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(jìn)技術(shù)。由于工業(yè)化的溫壓工藝要求粉末溫度均勻、準(zhǔn)確，流動(dòng)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(shí)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(guó)NORTH AMERICA HOEGANAES公司和CINCINATI機(jī)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(guó)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(guó)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(guó)NORTH AMERICA HOEGANAES公司與美國(guó)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(shí)512公斤，作業(yè)溫度為140.5±2.78℃。
(5)瑞典HOEGANAES AB公司設(shè)計(jì)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(diǎn)是體積相對(duì)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(diǎn)，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(duì)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(diǎn)是設(shè)計(jì)較復(fù)雜，制造成本相對(duì)高。購(gòu)買昂貴的粉末加熱設(shè)備來(lái)實(shí)施溫壓技術(shù)造成溫壓產(chǎn)品過(guò)高，影響溫壓技術(shù)推廣應(yīng)用。研究開發(fā)一種性能/價(jià)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(guó)推廣應(yīng)用溫壓工藝這一先進(jìn)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(jiǎn)單、造價(jià)較低、適用面寬、性能達(dá)到同類產(chǎn)品國(guó)際先進(jìn)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(jìn)先進(jìn)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(shí)施分段連續(xù)加熱的三個(gè)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(jìn)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(tái)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(jī)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(dòng)的熱氣體，這種熱氣體為惰性氣體或氮?dú)饣蚩諝猓瑝毫φ{(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(diǎn)1、本裝置設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(dòng)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(dá)±2.5℃，供粉量可高達(dá)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(dòng)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(shí)現(xiàn)。
3、本裝置性能/價(jià)格比較高，例如性能達(dá)到國(guó)際同類產(chǎn)品水平，而價(jià)格僅為目前國(guó)際市場(chǎng)上最便宜的粉末加熱設(shè)備售價(jià)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(guó)家推廣應(yīng)用既經(jīng)濟(jì)又有效的粉末溫壓成形先進(jìn)技術(shù)，特別是汽車工業(yè)發(fā)展對(duì)高性能粉末冶金零件需求增加的當(dāng)今，推廣應(yīng)用本發(fā)明將具有極好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)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(guò)如下實(shí)施例及其附圖對(duì)本裝置作進(jìn)一步描述如圖1所示，本裝置是由三個(gè)實(shí)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(tái)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(jìn)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(gè)部件分別裝卸、清洗，熱氣體管道6可以分段，分段時(shí)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(zhǎng)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(jī)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(dòng)，可直接把軟管出口13接到壓機(jī)的送粉靴中，也可通過(guò)一簡(jiǎn)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(jì)，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(cè)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(dòng)熱氣體例如惰性氣體或氮?dú)饣蚩諝庾鳛闊醾鲗?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(biāo)溫度，溫度控制在目標(biāo)溫度以下，以防過(guò)高溫度影響粉末的流動(dòng)性，最好控制在目標(biāo)溫度以下20℃，例如，目標(biāo)溫度為150℃，第一段加熱爐1將粉末加熱至130℃左右時(shí)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(biāo)溫度以下3～5℃，以保持粉末良好的流動(dòng)性，即將上述粉末加熱至145～147℃左右時(shí)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(zhǔn)確無(wú)誤地將粉末溫度加熱至目標(biāo)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?dú)饣蚩諝庾鳛闊醾鲗?dǎo)介質(zhì)。經(jīng)加熱至目標(biāo)溫度或接近目標(biāo)溫度的熱氣體，由熱氣體進(jìn)氣口19進(jìn)入第一段加熱爐，并自下而上緩慢流動(dòng)，由第一段加熱爐上部進(jìn)入熱氣體管道6，并通過(guò)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(dòng)。
為使裝置實(shí)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(jì)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(dá)到預(yù)期溫度后打開閥門9，粉末進(jìn)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(jī)；周而復(fù)始，實(shí)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(shí)施分段連續(xù)加熱的三個(gè)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(jìn)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(tái)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(jī)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(dòng)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(dòng)的熱氣體為惰性氣體或氮?dú)饣蚩諝猓瑝毫φ{(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(shí)施分段連續(xù)加熱的三個(gè)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(hào)B22F3/00GK1319466SQ0110754
公開日2001年10月31日 申請(qǐng)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(qǐng)人:華南理工大學(xué)