專利名稱：感應(yīng)式加熱快速成膜處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及對(duì)導(dǎo)電類材質(zhì)的工件以感應(yīng)方式快速加熱升溫的加熱-控溫系統(tǒng)和工件輸送裝置，特別適用于硅鉬棒、硅碳棒以及Fe-Cr-Al系等電熱棒的局部加熱和表面氧化成膜處理等。
背景技術(shù)：
通常，為了使硅鉬棒、硅碳棒以及Fe-Cr-Al系等電熱棒能夠在大氣環(huán)境下使用，要通過加熱氧化處理在其表面形成致密的氧化膜保護(hù)層，從而提高此類發(fā)熱體的耐氧化壽命。特別是硅鉬棒，由于其存在有致命的低溫氧化弱點(diǎn)(這往往是導(dǎo)致硅鉬棒壽命短的根本原因)，所以在高質(zhì)量硅鉬棒的生產(chǎn)工藝中要進(jìn)行冷端的高溫氧化成膜處理(RIKEN CORPORATION技術(shù)資料Cat.No.1997-10-PX-S)，以保證其表面形成致密的氧化物保護(hù)膜，提高硅鉬棒發(fā)熱體冷端的抗低溫氧化壽命。
對(duì)于硅鉬棒冷端棒材現(xiàn)在常采用的加熱氧化成膜處理方法有兩種。一種是將冷端棒材批量排布在熱處理爐內(nèi)，通過將爐溫升至一定溫度進(jìn)行保溫的方法來達(dá)到氧化成膜的目的。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡單適用于批量生產(chǎn)，缺點(diǎn)是由于排布不當(dāng)會(huì)使本來直線度很好的棒材變彎，成膜后還需追加矯直處理工藝，造成工藝復(fù)雜化和高成本。而且用這種方法成膜時(shí)，多層排布的棒材間相互接觸，會(huì)導(dǎo)致表面膜的不均勻，影響商品的外觀形象。另一種方法是利用電極將棒材兩端夾持，通過通電自行電阻加熱使棒材升至一定溫度達(dá)到氧化成膜的目的。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是形成的氧化膜比較均勻、細(xì)膩、干凈，缺點(diǎn)是由于整根棒材都要加熱，耗電量大，處在高溫的棒材會(huì)因其自重而產(chǎn)生彎曲變形和伸長，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一套感應(yīng)式加熱快速成膜處理裝置，利用感應(yīng)加熱原理局部加熱工件至致密氧化膜形成溫度，通過工件輸送裝置使工件逐次被加熱氧化，形成連續(xù)致密而且均勻的氧化物保護(hù)膜。通過本實(shí)用新型的實(shí)施，可以克服以往兩種加熱成膜方法的缺點(diǎn)，簡單、高效地對(duì)發(fā)熱體棒材進(jìn)行局部加熱和表面氧化成膜處理。
本實(shí)用新型是以下述方式實(shí)現(xiàn)的感應(yīng)式加熱快速成膜處理裝置主要由兩部分組成一部分是快速感應(yīng)加熱系統(tǒng)，本系統(tǒng)特點(diǎn)在于紅外探測儀通過反饋系統(tǒng)可以達(dá)到自動(dòng)調(diào)整高頻加熱系統(tǒng)的輸出功率，從而能夠自動(dòng)并且穩(wěn)定地控制工件的加熱溫度；另一部分是工件輸送系統(tǒng)，本系統(tǒng)的特點(diǎn)在于該機(jī)構(gòu)的下夾板采用滾珠絲杠傳動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，無級(jí)變速，而上夾板則通過固定桿與下夾板相聯(lián)接，這樣不僅能夠使工件以適當(dāng)?shù)乃俣茸錾舷逻\(yùn)動(dòng)，而且可以適應(yīng)不同長度的工件的處理，從而實(shí)現(xiàn)工件的連續(xù)加熱；為了使工件能夠均勻受熱，機(jī)構(gòu)中采用無級(jí)變速的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可以使工件以適當(dāng)?shù)乃俣茸陨硇D(zhuǎn)。
工作的時(shí)候，首先根據(jù)要處理工件的長度，通過調(diào)整上夾板在固定桿上的位置，使上、下夾板保持適當(dāng)距離，然后將工件通過感應(yīng)線圈，經(jīng)過卡盤固定，在啟動(dòng)加熱系統(tǒng)之前，通過控制柜使絲杠運(yùn)轉(zhuǎn)，使感應(yīng)線圈的位置位于工件的一端，然后開啟加熱設(shè)備，利用紅外溫度探測儀控制設(shè)備輸出功率，并且通過其反饋系統(tǒng)使工件溫度保持穩(wěn)定，接著開啟回轉(zhuǎn)工作臺(tái)使工件以一定速度轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)工件保溫一定時(shí)間后，啟動(dòng)絲杠運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，使工件以適當(dāng)?shù)乃俣壬仙蛳陆?，?dāng)工件加熱處理完畢后，關(guān)閉加熱開關(guān)，打開上(下)夾板卡盤，通過控制絲杠運(yùn)動(dòng)，使下(上)夾板帶動(dòng)工件從感應(yīng)線圈退出，取下工件即可。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)顯而易見的(1)可根據(jù)工件的材質(zhì)和尺寸不同，其升溫-控溫系統(tǒng)的功率，能量輸出端的線圈及夾持工件的卡盤和夾板均能通過調(diào)整與工件相對(duì)應(yīng)。
(2)對(duì)工件加熱溫度的控制是通過紅外溫度探測儀采集工件表面溫度，通過信息反饋與設(shè)定值比較，調(diào)整輸出功率以保證被加熱工件表面溫度的一致性。
(3)通過控制工件輸送裝置可以調(diào)整工件的上下運(yùn)動(dòng)和自旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的速度，從而通過局部加熱完成對(duì)整個(gè)工件實(shí)施連續(xù)、均勻的加熱過程。


圖1為工件快速加熱處理設(shè)備的主視圖；圖2為工件快速加熱處理設(shè)備的俯視圖。
1-高頻加熱-控溫系統(tǒng)、2-感應(yīng)線圈、3-工件、4-可拆卸卡盤、5-回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、6-導(dǎo)軌、7-下夾板、8-絲杠、9-上夾板固定桿、10-控制柜、11-緊固螺釘、12-上夾板、13-紅外溫度探測儀
具體實(shí)施方式
如圖1、2所示，該裝置主要有兩部分組成一部分是由高頻加熱電源和控溫系統(tǒng)1和感應(yīng)線圈2及紅外溫度探測儀13組成的快速感應(yīng)加熱系統(tǒng)；另一部分是由上夾板12、緊固螺釘11、下夾板7、工件3、卡盤4、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)5、導(dǎo)軌6、絲杠8、上夾板固定桿9及控制柜10組成的工件輸送系統(tǒng)。在加熱系統(tǒng)中，感應(yīng)線圈由銅管制作，內(nèi)通冷卻水，并通過銅板電極與高頻電源相連，紅外溫度探測儀則通過信息反饋系統(tǒng)與高頻加熱電源和控溫裝系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)高頻電源的功率輸出自動(dòng)調(diào)節(jié)；在工件輸送系統(tǒng)中，絲杠8連接無級(jí)調(diào)速電機(jī)控制，無級(jí)調(diào)速電機(jī)由控制柜10調(diào)控，下夾板7通過導(dǎo)孔和螺紋與導(dǎo)軌6和絲杠8連接，由絲杠控制其上下運(yùn)動(dòng)。回轉(zhuǎn)工作臺(tái)5由無級(jí)調(diào)速電機(jī)控制，卡盤4與回轉(zhuǎn)工作臺(tái)活性連接，上夾板12通過導(dǎo)孔和緊固螺釘11和導(dǎo)軌(6)與上夾板固定桿9連接，其中固定桿9與下夾板7固定連接，通過緊固螺釘可以調(diào)節(jié)上夾板在固定桿上的位置，從而可以調(diào)控上下夾板之間距離，以適應(yīng)不同長度工件的需要。
利用本實(shí)用新型提供的快速加熱膜裝置具體使用方法如下利用振蕩功率為30KW、振蕩頻率為0.3～0.5MHz、感應(yīng)線圈為10匝，內(nèi)徑為φ30mm的高頻快速加熱設(shè)備將直徑為φ18mm、長度為700mm的MoSi2棒材在由上至下局部加熱至1500℃左右進(jìn)行氧化成膜處理，工件的表面溫度誤差為＜±5℃，基本保持穩(wěn)定，工件轉(zhuǎn)動(dòng)速度為1.11弧度/s，工件上下運(yùn)動(dòng)速度為2mm/s。通過對(duì)工件切斷取樣研磨后測試得知，在工件表面形成了厚度約30μm的致密氧化膜。由此可知，通過調(diào)整工件運(yùn)動(dòng)速度可以控制工件表面膜厚度和工件處理速度。
權(quán)利要求1.一種感應(yīng)式加熱快速成膜處理裝置，共特征在于(a)由快速感應(yīng)加熱系統(tǒng)和工作輸送系統(tǒng)二部份組成；(b)所述的快速感應(yīng)加熱系統(tǒng)是由高頻加熱電源和控溫系統(tǒng)(1)，感應(yīng)線圈(2)和紅外溫度探測儀(13)組成，感應(yīng)線圈(2)通過銅板與高頻加熱電源和控溫系統(tǒng)(1)相連；紅外溫度探測儀通過信息反饋系統(tǒng)與高頻加熱電源和控溫系統(tǒng)(1)連接的；(c)所述的工作輸送系統(tǒng)中的絲杠(8)連接無級(jí)調(diào)速電機(jī)，下夾板(7)通過導(dǎo)孔和螺紋與導(dǎo)軌(6)和絲杠(8)連接；卡盤(4)與回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(5)連接；上夾板(12)和導(dǎo)軌(6)與固定桿(9)連接，固定桿(9)與下夾板(7)固定連接。
2.按權(quán)利要求1所述的感應(yīng)式加熱快速成膜處理裝置，其特征在于所述的絲杠(8)通過相連接的無級(jí)調(diào)速電機(jī)電控制柜(10)調(diào)控。
3.按權(quán)利要求1所述的感應(yīng)式加熱快速成膜處理裝置，其特征在于上夾板(12)與導(dǎo)軌(6)和固定桿(9)是通過導(dǎo)軌和緊固螺釘(11)連接的。
4.按權(quán)利要求1所述的感應(yīng)式加熱快速成膜處理裝置，其特征在于所述的下夾板(7)與絲杠控制其上下運(yùn)動(dòng)。
5.按權(quán)利要求1所述的感應(yīng)式加熱快速成膜處理裝置，其特征在于上夾板(12)和下夾板(7)之間的距離的調(diào)控是通過緊固螺釘(11)調(diào)節(jié)上夾板(12)在固定桿(9)上的位置。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種感應(yīng)式加熱快速成膜處理裝置，其特征在于它由感應(yīng)加熱快速升溫－控溫系統(tǒng)部分和工件輸送裝置部分構(gòu)成，所述的快速感應(yīng)加熱系統(tǒng)是由高頻加熱電源和控溫系統(tǒng)，感應(yīng)線圈和紅外溫度探測儀組成，感應(yīng)線圈通過銅板與高頻加熱電源和控溫系統(tǒng)相連；紅外溫度探測儀通過信息反饋系統(tǒng)與高頻加熱電源和控溫系統(tǒng)連接的；所述的工作輸送系統(tǒng)絲杠連接無級(jí)調(diào)速電機(jī)，下夾板通過導(dǎo)孔和螺紋與導(dǎo)機(jī)和絲杠連接；上夾板和導(dǎo)軌與固定桿連接，固定桿與下夾板固定連接。通過對(duì)工件輸送裝置的控制和調(diào)整能夠使工件以適當(dāng)?shù)乃俣纫贿呑孕D(zhuǎn)一邊由下至上(或由上至下)運(yùn)動(dòng)，從而通過局部加熱完成對(duì)整個(gè)工件實(shí)施連續(xù)、均勻的加熱過程，實(shí)現(xiàn)逐次對(duì)工件表面進(jìn)行熱處理。
文檔編號(hào)H05B3/10GK2626172SQ03231428
公開日2004年7月14日 申請(qǐng)日期2003年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月21日
發(fā)明者江莞, 何樹先, 徐洪發(fā), 沈貴高 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所, 蘇州吳中區(qū)蘇城電器廠