一種整體式微波真空燒結爐的製作方法

2023-10-22 20:24:42 2

專利名稱：一種整體式微波真空燒結爐的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及真空燒結爐技術領域，更具體地說，涉及一種整體式微波真空燒結爐。
背景技術：
真空燒結爐是在真空環境中對被加熱物品進行保護性燒結的爐子，主要適用於硬質合金、粉末冶金、磁性材料的燒結和熱處理。但是，現有的真空燒結爐使用高溫鑰、石墨及鎢帶等加熱，用輻射及傳導方式對產品加熱，產品由外向內受熱，加熱時間長，溫度梯度大，能耗高，晶粒易長大。另外，現有的真空燒結爐結構不緊湊，佔地面積大，安全性能不好，運輸不方便。因此，如何提高加熱速度，減少加熱時間，繼而降低耗能，成為本領域技術人員亟待解決的技術問題。

實用新型內容有鑑於此，本實用新型的目的在於提供一種整體式微波真空燒結爐，以提高加熱速度，減少加熱時間，繼而降低耗能。為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案:一種整體式微波真空燒結爐，包括:整體式爐架；設置於所述整體式爐架內的爐體，所述爐體為臥式結構，所述爐體的爐門位於所述整體式爐架外部；設置於所述爐體內的爐襯，所述爐襯內設有用於放置物料的物料支承結構，所述爐襯採用微波透射材料；用於對所述爐襯內進行抽真空的真空系統；用於對所述爐體和爐門進行冷卻的水冷卻系統；用於對燒結後物料進行冷卻的氣冷卻系統；波導管和磁控管，所述波導管與所述爐體外側連接，所述磁控管安裝在所述波導管上。所述波導管與所述爐體用透波耐壓密封窗密封，所述透波耐壓密封窗內側填充有透波隔熱材料層。用於測量所述爐襯內物料溫度的測溫裝置，所述測溫裝置為熱電偶或紅外線測溫儀；所述熱電偶具有不透波的保護管；所述測溫裝置為具有雙層保護管的熱電偶，所述雙層保護管的外保護管為剛玉管，內保護管為鑰管；用於控制磁控管、真空系統、水冷卻系統和氣冷卻系統工作的電氣控制系統。優選地，在上述整體式微波真空燒結爐中，所述磁控管按所述爐體表面均勻分布。優選地，在上述整體式微波真空燒結爐中，所述磁控管以120°的方向間隔分組均勻布置在所述爐體上。優選地，在上述整體式微波真空燒結爐中，所述波導管與所述爐體採用厚聚四氟乙烯板作為密封窗密封，或者採用石英玻璃、硼矽玻璃或矽鋁玻璃與薄聚四氟乙烯板的組合密封方式作為密封窗密封。優選地，在上述整體式微波真空燒結爐中，爐體截面為正多邊形結構或圓筒形結構。優選地，在上述整體式微波真空燒結爐中，所述物料支承結構包括支承杆和支承板，所述支承杆以不鏽鋼框架固定在所述爐體內壁上，所述支承板平放在所述支承杆上，與支承杆以榫卯結構固定，且所述支承板位於所述爐襯內，所述物料支承結構為耐高溫陶瓷材料。優選地，所述磁控管為工業級水冷磁控管，發射的微波頻率為2450MHz ；優選地，在上述整體式微波真空燒結爐中，所述爐襯材料為以氧化鋁為主要成份的纖維棉板。優選地，在上述整體式微波真空燒結爐中，所述熱電偶為鎢錸熱電偶或S分度熱電偶。優選地，所述不透波的保護管為鑰管。優選地，在上述整體式微波真空燒結爐中，所述爐體和爐門為雙層金屬水冷結構，且內層金屬為不鏽鋼；所述水冷卻系統包括所述爐體的水套、所述爐門的水套、磁控管水套，以及與之連通的水管、閥門和集水槽。優選地，在上述整體式微波真空燒結爐中，所述磁控管為工業級水冷磁控管，發射的微波頻率為2450MHz。 優選地，在上述整體式微波真空燒結爐中，所述波導管截面尺寸為86.4 X 43.2mm的長方形。優選地，在上述整體式微波真空燒結爐中，所述透波耐壓密封窗內側填充的透波隔熱材料層為主要成份為氧化鋁的保溫棉。優選地，在上述整體式微波真空燒結爐中，構成爐膛的棉板厚度為50 250mm。優選地，在上述整體式微波真空燒結爐中，構成爐膛的棉板結構為內腔為長方體的組合結構。優選地，在上述整體式微波真空燒結爐中，物料支承結構包括支承杆和支承條。其中，支承條為左右各一條平放在支承杆上，與支承杆以榫卯結構固定，所述物料支承結構為耐高溫陶瓷材料。優選地，在上述整體式微波真空燒結爐中，所述整體式爐架的上部具有吊環，底部具有支承腳。從上述的技術方案可以看出，本實用新型提供的整體式微波真空燒結爐，採用微波加熱的方式對物料進行加熱，是一種由內向外、迅速而均勻的加熱方式。並且在微波電磁能的作用下，材料內部分子或離子的動能增加，使燒結活化能降低，擴散係數提高，可進行低溫快速燒結，使晶粒來不及長大就己被燒結。本實用新型用於硬質合金的燒結時，可使硬質合金的硬度、抗彎強度和矯頑磁力均獲提高。本實用新型採用微波加熱的方式對物料進行加熱，提高了加熱速度，減少了加熱時間，繼而降低了耗能。

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實用新型實施例提供的整體式微波真空燒結爐的主視圖；圖2為本實用新型實施例提供的整體式微波真空燒結爐的後視圖；圖3為本實用新型實施例提供的整體式微波真空燒結爐的俯視圖；圖4為圖3沿A-A面的剖視圖。其中，I為整體式爐架，2為爐門，3為爐門鉸鏈,4為吊環,5為支承腳,6為觀察孔，7為真空壓力表，8為爐體，9為磁控管，10為熱電偶，11為集水槽，12為真空泵，13為電氣控制系統，14為真空管道,15為爐襯，16為支承板,17為支承杆，18為真空閥門，19為進氣管，20為排氣管。
具體實施方式
本實用新型的核心在於提供一種整體式微波真空燒結爐，以提高加熱速度，減少加熱時間，繼而降低耗能。下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。請參閱圖1-圖4，圖1為本實用新型實施例提供的整體式微波真空燒結爐的主視圖；圖2為本實用新型實施例提供的整體式微波真空燒結爐的後視圖；圖3為本實用新型實施例提供的整體式微波真空燒結爐的俯視圖；圖4為圖3沿A-A面的剖視圖。本實用新型實施例提供的整體式微波真空燒結爐，包括整體式爐架1、爐體8、爐襯15、真空系統、水冷卻系統、氣冷卻系統、電氣控制系統、波導管和磁控管9。其中，整體式爐架I為方框形金屬結構，整體式爐架I的上部可設置吊環4，底部可設置支承腳5。本實用新型採用整體式爐架1，佔地面積小、使用安全、運輸方便。爐體8設置於整體式爐架I內，爐體8的爐門2位於整體式爐架I的外部。爐門2與爐體8通過爐門鉸鏈3連接，爐門2露出整體式爐架1，便於開門進出料。爐門2與爐體8配合部分裝有密封與鎖緊裝置，爐門2關閉後由鎖緊裝置鎖緊，保持氣密封並防止微波外洩。爐門2在整體式爐架I的對側為電氣控制系統安裝櫃及門，電氣控制系統安裝櫃內設有電氣控制系統13。整體式爐架I左右側為安裝調試檢修門。爐襯15設置於爐體8內，爐襯15內設有用於放置物料的物料支承結構，爐襯15採用微波透射材料，優選地採用氧化鋁為主要成份的棉板結構。棉板結構以不鏽鋼框架固定在爐體8的內壁。爐襯15的棉板結構及爐門2上的棉板結構構成爐膛。優選地，構成爐膛的棉板厚度為50 250mm。優選地，構成爐膛的棉板結構為內腔為長方體的組合結構。[0051]真空系統用於對爐襯15內進行抽真空，真空系統包括真空泵12、真空管道14、真空閥門18和真空表等，真空管道14與爐體8相連通。若在真空系統上增加排膠罐，便形成了對物料進行排膠的排膠系統。水冷卻系統用於對所述爐體8和爐門2進行冷卻，氣冷卻系統用於對燒結後的物料進行冷卻。電氣控制系統用於控制磁控管9、真空系統、水冷卻系統和氣冷卻系統的工作。波導管與爐體8外側連接，磁控管9安裝在波導管上。波導管可與爐體8通過螺栓連接，優選地，波導管截面尺寸為86.4X43.2mm的長方形。磁控管9是一種用來產生微波能的電真空器件，實質上是一個置於恆定磁場中的二極體。二極體內電子在相互垂直的恆定磁場和恆定電場的控制下，與高頻電磁場發生相互作用，把從恆定電場中獲得能量轉變成微波能量，從而達到產生微波能的目的。本實用新型提供的整體式微波真空燒結爐，採用微波加熱的方式對物料進行加熱，是一種由內向外、迅速而均勻的加熱方式。並且在微波電磁能的作用下，材料內部分子或離子的動能增加，使燒結活化能降低，擴散係數提高，可進行低溫快速燒結，使晶粒來不及長大就己被燒結。本實用新型用於硬質合金的燒結時，可使硬質合金的硬度、抗彎強度和矯頑磁力均獲提聞。進一步地，磁控管9沿爐體8的外表面均勻分布。在本實施例中，磁控管9為三組，且以120°的方向間隔分組均勻布置在爐體8上。在本實用新型一具體實施例中，波導管與爐體8採用厚聚四氟乙烯板作為密封窗密封，因而既能透過微波又能承受大氣壓力。優選地，厚聚四氟乙烯板厚度為5至15_。在本實用新型另一具體實施例中，波導管與爐體8採用石英玻璃、硼矽玻璃或矽鋁玻璃與薄聚四氟乙烯板的組合密封方式作為密封窗密封，同樣能透過微波和承受大氣壓力。另外，波導管與爐體8密封還可採用石英玻璃、硼矽玻璃或矽鋁玻璃以特殊膠粘合的方式密封，使玻璃不受螺栓緊固力作用。在本實用新型一具體實施例中，波導管與爐體8的密封窗內側填充有透波隔熱材料層，以保護密封窗並防止微波真空打火。優選地，密封窗內側填充的透波隔熱材料層主要成份為氧化鋁的保溫棉。在本實用新型一具體實施例中，物料支承結構包括支承杆17和支承板16，支承杆17以不鏽鋼框架固定在爐體8內壁上，支承板16平放在支承杆17上，與支承杆17以榫卯結構固定，且支承板16位於爐襯15內。支承杆17的數量可為4個或6個，通常設計為成對出現。將支承板16放置在由多個支承杆17形成的頂部平面上。物料支承結構也可包括支承杆17和支承條。其中，支承條為左右各一條平放在支承杆17上，與支承杆17以榫卯結構固定。當物料支承結構為本結構時，物料放置在匣缽中或棚板上後再放在支承條上。支承杆17、支承板16和支承條均可為耐高溫的陶瓷材料，例如氧化鋁或碳化矽
坐寸ο在本實用新型一具體實施例中，本實用新型還可包括用於測量爐襯15內溫度的測溫裝置。該測溫裝置可為以鑰管作為熱電偶絲保護管的熱電偶10或紅外線測溫儀。以鑰管作為熱電偶絲保護管能夠防止微波對熱電偶10信號的幹擾。優選地，鑰管外使用剛玉管作為對鑰管的保護，防止鑰管受到腐蝕性氣氛侵蝕。在本實用新型一具體實施例中，爐體8為雙層金屬水冷結構，且內層金屬為不鏽鋼，冷卻系統包括爐體8的水套和爐門2的水套連通的水冷系統，以及與爐襯15連通的氣冷系統。爐門2內側安裝有保溫棉板，保溫棉板以不鏽鋼框架固定在爐門2的內壁。爐門2關閉時，爐門2內側的保溫棉板與爐體8內爐襯15配合，保持物料應有的溫度。爐門2上有觀察孔6以便於觀察爐膛內情況。觀察孔6上方安裝一隻真空壓力表7以顯示爐內工作壓力。爐門2和爐體8之間的密封條為導電橡膠條或矽橡膠條。更進一步地，矽橡膠條外表鍍金屬膜或貼金屬膜，優選地，金屬膜為鋁箔紙。水冷系統包括水泵、閥門、管道、集水槽11等。從水泵來的等卻水分別冷卻爐門2、爐體8、磁控管9後由集水槽11匯合由出水總管排出。氣冷系統包括進氣管19、進氣閥、排氣管20、排氣閥等。燒結結束後，開啟進氣閥、排氣閥，冷卻氣體(氮氣或氬氣)經進氣管19進入爐膛冷卻物料後從排氣管20排出。進一步地，本實用新型的爐內真空壓力大小、熱電偶10讀數、水溫、閥門動作、真空泵12啟停、微波功率控制等可全部由電氣控制系統13統一控制，使本實用新型的優點更加突出。本實用新型的具體工作過程如下:將物料放在支承板16上，關上爐門2。開啟冷卻水，讓爐體水套、爐門水套、磁控管水套中充滿冷卻水。開啟真空泵12、真空閥門18，當爐體8中真空度達到要求時，開啟微波電源加熱物料。當爐內溫度達到排膠溫度時，爐內膠氣從爐底斜管向下流入管底(管底即為排膠罐，可開啟並排膠)並冷凝，廢氣由真空泵12抽出。當爐內真空不再下降時，關閉真空泵12。燒結結束後，開啟進氣管19上的進氣閥門和排氣管20上的排氣閥門，冷卻氣體從爐底斜管進入到爐膛中冷卻物料後從排氣管20排出，達到快速冷卻物料的效果，爐內充氣壓力由爐門2上的真空壓力表7顯示。本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。
權利要求1.一種整體式微波真空燒結爐，其特徵在於，包括: 整體式爐架(I); 設置於所述整體式爐架(I)內的爐體(8)，所述爐體(8)為臥式結構，所述爐體(8)的爐門(2)位於所述整體式爐架(I)外部； 設置於所述爐體(8)內的爐襯(15)，所述爐襯(15)內設有用於放置物料的物料支承結構，所述爐襯(15)採用微波透射材料； 用於對所述爐襯(15)內進行抽真空的真空系統； 用於對所述爐體(8)和爐門(2)進行冷卻的水冷卻系統； 用於對燒結後物料進行冷卻的氣冷卻系統； 波導管和磁控管(9)，所述波導管與所述爐體(8)外側連接，所述磁控管(9)安裝在所述波導管上，所述波導管與所述爐體(8)用透波耐壓密封窗密封，所述透波耐壓密封窗內側填充有透波隔熱材料層； 用於測量物料溫度的測溫裝置，所述測溫裝置為具有雙層保護管的熱電偶(10)，所述雙層保護管的外保護管為剛玉管，內保護管為鑰管； 用於控制磁控管(9)、真空系統、水冷卻系統和氣冷卻系統工作的電氣控制系統。
2.如權利要求1所述的整體式微波真空燒結爐，其特徵在於，所述磁控管(9)以120°的方向間隔分組均勻布置在所述爐體(8)上。
3.如權利要求1所述的整體式微波真空燒結爐，其特徵在於，爐體截面為正多邊形結構或圓筒形結構。
4.如權利要求1所述的整體式微波真空燒結爐，其特徵在於，所述物料支承結構包括支承杆(17)和支承板(16)，所述支承杆(17)以不鏽鋼框架固定在所述爐體(8)內壁上，所述支承板(16)平放在所述支承杆(17)上，與支承杆(17)以榫卯結構固定，且所述支承板(16)位於所述爐襯(15)內，所述物料支承結構為耐高溫陶瓷材料。
5.如權利要求1所述的整體式微波真空燒結爐,其特徵在於,所述爐襯(15)材料為以氧化鋁為主要成份的纖維棉板。
6.如權利要求1所述的整體式微波真空燒結爐，其特徵在於，所述爐體(8)和爐門(2)為雙層金屬水冷結構，且內層金屬為不鏽鋼； 所述水冷卻系統包括所述爐體(8)的水套、所述爐門(2)的水套及磁控管水套、集水槽、水管和閥門。
7.如權利要求1所述的整體式微波真空燒結爐，其特徵在於，構成爐膛的棉板厚度為50 250mm。
8.如權利要求1所述的整體式微波真空燒結爐，其特徵在於，構成爐膛的棉板結構為內腔為長方體的組合結構。
9.如權利要求1所述的整體式微波真空燒結爐，其特徵在於，物料支承結構包括支承杆(17)和支承條，其中，支承條為左右各一條平放在支承杆(17)上，與支承杆(17)以榫卯結構固定，所述物料支承結構為耐高溫陶瓷材料。
10.如權利要求1-9任一項所述的整體式微波真空燒結爐，其特徵在於，所述整體式爐架(I)的上部具有吊環(4)，底部具有支承腳(5)。
專利摘要本實用新型公開了一種整體式微波真空燒結爐，包括整體式爐架；設置於整體式爐架內的臥式爐體，爐體的爐門位於整體式爐架外部；設置於爐體內的爐襯，爐襯內設有用於放置物料的物料支承結構，爐襯採用微波透射材料；用於對爐襯內進行抽真空的真空系統；用於對爐體進行冷卻的冷卻系統；波導管和磁控管，波導管與爐體外側連接，磁控管安裝在波導管上。本實用新型是一種由內向外、迅速而均勻的加熱方式。並且在微波電磁能的作用下，材料內部分子或離子的動能增加，使燒結活化能降低，擴散係數提高，可進行低溫快速燒結，使晶粒來不及長大就己被燒結。本實用新型用於硬質合金的燒結時，可使硬質合金的硬度、抗彎強度和矯頑磁力均獲提高。
文檔編號F27B5/05GK203037038SQ20122071509
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月21日 優先權日2012年12月21日
發明者劉元月, 李蔚霞, 郭凱熊, 張志雄, 李啟剛 申請人:湖南陽東微波科技有限公司