘罩9內(nèi)，此時(shí)安裝在托盤27下的密封裝置28將孔22密封，使?fàn)t內(nèi)的真空得以保持；鐘罩9充氣后由液壓缸11所提起，將托盤暴露在大氣之中，此時(shí)人工可將工件8裝在托盤27上；然后將鐘罩9落下密封，用第二級(jí)真空系統(tǒng)抽出鐘罩9內(nèi)的空氣；托盤27下降時(shí)將工件8落位于回轉(zhuǎn)爐床6的工位孔25內(nèi)。由于鐘罩內(nèi)的空氣已被抽出，所以當(dāng)27與28下降時(shí)爐內(nèi)真空不會(huì)被破壞。
2、將送入爐內(nèi)的工件連續(xù)送到感應(yīng)加熱區(qū)。其方法是回轉(zhuǎn)爐床6由控轉(zhuǎn)盤4控制轉(zhuǎn)動(dòng)角度360°/n為一個(gè)工位分度(n為等分放置工件的數(shù)量)；靠這種分度轉(zhuǎn)動(dòng)可逐個(gè)將對(duì)準(zhǔn)進(jìn)出料油缸5的工位孔7上的工件8水平運(yùn)到對(duì)準(zhǔn)加壓油缸3的工位上；由其活塞桿托盤26上升運(yùn)動(dòng)將工件8送到燒結(jié)爐的感應(yīng)加熱區(qū)內(nèi)。
3、對(duì)加熱區(qū)內(nèi)的工件在加熱的同時(shí)加壓，進(jìn)行真空熱壓燒結(jié)。對(duì)溫度與壓制力(用荷重傳感器直接測量)實(shí)現(xiàn)微機(jī)閉環(huán)控制。其方法是工件8進(jìn)入感應(yīng)加熱區(qū)后密封裝置30將孔20密封，工件8被上壓盤12定位，此時(shí)托盤26繼續(xù)上移對(duì)工件8加壓，此壓制力由液壓泵站提供且被微機(jī)閉環(huán)控制。感應(yīng)加熱由中頻電源提供，其燒結(jié)溫度被微機(jī)閉環(huán)控制。溫度壓力對(duì)時(shí)間的曲線被記錄與顯示。
4、燒結(jié)完成的工件下離感應(yīng)區(qū)，又能夠在不破壞爐內(nèi)真空的條件下把工件從爐內(nèi)送出爐外的大氣之中。其方法是燒結(jié)完的工件8從感應(yīng)加熱區(qū)隨著托盤26下降落于回轉(zhuǎn)爐床6的工位孔25內(nèi)；隨著分度轉(zhuǎn)動(dòng)而到達(dá)進(jìn)出料油缸5對(duì)準(zhǔn)的工位7；托盤27上升將工件8托起并停在鐘罩9內(nèi)，此時(shí)密封裝置28將孔22密封；鐘罩9內(nèi)充入空氣后，提升液壓缸11可將鐘罩9提起，將工件8暴露在大氣之中。此時(shí)人工可以取走燒完的工件，同時(shí)又可以換上未燒的工件。與前述的進(jìn)工件動(dòng)作相銜接。
以上所述動(dòng)作按程序即可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)出工件又實(shí)現(xiàn)連續(xù)燒結(jié)。各步動(dòng)作連鎖不發(fā)生誤動(dòng)作，這項(xiàng)要求由控制全部開關(guān)量的PC機(jī)來保證。模擬量的閉環(huán)控制精度由工業(yè)控制微機(jī)來保證。全部開關(guān)量與模擬量的統(tǒng)一管理及記錄顯示均由電腦中心完成。真空范圍是由真空計(jì)批示與報(bào)警，可人工調(diào)控，也可閉環(huán)控制。第一級(jí)真空系統(tǒng)獲得工作真空后，關(guān)閉真空碟板閥19，打開管道上的安全放氣閥29可充入0.1MPa以下惰性氣體，實(shí)施中性氣氛保護(hù)熱壓燒結(jié)。在燒結(jié)過程中由于氣體受熱脹而壓力增加，所以安全放氣閥29始終接通處于安全限壓狀態(tài)。
本發(fā)明所提供的設(shè)備和方法能夠在設(shè)計(jì)規(guī)定的真空度范圍內(nèi)，采用微機(jī)閉環(huán)控制或手動(dòng)操作中頻電源按廟宇的溫度規(guī)律對(duì)燒結(jié)工件進(jìn)行感應(yīng)加熱；同時(shí)采用微機(jī)閉環(huán)控制或手動(dòng)操作液壓泵站可按設(shè)定規(guī)律對(duì)燒結(jié)工件施加壓力；全部動(dòng)作開關(guān)量均由PC機(jī)程序控制；由電腦中心統(tǒng)一管理并記錄顯示，從而實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)連續(xù)真空燒結(jié)。本發(fā)明明顯提高了產(chǎn)品的性能與質(zhì)量，并且在成本相近的前提下提高了生產(chǎn)效率。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于粉末冶金與陶瓷產(chǎn)品的真空熱壓燒結(jié)生產(chǎn)，更適合于高強(qiáng)度、高密度、高質(zhì)量粉末冶金與陶瓷材料的研制與生產(chǎn)。為真空壓鑄、釬焊、接合、真空熱壓處理、均衡熱壓處理等技術(shù)的應(yīng)用提供了設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種由燒結(jié)爐、壓機(jī)(10)和真空泵機(jī)組組成的真空中頻熱壓全自動(dòng)連續(xù)燒結(jié)爐，其特征在于所說的燒結(jié)爐包括過渡爐體(2)，可升降的鐘罩(9)和回轉(zhuǎn)爐床(6)，圓筒形過渡爐體的左上方有一個(gè)圓筒形燒結(jié)爐體(1)，兩者之間用固定法蘭密封聯(lián)接，兩者之間有一個(gè)允許工件(8)進(jìn)出的中心孔(20)，過渡爐體(2)的右上方有一個(gè)圓筒形可升降的鐘罩(9)，兩者之間為活動(dòng)密封法蘭聯(lián)接，兩者之間有一個(gè)允許工件(8)進(jìn)出的中心孔22，過渡爐體(2)內(nèi)有一個(gè)用來安放和運(yùn)輸工件8的回轉(zhuǎn)爐床(6)。
2.如權(quán)利要求1所述的燒結(jié)爐，其特征在于所說的燒結(jié)爐體(1)內(nèi)裝有中頻感應(yīng)器(13)和一個(gè)固定在四柱壓機(jī)(10)上的上壓盤(12)，燒結(jié)爐(1)的筒壁上有一個(gè)帶真空碟閥(19)的真空泵管道(21)，在管道(21)上有一個(gè)安全放氣閥(29)。
3.如權(quán)利要求1所述的燒結(jié)爐，其特征在于所說的鐘罩(9)下面的底座上有一個(gè)真空接泵口(23)，在四柱壓機(jī)(10)上安有一個(gè)可升降鐘罩(9)的提升液壓缸(11)。
4.如權(quán)利要求1所述的燒結(jié)爐，其特征在于所說的回轉(zhuǎn)爐床(6)的中心軸(14)的下端有一個(gè)控制回轉(zhuǎn)爐床6按等分度轉(zhuǎn)動(dòng)的控轉(zhuǎn)盤(4)，在圓周線(24)上均布著n個(gè)工位孔25。(n為正整數(shù))。
5.如權(quán)利要求1、2、3和4所述的燒結(jié)爐，其特征在于燒結(jié)爐體(1)和鐘罩(9)的中心軸線與圓周線(24)垂直相交，在過渡爐體(2)的底部下面有一個(gè)固定聯(lián)接在壓機(jī)(10)上的加壓油缸(3)和進(jìn)出料油缸(5)，加壓油缸(3)位于燒結(jié)爐體(1)的中心軸線上，進(jìn)出料油缸(5)位于鐘罩(9)的中心軸線上，加壓油缸(3)的活塞桿端安有一個(gè)用來運(yùn)放工件的托盤(26)和密封中心孔(20)的密封裝置(30)，進(jìn)出料油缸(5)的活塞桿端部安有一個(gè)用來密封中心孔(22)的密封裝置(28)和一個(gè)用來運(yùn)送工件的托盤(27)，密封裝置(28)位于托盤(27)的下面。
6.如權(quán)利要求5所述的燒結(jié)爐，其特征在于燒結(jié)爐體(1)、過渡爐體(2)、可升降鐘罩(9)和與通過燒結(jié)爐體(1)上的真空泵管道(21)聯(lián)結(jié)的真空泵機(jī)組組成第一級(jí)真空系統(tǒng)；由封閉的鐘罩(9)和通過其真空泵接口(23)聯(lián)接的另一組真空泵機(jī)組組成第二級(jí)真空系統(tǒng)。
7.一種真空中頻熱壓全自動(dòng)連續(xù)燒結(jié)爐的生產(chǎn)操作方法，其特征在于(1)要把大氣中的工件連續(xù)送入真空爐內(nèi)，而不破壞爐內(nèi)的真空度，其方法是托盤(27)上升通過回轉(zhuǎn)爐床(6)的工位孔(25)至鐘罩(9)內(nèi)，此時(shí)安裝在托盤(27)下的密封裝置(28)將中心孔(22)密封，使過渡爐體(2)內(nèi)保持真空，鐘罩(9)充氣后由提升液壓缸(11)提起，使托盤(27)下暴露在大氣之中，此時(shí)將工件(8)裝在托盤(27)上，然后將鐘罩(9)落下密封，用第二級(jí)真空系統(tǒng)抽出鐘罩(9)內(nèi)的空氣，托盤(27)下降時(shí)將工件(8)落位于回轉(zhuǎn)爐床(6)的工位孔(25)內(nèi)；(2)將送入過渡爐體(2)內(nèi)的工件(8)連續(xù)送到感應(yīng)加熱區(qū)，其方法是回轉(zhuǎn)爐床(6)由控轉(zhuǎn)盤(4)控制每次轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)工位分度360°/n角度，逐個(gè)將對(duì)準(zhǔn)進(jìn)出料油缸(5)的工位上的工件(8)水平運(yùn)到對(duì)準(zhǔn)加壓油缸(3)的工位上，再由托盤(26)上升運(yùn)動(dòng)將工件(8)送到燒結(jié)爐(1)內(nèi)的感應(yīng)加熱區(qū)內(nèi)。(3)對(duì)加熱區(qū)內(nèi)的工件在加熱的同時(shí)加壓，進(jìn)行真空熱壓燒結(jié)，其方法是工件(8)進(jìn)入感應(yīng)加熱區(qū)后，密封裝置(30)將孔20密封，工件(8)被上壓盤(12)定位，此時(shí)托盤(26)繼續(xù)上移動(dòng)工件(8)加壓，由中頻電源提供感應(yīng)加熱。(4)燒結(jié)完成的工件下離感應(yīng)區(qū)，在不破壞爐內(nèi)真空的條件下把工件從爐內(nèi)送出爐外的大氣中，其方法是燒結(jié)完的工件(8)從感應(yīng)加熱區(qū)隨托盤(26)下降落位于回轉(zhuǎn)爐床(6)的工位孔(25)內(nèi)，隨其分度轉(zhuǎn)動(dòng)而到達(dá)進(jìn)出料油缸(5)對(duì)應(yīng)的工位(7)，托盤(27)上升將工件(8)托起并停在鐘罩(9)內(nèi)，此時(shí)密封裝置(28)將中心孔(22)密封，鐘罩(9)內(nèi)充入空氣后提升液壓缸(11)將鐘罩(9)提起，將工件(8)暴露在大氣之中，此時(shí)取走燒完的工件(8)，同時(shí)換上未燒的工件，再進(jìn)行上述的各步驟。
8.如權(quán)利7所述的方法，其特征在于所說的第一級(jí)真空系統(tǒng)獲得工作真空度之后，關(guān)閉真空泵管管21上的真空碟閥19打開安全放氣伐29，充入惰性氣體，實(shí)施中性氣氛保護(hù)燒結(jié)。
全文摘要
本發(fā)明為一種真空中頻熱壓全自動(dòng)連續(xù)燒結(jié)爐，屬于粉末冶金制品與陶瓷制品的成型燒結(jié)設(shè)備及其生產(chǎn)工藝的技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明由燒結(jié)爐體1，過渡爐體2，可升降的鐘罩9，控轉(zhuǎn)盤4，加壓油缸3，進(jìn)出料油缸5，四柱壓機(jī)10，提升液壓缸11和感應(yīng)器13組成。本發(fā)明具有兩級(jí)真空系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)真空加熱加壓燒結(jié)，可以廣泛用于粉末冶金與陶瓷產(chǎn)品的真空熱壓燒結(jié)生產(chǎn)。本發(fā)明明顯提高產(chǎn)品性能質(zhì)量，并且在成本相近的前提下提高了生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)F27B5/05GK1101311SQ93117949
公開日1995年4月12日 申請(qǐng)日期1993年10月5日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月5日
發(fā)明者孫立言, 陳洪剛, 李國林, 伍洛長, 李桃祁 申請(qǐng)人:冶金工業(yè)部第一地質(zhì)勘查局超硬材料研究所