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真空热压烧结炉结构特征!

发布日期:2021年06月09日 关注次数:

      热压烧结是利用热能与机械能将制品致密化的过程。此过程的特色是烧结温度可依外加压力的大小而比常压烧结低约200—400℃,同时外加的能量使得制品致密化的速度加快,因此完全致密且晶粒细致的制品可在较低的温度及较短的时间内完成;而采用真空热压烧结,由于热压过程中保持有较高的真空度,能够进一步有效地降低制品的烧结温度并高效排除微小气孔中的气体,从而进一步的促进热压材料的致密化过程。



热压烧结炉的结构特点:

  热压烧结炉由炉体、炉盖、保温桶、热压装置、发热体和电源、真空系统、水冷却系统及测温系统等组成。

  (1)炉体全部采用不锈钢制造,为双层结构,分内外桶体,炉底封头采用旋压工艺加工。因为热压装置产生的力要由炉体承受,炉体必需具有很高的强度和足够的刚度,在外力和高温下不得变形。炉底动密封装置的固定座中心线与炉体上法兰盘必需垂直,以保证下顶杆运动的直线度。动密土封装置固定座有良好的冷却条件,以延长密封件的使用寿命。

  (2)热压烧结炉炉盖由炉盖体、举起油缸和上压头组成。炉盖为双层结构,为承受下顶杆传递的压力,必需具有足够的强度和刚度。上压头的下端工作时处于高温区,必需强制冷却。

  (3)保温桶由隔热桶、反射桶、保温层及桶体组成,分别用石墨、钼片、石墨毡和不锈钢制作。用钼片制作的反射桶主要抵御由发热元件产生的辐射热,以免损害保温层和炉体。

  (4)热压装置由液压站、油缸、举起油缸、下顶杆及控制器组成。液压站有两路压力输出,一是驱动炉盖上下运动,二是驱动热压油缸运动。热压油缸的控制有两种方式,手动或自动。自动运行时,可根据设定的压力自动保压,使制品始终处于恒压状态。油缸运动的速度调节范围。热压油缸在有载工作时必需具有较高的稳定性,不能抖动。制备高质量的产品,热压油缸的运动质量是重要的条件之一。下顶杆是一个在高温区有载运动的零件,承受高压和高温的作用,又要在高温区运动。要求它既不能变形,又不能在高温环境下氧化。因此它必需具有良好的冷却条件和动密封性能。


1、炉壳 

炉壳由炉体和炉门构成,为双层冷却水套式结构。 ①设备炉壳是按最大承受压力范围为~设计。 ②炉壳为卧式,侧开平移门,炉壳上有真空系统接口,测温接口,水冷电极接口、充放气接口及视孔接口等,均按高真空静密封标准设计;炉体上的上下压头装置(上下各一套)、热电偶装置及挡板机构均为高真空动密封结构,炉门和炉壳均采用焊接结构。 ③对于尺寸较小的热压炉,炉门与炉体采用铰链连接方式,由于石墨压头、炉料及石墨炉具相对较轻,常采取侧开炉门与加热室内的保温侧开门联为一体,便于加热元件、压头、模具等的安装及进、出料。 ④对于尺寸较大的热压炉,由于石墨压头、料及石墨模具较重,则设计成可移动式水冷电缆,将炉门与加热室联成一体,通过内、外巧妙设计的轨道,可将加热室移出炉外特定位置,实现外加料及外出模并便于加热室的维护(如更换加热器等)。 

2、加热室

由不锈钢外壳和保温材料及加热体组成,加热室内侧开门与炉门连为一体,加热器通过水冷电极与外界电源连接。加热室中加热元件沿圆周均匀排布,以确保均温区的均温性。加热元件连接方式、支撑方式及加热室的保温方式,依使用温度及气氛的不同而特殊设计。 大型热压炉的加热室,可设计成可移出炉外,故加热室大多设计成整体式结构。   

3、测温系统 

加热室工作区的上中下三处设有测温点,中温炉采用高温下抗氧化性强,机械强度高,化学稳定性好,采用热电偶测温,温度的指示由电控柜的数显表来显示、控制。高温炉则采用远红外测温仪与热电偶组合测温方式。

4、充气系统 

该系统由气源(气瓶)供入,经过干燥缸进行除水份,干燥缸中填充大量硅胶干燥剂,在视镜中可观察到硅胶颜色的变化,以决定是否将硅胶除水活化。最后通过阀门将气体导入真空室,其压力不得超过。  

5、真空系统 

该系统通常由扩散泵与机械泵组成高真空扩散泵机组。阀门为专用真空挡板阀,扩散泵上设有冷阱,以防止扩散泵返油。配有罗茨真空泵的系统,具有粗抽旁通管路,用以提高抽气速率,真空度测量采用复合式数显真空计。前级机械泵具有停泵自动放气功能。

6、压机系统 

由压机及液压站组成。小压机一般采用两梁两柱式;较大压机采用两梁四柱式。压机上的油缸、水冷压轴、水泥石棉板、石墨压轴与高强石墨模具一起构成压力环系统,大压机液压站采用双泵配置,油压控制采用闭环控制,主油缸的推进速度均匀可调。另外液压系统上可并联小手动油泵,当突遇断电,可及时向大油缸内补压,从而防止废料。 在压机油缸上设有光栅尺,通过精确测量大油缸的位移,计算并控制制品的相对密度。 对于小压机,在上油缸与水冷压轴之间可连接有压力传感器,能够准确的控制压力,实现物料的相对密度与压力的对应性。 

7、电控系统

 ① 用可编程控制器PLC,根据工艺要求对设备进行自动控制;② 日本导电公司数显控温表,用来对升温过程进行智能控制及显示,使升温过程按照工艺要求分步分段进行。此表为主控温表; ③对于尺寸较大的热压炉,采用三个单相晶闸管可控硅电源,实现三区控温。  ④复合数显真空计,低真空下为热偶计,高真空下为电离计; ⑤测温选用两种方式,中、低温阶段为热电偶,高温阶段为双色红外光学测温仪; ⑥光栅仪及二次仪表用来显示压头位移,精度; ⑦荷重传感器及二次仪表用来显示压机压力; ⑧可配置彩色无纸记录仪,对气体压力、温度、位移、压机压力进行记忆式可追溯记录; ⑨所有仪表及控制元件集中在一个中央电控柜内; ⑩设置必要的报警及保护,例如超温、水压低、气压低等; 

8、气控系统

由小空压机、气动三联件、电磁换向阀、管路等组成。用来驱动真空系统及充气系统的气动阀门。

9、水冷系统

      根据真空炉各部分对冷却水的要求,制作积水排、阀门、管路;对炉体、炉门、水冷压轴、水冷电缆及水冷电极等进行强制冷却;其中主进水管路配水压检测开关;要求使用厂家自备水箱或主进出水管路。

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