豎式加壓連續燒結爐及其生產方法

2023-05-08 05:24:46 1

專利名稱：豎式加壓連續燒結爐及其生產方法
技術領域：
本發明涉及一種採用豎式加壓連續燒結爐來製造燒結金屬摩擦片和複合材料及其製品的生產裝置及其工藝方法，屬於用金屬粉末燒結製造機械另件坯料的金屬材料成型設備及其生產工藝的技術領域。
燒結是將粉末或壓坯在低於其主要組份熔點的溫度下進行高溫處理以增高工件機械強度的工藝過程。目前，燒結通常是在還原氣氛中的恆溫下進行的，加壓燒結爐則是實施燒結生產工藝的主要設備。自從1937年～1941年，美國的威爾曼(S.K.Wellman)和他的合作者在鐘罩爐中採用加壓燒結法製造出金屬摩擦片以來，鐘罩爐至今仍然是工業生產中生產燒結金屬摩擦片的傳統加壓燒結設備，不但中國如此，日本、美國和捷克等國主要使用的也都是這種爐子。(參見《粉末冶金機械零件》P.442機械工業出版社1987年12月版)這種設備存在的缺陷是爐膛內的各部分溫度難以控制均勻，即爐膛內溫度的一致性差;生產效率低，通常燒結一爐的時間約需12～19小時;能耗大和生產工人勞動強度大。再者，大型鐘罩爐的加熱鐘罩重量大，移動困難。而在蘇聯等國使用較多的另一種加壓燒結設備-井式爐，也同樣存在著與鐘罩爐類似的問題和不足之處;而且，這種爐的密封和熱電偶的接線端都位於溫度高的上部，容易損壞。移送容器時還可能損傷水冷和供氣軟管。
本發明的目的是提供一種能較好地克服現有技術所存在的缺陷的新型加壓燒結設備-豎式加壓連續燒結爐及其生產方法。
本發明是一種豎井式加壓連續燒結爐，是製造燒結金屬摩擦片和複合材料及其製品的專用設備，也是與發明專利申請CN88103144.5配套使用的專用燒結設備。包括有爐頂的加壓裝置、上料裝置，爐體中部的加熱裝置、冷卻裝置和爐體底部的託頂裝置、出料裝置等部件組成的本發明，其特點是在爐頂有垂直向下施加壓力的加壓油缸，側面是鏈式上料裝置，在爐體底部有兩組共8個在同一個水平位置上徑向動作的託臂油缸和柱塞垂直向上承重的上頂油缸組成的託頂裝置。燒結生產時，用壓力傳遞盤來支承工件，一個個地垂直重疊摞放，並自上而下地逐漸通過低溫、高溫、保溫和冷卻各段爐膛而完成的連續生產式燒結工藝過程。在整個燒結過程中，始終利用壓力傳遞盤和工件的自重逐漸增壓，也可利用爐頂的加壓油缸對工件施壓來完成加壓燒結和冷卻。
本發明是一種豎井式貫通爐，工件在壓力傳遞盤及其自重逐漸增壓和外力施壓的條件下，依次通過由低溫到高溫，再冷卻的爐膛。由於其加熱裝置和冷卻裝置是可以分段控制和設置的，可以根據工件材料的化學成分與用途、機械另件的組織結構和使用條件任意選擇最佳的燒結時施加的壓力、燒結溫度、保溫時間和冷卻速度等工藝參數。這樣就為生產質量上乘的燒結另件坯料提供了比較理想的生產設施裝備。用本發明燒結生產的工件摩擦層與鋼支承片的結合強度高，並提高了燒結另件的其他物理-機械性能，可以適當減少後續加工工藝。生產效率也明顯提高，比傳統的鐘罩加壓燒結爐提高工效10～20倍。另外，設備機械化程度高，改善了操作工人的勞動條件;耗用能量也顯著減少，趨於合理。
本發明的設備除了用於燒結金屬摩擦片的用途外，也可作為熱壓複合材料及其製品、雙金屬材料製品等加工設備使用，還可作為防止變形的薄片園形、環形機械另件的平整、退火等熱處理工藝所需用的設備。所以，本發明是一種多用途的、性能比較理想的連續加壓燒結的設備。
本發明的附圖有三個，下面結合附圖具體闡述之。


圖1是本發明設備總成簡圖。
圖2是託臂油缸部件的結構簡圖。
圖3是壓力傳遞盤另件圖。
圖1表明了本發明的設備主要有六個部分總成組成位於爐頂的加壓裝置1和上料裝置2，豎井式爐體中部上端的加熱裝置3和冷卻裝置4，爐體底部的託頂裝置和出料裝置5。加壓裝置1主要是一個柱塞垂直向下施力的加壓油缸，上料裝置為普通鏈式上料機構。託頂裝置主要是由8個共兩組在同一個水平位置上安裝而分別徑向動作的託臂油缸6和柱塞垂直向上承重的上項油缸7兩部分構成。圖1還表明了設備作用時的工件摞放情況在上頂油缸柱塞端部放置一個壓力傳遞盤8(又稱支承盤)，其上放置一個加工工件9，在該工件上方則是另一個支承盤，其上也放有另一個加工工件，如此垂直交叉重疊摞放至爐頂。爐體中部的加熱和冷卻裝置可以分段控制和調節其加熱的溫度高低、保溫時間長短和冷卻降溫的快慢。上料和下料裝置可採用傳統的鏈式傳送機構適當改裝而成。
圖2是託臂油缸部件的側視與俯視圖。在同一個水平位置上均勻對稱布置了兩組各4個徑向動作的託臂油缸。每組為4個呈十字交叉式安裝和動作。圖示位置為託臂油缸Ⅰ組10的四個託臂11處於向心位置，支託住位於中心的壓力傳遞盤8的外圈部位。託臂油缸Ⅱ組12的四個託臂13都處於離心位置，沒有起墊託作用。
圖3表明壓力傳遞盤是個園盤狀的鋼製件，其園周邊上有四個互相垂直的凹入園弧缺口，缺口的大小應不小於託臂油缸的託臂端部伸入到傳遞盤下側的面積。
本發明的工作過程是這樣的首先是在開爐運行(工作)前，把工件和支承盤由下而上地逐個摞放至爐頂。這時，操作工人打開爐子下端側門，在上頂油缸柱塞的端部放上第一個壓力傳遞盤，並注意使該盤的園弧形缺口處於與託臂Ⅱ組相對應的位置，再在盤上擺放一個與上、下料裝置中的機械手臂等高的金屬墊塊，以便使機械手往上裝卸工件時有個迴旋的空間。這時，啟動上頂油缸動作，使柱塞向上運動到達終點時，託臂油缸Ⅰ組也隨著動作，託臂Ⅰ組的四個託臂同時從四個方向朝中心運動，到達其終點時，四個託臂應處於第一個支承盤下面準備支承工件。然後，啟動上頂油缸的下行開關，柱塞向下動作並回到起始位置，而由託臂Ⅰ組支承壓力傳遞盤與其上的工件。接著，再把第二個壓力傳遞盤置放於上頂油缸的柱塞端部，注意使其園弧缺口與託臂Ⅰ組的相應位置對齊。同樣在盤上擺放金屬墊塊後，按動上頂油缸的上行開關，柱塞向上運動，直至託住第一個支承盤的底部又一起向上運動到終點。這時託臂Ⅱ組的四個油缸啟動，Ⅱ組的四個託臂向中心運動到終點。於是，上頂油缸的柱塞再啟動往下運動，而此時，託臂Ⅱ組已託墊住最下端的支承盤(按送入順序是第二個)，在上頂柱塞向下運動的同時，託臂Ⅰ組油缸則使其託臂向外運動，回到起始狀態。依次重複循環上述過程，到壓力傳遞盤和工件自下而上摞滿整個爐膛為止，這時關閉爐門，可以開爐了。
正式運行時，由爐頂的上料裝置的機械手推送摞放了燒結工件的壓力傳遞盤，把它置放在爐膛內最上層的一個同樣摞放有燒結工件的壓力傳遞盤之上。這時需注意這兩個支承盤的缺口園弧應該互相錯開45°，以便託臂Ⅰ組和Ⅱ組能交替工作。其他過程有如開爐準備的逆過程而逐步進行當上頂油缸柱塞上升頂住最底下的壓力傳遞盤之後，已託住最底下的支承盤的託臂Ⅰ組的四個託臂就向外運動撤離支承，由上頂油缸柱塞承受全部燒結工件和支承盤的重量緩緩下行。此時，託臂Ⅱ組的四個託臂應作向心運動，等待向下緩行的最後第二個壓力傳遞盤到位後就託墊支承上面全部工件，而上頂油缸繼續下行，直到把柱塞上面的最後一個壓力傳遞盤及其上工件置放於出料裝置的傳送鏈條上，由鏈條向外傳送，將燒結工件運出爐口之外。在工件上料和出料過程中，逐步自上而下通過爐膛的加熱和冷卻裝置，並且，加壓裝置的柱塞也向下對工件施加壓力。這樣，就完成了一個進料、燒結、加壓、冷卻和出料的全過程。整個生產過程的步驟就是如此重複循環地進行著。
權利要求
1.一種豎式加壓連續燒結爐，由爐頂的加壓裝置、上料裝置，爐體中部的加熱裝置、冷卻裝置以及爐體底部的託頂裝置、出料裝置等部件組成，其特徵是爐體呈豎井貫通型，其頂部是柱塞垂直向下施力的加壓油缸，側面為鏈式上料機構，在爐體底部有兩組共8個在同一個水平位置上徑向動作的託臂油缸和柱塞垂直向上承重的上頂油缸組成的託頂裝置。
2.如權利要求1所述的豎式連續燒結爐，其特徵是8個託臂油缸呈徑向均勻安裝，其中每組四個為十字交叉式布置和動作。
3.如權利要求1所述的豎式連續燒結爐，其特徵是壓力傳遞盤是園盤狀鋼製件，其園周邊上有四個互相垂直的凹入園弧缺口，缺口的大小應不小於託臂油缸的託臂端部伸入到傳遞盤下側的面積。
4.一種豎式加壓連續燒結金屬摩擦片或複合材料坯料的生產方法，其特徵是用壓力傳遞盤作為工件的支承，使工件垂直重疊摞放並由低溫到高溫、保溫、冷卻，作自上而下地通過豎井型燒結爐而完成的連續生產式燒結工藝，在整個燒結過程中，始終利用壓力傳遞盤和工件的自重以及外力對工件實現加壓燒結和冷卻。
5.如權利要求4所述的豎式加壓連續燒結金屬摩擦片或複合材料坯料的生產方法，其特徵是工件加熱的溫度高低和保溫時間的長短都可以分段控制和調節。
全文摘要
一種豎井式加壓連續燒結爐設備及其生產方法，利用壓力傳遞盤和工件在其自重的逐漸增壓和外力施壓的條件下，依次通過由低溫到高溫、再冷卻的爐膛來實現加壓燒結和冷卻。本發明較好地克服現有鐘罩爐和井式爐的缺陷，可任意選擇最佳燒結壓力、溫度、保溫時間和冷卻速度等工藝參數，提高工件的物理——機械性能，生產效率高、耗能少、機械化程度高，改善了操作工人的勞動條件。
文檔編號B22F3/00GK1049903SQ89106589
公開日1991年3月13日 申請日期1989年8月29日 優先權日1989年8月29日
發明者胡長安, 張文閣 申請人:胡長安, 張文閣