本發(fā)明涉及一種新型熱壓爐的設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域，特別是涉及一種高低溫雙體真空熱壓燒結(jié)爐。

背景技術(shù)：

真空熱壓燒結(jié)爐將真空/氣氛、熱壓成型、高溫?zé)Y(jié)結(jié)合在一起，廣泛應(yīng)用于硬質(zhì)合金、功能陶瓷、粉末冶金等新型材料在高溫、高真空條件下進(jìn)行熱壓燒結(jié)，也可在充氣保護(hù)情況下熱壓成形燒結(jié)。如應(yīng)用于透明陶瓷、工業(yè)陶瓷等金屬以及由難熔金屬組成的合金材料的真空燒結(jié)以及陶瓷材料的高溫?zé)Y(jié)，也可用于粉末或壓坯在低于主要組分熔點(diǎn)溫度下的熱處理，目的在于通過顆粒間的冶金結(jié)合以提高其強(qiáng)度。

熱壓燒結(jié)爐發(fā)熱體主要可以分為兩類：一類是難熔金屬或者其對(duì)應(yīng)合金制成，但是其最佳工作溫區(qū)多低于1000℃，并且造價(jià)比較昂貴；另外一類是以石墨制備的發(fā)熱體，是目前被廣泛采用的一種發(fā)熱體，并且造價(jià)比較低廉，但是其可實(shí)現(xiàn)極限溫度高于1500℃,1000℃以下控溫不準(zhǔn)。目前所設(shè)計(jì)的真空熱壓爐大多不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)2000℃以下不同溫區(qū)的精確控溫，只能根據(jù)應(yīng)用需求采購不同工作溫區(qū)的熱壓爐，增加投資成本的同時(shí)也提高了相應(yīng)的人力成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種高低溫雙體真空熱壓燒結(jié)爐，克服不同溫區(qū)控溫精準(zhǔn)度不同，投入成本過高的問題。該發(fā)明實(shí)現(xiàn)了不同溫區(qū)燒結(jié)爐體的一體化，加熱均勻性好，控溫精準(zhǔn)，可以有效節(jié)約投資成本。同時(shí)本發(fā)明所設(shè)計(jì)的高低溫雙體真空熱壓燒結(jié)爐極大節(jié)約場地的使用。

本發(fā)明在研發(fā)過程中，除了進(jìn)行了軟件控制系統(tǒng)的集成外；還開發(fā)出了和控制系統(tǒng)相匹配的硬件設(shè)備。在研發(fā)時(shí)發(fā)現(xiàn)使用過程中要想那設(shè)定程序切換真空系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)是很難的；尤其是僅僅將兩臺(tái)設(shè)備機(jī)械的結(jié)合起來。

本發(fā)明一種高低溫雙體真空熱壓燒結(jié)爐，含有不同加熱溫區(qū)的兩個(gè)爐體，分別為高溫區(qū)燒結(jié)爐(1)和低溫區(qū)燒結(jié)爐(2)；兩個(gè)爐子共用一套控制系統(tǒng)(3)、一套液壓-水冷系統(tǒng)(4)和一套真空系統(tǒng)(5)，其中連接的管道與真空系統(tǒng)外緣均有法蘭接口(7)，通過密封法蘭依次固定連接；兩個(gè)爐對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)兩套變壓系統(tǒng)；所述真空系統(tǒng)(5)的管路上設(shè)有三通管道；所述三通管道的其中兩支分別與高溫區(qū)燒結(jié)爐(1)和低溫區(qū)燒結(jié)爐(2)相連；所述高溫區(qū)燒結(jié)爐(1)分為高溫區(qū)燒結(jié)爐爐蓋(11)和高溫區(qū)燒結(jié)爐爐體(12)；所述高溫區(qū)燒結(jié)爐爐蓋(11)上設(shè)有爐蓋進(jìn)水口(11-1)、爐蓋出水口(11-2)、爐蓋測溫電偶(11-3)以及和真空系統(tǒng)(5)相連通的管道(11-4)；所述高溫區(qū)燒結(jié)爐爐體(12)上設(shè)有爐體進(jìn)水口(12-1)、爐體出水口(12-2)、爐體測溫電偶(12-3)和爐腔觀察口(12-4)；所述低溫區(qū)燒結(jié)爐(2)分為低溫區(qū)燒結(jié)爐爐蓋(21)和低溫區(qū)燒結(jié)爐爐體(22)；所述低溫區(qū)燒結(jié)爐爐蓋(21)上設(shè)有低溫區(qū)燒結(jié)爐爐蓋進(jìn)水口(21-1)、低溫區(qū)燒結(jié)爐爐蓋出水口(21-2)、低溫區(qū)燒結(jié)爐爐蓋測溫電偶(21-3)以及和真空系統(tǒng)(5)的相連通的第一管道(21-4)；所述低溫區(qū)燒結(jié)爐爐體(22)上設(shè)有低溫區(qū)燒結(jié)爐爐體進(jìn)水口(22-1)、低溫區(qū)燒結(jié)爐爐體出水口(22-2)、低溫區(qū)燒結(jié)爐爐體測溫電偶(22-3)和低溫區(qū)燒結(jié)爐爐腔觀察口(22-4)。

本發(fā)明一種高低溫雙體真空熱壓燒結(jié)爐，高溫區(qū)燒結(jié)爐爐體(12)采用連接成筒狀的石墨加熱器對(duì)其進(jìn)行加熱；所述連接成筒狀的石墨加熱器對(duì)稱設(shè)置在高溫區(qū)燒結(jié)爐爐體(12)外，其對(duì)應(yīng)的變壓系統(tǒng)為高溫區(qū)燒結(jié)變壓系統(tǒng)(6)。

本發(fā)明一種高低溫雙體真空熱壓燒結(jié)爐，低溫區(qū)燒結(jié)爐爐體(22)，采用鎳鉻電阻帶加熱器對(duì)其進(jìn)行加熱；所述鎳鉻電阻帶加熱器對(duì)稱分布在低溫區(qū)燒結(jié)爐爐體(22)外；所述低溫區(qū)燒結(jié)爐爐體(22)對(duì)應(yīng)的變壓系統(tǒng)為低溫區(qū)燒結(jié)變壓系統(tǒng)(8)。

高溫區(qū)燒結(jié)變壓系統(tǒng)(6)、低溫區(qū)燒結(jié)變壓系統(tǒng)(8)均勻控制系統(tǒng)(3)相連。之所以采用兩套變壓系統(tǒng)是為了精準(zhǔn)控制燒結(jié)溫度。

本發(fā)明一種高低溫雙體真空熱壓燒結(jié)爐，高溫區(qū)燒結(jié)爐爐體(12)和低溫區(qū)燒結(jié)爐爐體(22)的爐體采用雙層圓筒結(jié)構(gòu)，內(nèi)、外壁均為304不銹鋼且經(jīng)精密拋光處理；內(nèi)外壁之間通水冷卻，使用時(shí)爐外壁的溫度低于60℃；高溫區(qū)燒結(jié)爐爐體(12)和低溫區(qū)燒結(jié)爐爐體(22)的爐體均為立式進(jìn)、出料。

本發(fā)明一種高低溫雙體真空熱壓燒結(jié)爐，高溫區(qū)燒結(jié)爐爐體(12)和低溫區(qū)燒結(jié)爐爐體(22)的所用爐蓋采用雙層水冷結(jié)構(gòu)，內(nèi)、外壁均為304且經(jīng)精密拋光處理，內(nèi)外壁之間通水冷卻，爐蓋上設(shè)有觀察窗、真空壓力表、放氣閥；爐蓋與爐體通過鉸鏈連接。

本發(fā)明一種高低溫雙體真空熱壓燒結(jié)爐，爐蓋進(jìn)水口(11-1)的個(gè)數(shù)為n、爐蓋出水口(11-2)的個(gè)數(shù)為n；爐體進(jìn)水口(12-1)的個(gè)數(shù)為p、爐體出水口(12-2)的個(gè)數(shù)為p；低溫區(qū)燒結(jié)爐爐蓋進(jìn)水口(21-1)的個(gè)數(shù)為q、低溫區(qū)燒結(jié)爐爐蓋出水口(21-2)的個(gè)數(shù)為q；低溫區(qū)燒結(jié)爐爐體進(jìn)水口(22-1)的個(gè)數(shù)為i、低溫區(qū)燒結(jié)爐爐體出水口(22-2)的個(gè)數(shù)為i；所述n、p、q、i為大于等于2的整數(shù)。在工業(yè)上應(yīng)用時(shí)n、p、q、i優(yōu)選為5-15的整數(shù)。n、p、q、i的取值越大越有利于精準(zhǔn)控制。

同時(shí)，本發(fā)明一種高低溫雙體真空熱壓燒結(jié)爐，冷卻系統(tǒng)中也設(shè)有報(bào)警裝置，當(dāng)回流的冷卻水持續(xù)高于80℃、10min時(shí)，冷卻系統(tǒng)將報(bào)警并反饋數(shù)據(jù)給控制系統(tǒng)。假設(shè)此時(shí)爐體測溫電偶顯示的數(shù)據(jù)是正常的，那么爐體正常運(yùn)行，并繼續(xù)監(jiān)控回流冷卻水的溫度，當(dāng)回流的冷卻水持續(xù)高于80℃、45min時(shí)冷卻系統(tǒng)將再次報(bào)警并直接切斷加熱電源。

當(dāng)回流的冷卻水持續(xù)高于80℃、10min時(shí)，如果爐體測溫電偶顯示的數(shù)據(jù)已經(jīng)嚴(yán)重偏離設(shè)定值，則直接切斷加熱電源。

兩個(gè)爐子的加熱電極均為紫銅水冷電極。水冷電極設(shè)計(jì)不但保證與爐體的良好密封和絕緣，而且與引入電源連接線的接觸良好，拆卸方便，電極中水冷卻裝置能夠降低導(dǎo)電接頭的溫度，防止燒毀真空密封材料。

本發(fā)明一種高低溫雙體真空熱壓燒結(jié)爐，爐體內(nèi)控制系統(tǒng)(3)包括溫度控制系統(tǒng)；所述溫度控制系統(tǒng)通過數(shù)顯溫度程序控制儀根據(jù)用戶設(shè)定的工藝曲線，實(shí)行自動(dòng)控制溫度；同時(shí)所述溫度控制系統(tǒng)具有pid自整定功能。溫度的控制是通過數(shù)顯溫度程序控制儀根據(jù)用戶設(shè)定的工藝曲線，實(shí)行自動(dòng)控制溫度，并具有pid自整定功能，也可根據(jù)用戶需要手動(dòng)控制溫度，控溫精度在±1℃，溫均性為±2℃。包括：整體控制柜1套，內(nèi)含：按紐、指示燈、報(bào)警器，空氣開關(guān)、接觸器、電纜橋架等。整臺(tái)電爐在工作狀態(tài)下，具有水壓欠壓、超溫、過電流自動(dòng)聯(lián)鎖及報(bào)警、保護(hù)切斷主電源的功能。報(bào)警狀態(tài)為聲、光指示方式。

本發(fā)明一種高低溫雙體真空熱壓燒結(jié)爐，爐體內(nèi)控制系統(tǒng)(3)包括溫度控制系統(tǒng)；爐體中部安裝主測溫電偶，爐蓋安裝副測溫電偶，多電偶測溫可以實(shí)現(xiàn)爐溫的精確顯示。

本發(fā)明一種高低溫雙體真空熱壓燒結(jié)爐，水冷系統(tǒng)由進(jìn)冷水機(jī)、冷卻水分流閥、冷卻水回流閥、水管、回水管、電接點(diǎn)壓力表、閥門、管路組成，控制系統(tǒng)結(jié)合冷卻水分流閥實(shí)現(xiàn)冷卻水在兩個(gè)爐體之間的切換。任何一個(gè)管路錯(cuò)接都會(huì)對(duì)爐體造成損傷，影響冷卻效率。水冷系統(tǒng)與控制系統(tǒng)相連，當(dāng)水壓低時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行聲光報(bào)警，并自動(dòng)切斷加熱電源功能，以確保設(shè)備安全。

本發(fā)明一種高低溫雙體真空熱壓燒結(jié)爐，真空系統(tǒng)包括擴(kuò)散泵、機(jī)械泵、高真空蝶閥、真空分流閥、真空規(guī)管、真空壓力表、真空放氣閥、真空管路，所述真空系統(tǒng)上預(yù)留有充氣接口，所述真空系統(tǒng)的真空極限為6.7×10^-3pa?？刂葡到y(tǒng)結(jié)合真空分流閥可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同進(jìn)行抽真空，并不會(huì)影響另外爐體的使用。為減少爐體振動(dòng)，真空管道與泵的連接采用金屬波紋管，真空測量由電阻真空計(jì)測量，極限真空度可達(dá)6.7×10^-3pa，控制系統(tǒng)結(jié)合真空分流閥可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同進(jìn)行抽真空，并不會(huì)影響另外爐體的使用。

本發(fā)明一種高低溫雙體真空熱壓燒結(jié)爐，充氣裝置(不含氣體干燥、氣體過濾及尾氣處理系統(tǒng))主要由充氣閥、壓力傳感器等組成，用于生產(chǎn)工藝所需充氬氣、氮?dú)獾臍夥找?，最大充氣壓力為微正壓?/p>

本發(fā)明優(yōu)勢：

1.本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)不同溫區(qū)燒結(jié)爐體的一體化。

2.本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同爐體冷卻，抽真空的隨意切換。

3.本發(fā)明可以有效節(jié)約投資成本。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

圖1為本發(fā)明中高低溫雙體熱壓燒結(jié)爐的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)記：1、高溫區(qū)爐體；2、低溫區(qū)爐體；3、控制系統(tǒng)、4、液壓和水冷系統(tǒng)；5、真空系統(tǒng)；6、變壓系統(tǒng)；7、連接法蘭；8、變壓系統(tǒng)；9、操作樓梯。

圖2為高溫區(qū)燒結(jié)爐的局部示意圖。

圖中標(biāo)記：11-1爐蓋進(jìn)水口；11-2爐蓋出水口；11-3爐蓋測溫電偶；11-4真空系統(tǒng)連接管道；12-1爐體進(jìn)水口；12-2爐體出水口；12-3爐體測溫電偶；12-4爐腔觀察口。

圖3為低溫區(qū)燒結(jié)爐的局部示意圖。

圖中標(biāo)記：21-1低溫區(qū)燒結(jié)爐爐蓋進(jìn)水口；21-2低溫區(qū)燒結(jié)爐爐蓋出水口；21-3低溫區(qū)燒結(jié)爐爐蓋測溫電偶；21-4低溫區(qū)燒結(jié)爐真空系統(tǒng)連接管道；22-1低溫區(qū)燒結(jié)爐爐體進(jìn)水口；22-2低溫區(qū)燒結(jié)爐爐體出水口；22-3低溫區(qū)燒結(jié)爐爐體測溫電偶；22-4低溫區(qū)燒結(jié)爐爐腔觀察口。

圖4為真空系統(tǒng)集成示意圖。

圖5為冷卻系統(tǒng)集成示意圖。

具體實(shí)施例

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明一種高低溫雙體真空熱壓燒結(jié)爐作進(jìn)一步的說明。

本發(fā)明實(shí)施例中，該高低溫雙體真空熱壓燒結(jié)爐包括高溫區(qū)爐體1，加熱系統(tǒng)采用石墨加熱器、連接成筒狀，最大加熱溫度1800℃，對(duì)稱分布在均溫區(qū)外，保證了最佳的溫度均勻性和工件的均勻受熱，并且可以隨時(shí)更換；低溫區(qū)爐體2，加熱系統(tǒng)采用鎳鉻電阻帶加熱器，最大加熱溫度1200℃，對(duì)稱分布在均溫區(qū)外，保證了最佳的溫度均勻性和工件的均勻受熱，且便于發(fā)熱體的維修及更換；爐體1和2均采用雙層圓筒結(jié)構(gòu)，爐腔尺寸在500mm-600mm之間，可以就進(jìn)行大尺寸樣件的燒結(jié)制備，同時(shí)也利于維修，內(nèi)、外壁均為304不銹鋼且經(jīng)精密拋光處理，可以有效延長設(shè)備使用壽命。內(nèi)外壁之間通水冷卻，通過管道與液壓和水冷系統(tǒng)4進(jìn)行連接，確保爐壁溫度低于60℃。爐門與爐體通過鉸鏈連接。爐體為立式上出料，物料的放入與取出方便。爐門采用雙層水冷結(jié)構(gòu)，內(nèi)、外壁均為304且經(jīng)精密拋光處理，內(nèi)外壁之間通水冷卻，爐蓋上設(shè)有觀察窗、真空壓力表、放氣閥等。控制系統(tǒng)3，溫度的控制是通過數(shù)顯溫度程序控制儀根據(jù)用戶設(shè)定的工藝曲線，實(shí)行自動(dòng)控制溫度，并具有pid自整定功能，也可根據(jù)用戶需要手動(dòng)控制溫度，控溫精度在±1℃，溫均性可達(dá)±2℃。液壓和水冷系統(tǒng)4通過管道與爐體的進(jìn)水口和出水口進(jìn)行連接，可以為爐體提供10t的壓力，同時(shí)通過水冷可以對(duì)爐體進(jìn)行物理降溫。真空系統(tǒng)5主體采用一臺(tái)擴(kuò)散泵、一臺(tái)旋片式機(jī)械泵、高真空蝶閥、真空規(guī)管、真空壓力表、真空放氣閥等，泵通過真空管路與爐體連接，可為爐腔提供6.7×10^-3pa的極限真空度。同時(shí)有兩個(gè)變壓系統(tǒng)6和12作為加熱電極，本發(fā)明中所設(shè)計(jì)電極均為紫銅水冷電極，保證與爐體具有良好密封和絕緣效果。

工作時(shí)，首先打開控制系統(tǒng)3和打開液壓和水冷系統(tǒng)4的電源并打開按鈕，待設(shè)備預(yù)運(yùn)行后打開兩個(gè)爐蓋，將高溫?zé)Y(jié)的樣品裝入模具中放入高溫爐并蓋上爐蓋，同時(shí)將低溫豪杰的樣品和相應(yīng)的模具組合一起放入低溫爐中；啟動(dòng)真空系統(tǒng)5對(duì)高溫爐爐腔進(jìn)行抽真空；當(dāng)系統(tǒng)真空度達(dá)到1×10^-2pa時(shí)，通過控制系統(tǒng)按照設(shè)定程序?qū)t內(nèi)進(jìn)行加熱升溫；當(dāng)爐溫達(dá)到預(yù)定的工藝方案后，通過啟動(dòng)液壓和水冷系統(tǒng)4對(duì)試樣進(jìn)行加壓、并保溫保壓。待工藝結(jié)束后切換到低溫爐中，按照相應(yīng)的操作步驟對(duì)低溫爐中樣品進(jìn)行燒結(jié)，兩個(gè)不同爐體燒結(jié)工作結(jié)束后關(guān)閉程序并斷水?dāng)嚯姟?/p>

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了不同溫區(qū)燒結(jié)爐體的一體化，加熱均勻性好，控溫精準(zhǔn)，節(jié)約投資成本的同時(shí)能夠滿足粉末冶金燒結(jié)過程中對(duì)不同材料燒結(jié)制度對(duì)溫度和真空度的需求、同時(shí)所需場地也大大減少，這為在某些特殊場地的使用提供了必要條件。