專利名稱：一種可調壓振動式熱壓燒結爐的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種可用于熱壓燒結法制備各種粉末冶金材料制品的可調壓振動式 熱壓燒結爐的設計。
背景技術：
由于硬質合金、陶瓷等粉末冶金材料具有明顯不同于金屬材料的獨特性質硬度 高、化學穩(wěn)定性好、耐腐蝕、耐磨損等，以及其在電子學、軍工、化工、陶瓷、機械加工和礦由 設備等諸多方面的重要價值，引起了世界各國科學工作者的濃厚興趣。在制備粉末冶金材 料制品的各種方法中熱壓燒結法是一種非常有效的方法。熱壓燒結法是指在一定的高溫 下，對樣品施加一定的壓力，使坯體粉粒中的質點在受高溫作用的同時還受到外加機械力 的作用，促進毛坯中不同粉粒間的接觸與擴散，使得粉料重排，粒界發(fā)生滑移，大的堆集間 隙被填充，氣孔破排除，從而提高其反應速度和樣品的致密度。采用熱壓燒結法可縮短制品 保溫時間、降低燒結溫度，采取一定的措施還可減少揮發(fā)性物質的揮發(fā)。通過抽真空或通入 不同的保護性氣體，還可實現(xiàn)真空燒結或氣體保護燒結。現(xiàn)有的熱壓燒結方法有反應燒結， 常壓燒結，熱壓燒結，熱等靜壓燒結，還有電火花燒結等。熱壓燒結法是制造粉末冶金材料制品的一種有效方法，也是一種極具工業(yè)化生產(chǎn) 潛力的方法。然而，目前采用的各種熱壓燒結方法存在一個明顯的缺陷采用現(xiàn)有的燒結設 備如果想進一步提高制品的致密度，必須提高燒結溫度或燒結壓力，導致消耗更多的能源， 增加了燒結的成本。

發(fā)明內容
本發(fā)明報道了一種新型的用于制備硬質合金、陶瓷等粉末冶金材料制品的可調壓 振動式熱壓燒結爐。其主要特征是在加壓燒結過程中，可控制燒結壓力的大小進行變化， 實現(xiàn)燒結壓力的反復加載和卸載，從而實現(xiàn)可調壓振動燒結；燒結物料在振動燒結的情況 下可進一步提高燒結密度，實現(xiàn)機械能轉化為燒結能。該燒結爐在原有普通熱壓燒結爐的基礎上，在爐子底部增加了一套可調壓振動裝 置，壓力振動的頻率和振幅通過控制系統(tǒng)可以進行調整。它具備了高溫爐、真空可控氣氛爐 及可調壓振動燒結生產(chǎn)的三大特點，大大提高了制品的燒結密度和力學性能。該燒結爐在 結構上實現(xiàn)了熱壓燒結爐和可調壓振動裝置的結合；在工藝過程上實現(xiàn)了熱壓燒結過程中 的可調振動加壓方式。在相同的燒結溫度和最大燒結壓力下具有燒結時間短，燒結密度高 等特點；或在達到相同制品燒結密度的要求下，能夠降低燒結時間或燒結溫度，從而提高生 產(chǎn)率，降低能源消耗。由于這些優(yōu)點使該燒結爐在用燒結法制備粉末冶金制品的生產(chǎn)中有 廣泛的應用潛力。發(fā)明人根據(jù)現(xiàn)階段熱壓燒結法制備包括硬質合金和陶瓷等粉末冶金材料制品生 產(chǎn)設備的現(xiàn)狀，發(fā)明了一種可調壓振動式熱壓燒結爐，能夠進一步提高粉末冶金材料制品 的燒結密度和力學性能。首先提出了可調壓振動式熱壓燒結爐原理方案，并進行了可行性的分析，最終完成了可調壓振動式熱壓燒結爐的結構設計?？烧{壓振動式熱壓燒結爐包括 爐體裝置、可調壓振動裝置和控制系統(tǒng)三部分以及相關輔助設備，其中可調壓振動裝置和 爐體裝置共同使用是關鍵。可調壓振動裝置包括動力機構、振動發(fā)生裝置、加壓裝置，動力 機構由交流變頻調速電機、三角帶、帶輪組成，振動發(fā)生裝置由軸、軸承及軸承座、偏心輪、 導柱、導向板組成，加壓裝置由流壓油缸、活塞桿、冷卻及密封系統(tǒng)組成。爐體裝置采用雙層 水冷式焊接結構，高質量的硅酸鋁耐火纖維做隔熱材料，配備了供氣系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、冷卻 系統(tǒng)、爐門開關、爐體密封系統(tǒng)等。本發(fā)明的工作原理首先打開爐蓋，把裝有原料的模具放入爐室，關閉爐蓋，對爐室進行抽真空和/或 通入惰性氣體(或其它保護性氣體)，之后由加壓裝置對爐室中模具內的物料進行加壓(也 可同時通電加熱)，壓力、溫度達到一定數(shù)值后，啟動可調壓振動裝置的動力機構和振動發(fā) 生裝置，振動發(fā)生裝置產(chǎn)生不同頻率和振幅的位移和壓力振動，此振動通過加壓裝置中的 活塞桿傳遞到模具內的物料中，使物料在振動壓力的作用下完成燒結，從而使制品的致密 程度提高。燒結結束后，關閉可調壓振動裝置，待爐溫下降到一定程度后，停止抽真空(或 關閉保護氣體)。爐溫下降到室溫左右時，打開爐蓋，取出制品。


圖1為本發(fā)明的可調壓振動式熱壓燒結爐主視圖。圖2為本發(fā)明的可調壓振動式熱壓燒結爐A-A剖視圖。圖中標號1-交流變頻調速電機、2-三角帶及帶輪、3-導向板、4-導柱、5-加壓裝 置、6-模具、7-電極、8-反射屏、9-觀察窗、10-爐室、11-爐蓋、12-框架、13-手輪絲杠壓緊 機構、14-熱電偶、15-連接耳、16-密封墊、17-上加壓桿、18-抽真空法蘭盤、19-物料室、 20-軸、21-偏心輪、22-軸承及軸承座。具體實施方法下面結合說明書附圖對本發(fā)明作進一步介結，并不是對本發(fā)明的限制。首先人工 松開手輪絲杠壓緊機構13到合適位置，打開爐蓋11，把裝有原料的模具7放入爐室10，關 閉爐蓋11，旋緊手輪絲杠壓緊機構13到合適位置壓緊爐蓋11，再擰緊連接耳上的螺栓，這 樣爐室10就處于密封狀態(tài)。通過抽真空法蘭盤18對爐室10進行抽真空和/或通入惰性 氣體(或其它保護性氣體)，啟動加壓裝置5對爐室10中模具7內的物料進行加壓(也可 同時通電加熱)，待到物料壓力、溫度達到一定數(shù)值后，啟動效流變頻電機1，交流變頻電機 1的速度是可以根據(jù)需要調整的，它通過三角帶和帶輪帶動軸20上的偏心輪21轉動，偏心 輪的轉動帶動安裝在導向板3上的加壓裝置5沿著導向柱方向產(chǎn)生了位移振動，加壓裝置 5的壓力是通過液壓系統(tǒng)可調的，加壓裝置5上的活塞桿將這種位移和壓力振動傳遞到模 具內的物料中，使物料在振動壓力的作用下完成燒結，從而使制品的致密度提高。燒結結束 后，待爐溫下降到一定程度后，停止抽真空(或關閉保護氣體)。爐溫下降到室溫左右時，打 開爐蓋，取出制品。
權利要求
1.一種可調壓振動式制備粉末冶金制品的熱壓燒結爐。其特征是在此發(fā)明中著重解 決了熱壓燒結爐的可調振動加壓問題?？烧{壓振動式熱壓燒結爐包括爐體裝置、可調壓振 動裝置和控制系統(tǒng)三部分以及相關輔助設備，其中可調壓振動裝置和爐體裝置共同使用是 關鍵。
2.權利要求1所述的可調壓振動式熱壓燒結爐，加熱是在可控氣氛中進行的，其特征 為先把裝有原料模具放入爐室，關閉爐蓋，對物料加壓，對爐室抽真空，根據(jù)要求通入或不 通入保護性氣體，接通加熱電源進行升溫。爐體采用雙層水冷式焊接結構，高質量的硅酸鋁 耐火纖維做隔熱材料，配備了供氣系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、爐門開關、爐體密封、及控制 系統(tǒng)等。
3.權利要求1所述的可調壓振動式熱壓燒結爐，其特征為可調壓振動裝置可在燒結 過程的不同時間段工作?？烧{壓振動裝置即可在升溫過程中工作，也可在達到燒結溫度后 工作。振動加壓過程中間允許有停止。
4.權利要求1所述的可調壓振動式熱壓燒結爐，振動的頻率、振幅是可以調整的，其特 征為可調壓振動裝置包括加壓裝置、振動發(fā)生裝置、動力機構。振動發(fā)生器產(chǎn)生不同頻 率和振幅的位移振動，此振動通過加壓裝置傳遞到燒結物料上。加壓裝置可控制并限制振 動過程中的壓力大小。
5.權利要求1所述的可調壓振動式熱壓燒結爐，其特征為為保證振動方向與壓力方 向的一致性，加壓裝置采用雙柱式導向結構。
6.權利要求1所述的可調壓振動式熱壓燒結爐，其特征為爐膛尺寸是根據(jù)制品尺寸 確定，因此爐體尺寸可根據(jù)決定制品大小的模具尺寸進行放大或縮小。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可用于熱壓燒結法制備各種粉水冶金制品材料的可調壓振動式熱壓燒結爐的設計。其主要特征如下在加壓燒結過程中，可控制燒結壓力的大小進行變化，實現(xiàn)燒結壓力的反復加載和卸載，從而實現(xiàn)振動燒結，燒結物料在振動燒結的情況下可進一步提高燒結密度，實現(xiàn)機械能轉化為燒結能。該燒結爐的主要特點是在原有普通熱壓燒結爐的基礎上，在爐子底部增加了一套可調壓振動裝置，壓力振動的頻率和振幅通過控制系統(tǒng)可以進行調整。它具備了高溫爐、可控氣氛爐及可調壓振動燒結生產(chǎn)的特點，大大提高了制品的燒結密度和力學性能。
文檔編號F27B5/06GK102102942SQ201010621070
公開日2011年6月22日 申請日期2010年12月28日 優(yōu)先權日2010年12月28日
發(fā)明者卜秋祥, 高偉 申請人:青島科技大學