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      一種小型熱等靜壓爐裝置的制造方法

      文檔序號(hào):9148993閱讀:630來(lái)源:國(guó)知局
      一種小型熱等靜壓爐裝置的制造方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      :
      [0001]本實(shí)用新型涉及熱等靜壓設(shè)備領(lǐng)域,具體涉及一種小型熱等靜壓爐裝置。
      【背景技術(shù)】
      :
      [0002]熱等靜壓技術(shù)是一種集高溫、高壓于一體的工藝生產(chǎn)技術(shù),加熱溫度通常為1000?2000°C,通過(guò)以密閉容器中的高壓惰性氣體或氮?dú)鉃閭鲏航橘|(zhì),工作壓力可達(dá)200MPa。在高溫高壓的共同作用下,被加工件的各向均衡受壓,故加工產(chǎn)品的致密度高、均勻性好、性能優(yōu)異,同時(shí)該技術(shù)具有生產(chǎn)周期短、工序少、能耗低、材料損耗小等特點(diǎn),是高性能材料制備的必要手段,目前在美國(guó)、日本,已經(jīng)歐洲都實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化,在海洋、航空、航天、汽車(chē)等領(lǐng)域應(yīng)用,因此,熱等靜壓技術(shù)的應(yīng)用以及實(shí)現(xiàn)熱等靜壓技術(shù)應(yīng)用的設(shè)備研發(fā)和生產(chǎn)的前景都非常大。
      [0003]在對(duì)制品進(jìn)行熱等靜壓生產(chǎn)時(shí),對(duì)熱等靜壓裝置的密封性能、加熱性能、保溫性能以及冷卻性能都有其嚴(yán)格的要求,目前我國(guó)的熱等靜壓裝置并不能滿(mǎn)足現(xiàn)有生產(chǎn)的需求,現(xiàn)有技術(shù)的熱等靜壓裝置由于密封性不嚴(yán)、加壓加熱不均勻、保溫性能不高以及冷卻時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等原因,導(dǎo)致很多金屬粉末制品在燒結(jié)工藝過(guò)程中出現(xiàn)液相、制品成型困難或者成型后的問(wèn)題,以及成型后的制品在進(jìn)行熱致密化處理時(shí),致密度不高,制品內(nèi)部出現(xiàn)孔洞,影響制品質(zhì)量的問(wèn)題,現(xiàn)有技術(shù)熱等靜壓裝置及方法,如專(zhuān)利號(hào)CN101992298A的專(zhuān)利“用于熱等靜壓容器的裝置和方法”提供了一種用于使用熱等靜壓形成坯件的改進(jìn)的方法和容器,避免在高溫高壓下出現(xiàn)變形,保證制品具有預(yù)定的形狀,這種方式雖然能避免決容器變形,保證制品具有預(yù)定形狀,但是由于容器內(nèi)部壓力較大,很容易出現(xiàn)容器爆炸等安全事故,而且所需要的粉末比較昂貴,增加企業(yè)的生產(chǎn)成本。
      [0004]專(zhuān)利號(hào)CN101909789A的專(zhuān)利“熱等靜壓裝置”,提供了一種用于通過(guò)熱等靜壓處理物品的熱等靜壓裝置,通過(guò)使用換熱器單元并使用壓力介質(zhì)冷卻熱換器單元的方式,用于消除鑄件中的空隙,增加鑄件的使用壽命和強(qiáng)度,這種方式需要較高的溫度和壓力,因此比較耗能,無(wú)形當(dāng)中增加了企業(yè)的成產(chǎn)成本。
      【實(shí)用新型內(nèi)容】:
      [0005]本實(shí)用新型提供一種小型熱等靜壓爐裝置,由溫控系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、密封系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和安全系統(tǒng)組成,該裝置為小型設(shè)備,通過(guò)特殊合金加工密封系統(tǒng),增加了使用的安全性;通過(guò)設(shè)置陶瓷缸體,內(nèi)部纏繞環(huán)形加熱絲進(jìn)行內(nèi)部加熱,外部設(shè)置氧化鋁保溫層,保溫層外部設(shè)置環(huán)形水冷系統(tǒng)的方式相互配合加熱和降溫,降低了功率和能耗,通過(guò)進(jìn)氣孔沖入惰性氣體加壓,實(shí)現(xiàn)1200°C -1500°C高溫,20MPa-50MPa高壓下,將粉末直接加熱加壓燒結(jié)成型,或?qū)⒊尚秃蟮蔫T件,包括鋁合金、鈦合金、高溫合金等,縮松縮孔的鑄件進(jìn)行熱致密化化處理,通過(guò)熱等靜壓處理后,鑄件可以達(dá)到100%致密化,提高鑄件的整體力學(xué)性能,長(zhǎng)時(shí)間使用,絕對(duì)保證產(chǎn)品的安全性能和可靠性,高效、節(jié)能、環(huán)保,節(jié)省了企業(yè)的生產(chǎn)成本,提高了生產(chǎn)效率,增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收入。
      [0006]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題采用以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
      [0007]—種小型熱等靜壓爐裝置,由加熱系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、密封系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)和溫控系統(tǒng)組成,所述安全系統(tǒng)設(shè)置在加熱系統(tǒng)的外部,所述安全系統(tǒng)設(shè)置在密封系統(tǒng)的內(nèi)部,所述水冷系統(tǒng)設(shè)置在密封系統(tǒng)的外部,所述溫控系統(tǒng)設(shè)置在水冷系統(tǒng)的外部一側(cè)并與加熱系統(tǒng)內(nèi)部連接,其特征在于:
      [0008]所述加熱系統(tǒng)包括陶瓷缸體和加熱絲,所述加熱絲環(huán)繞在陶瓷缸體內(nèi)部,通過(guò)很小的功率即可使陶瓷缸體內(nèi)部快速均勻加熱,加熱溫度達(dá)到1200 °C -1500 °C高溫,節(jié)能、高效、環(huán)保。
      [0009]所述安全系統(tǒng)包括氧化鋁保溫層和氧化鋁保溫蓋,所述氧化鋁保溫層設(shè)置在陶瓷缸體的外部,所述氧化鋁保溫蓋設(shè)置在陶瓷缸體的頂部入口,通過(guò)氧化鋁保溫層和氧化鋁保溫蓋,對(duì)陶瓷缸體進(jìn)行保溫,同時(shí)對(duì)保溫層外部進(jìn)行隔熱,這樣既保證陶瓷缸內(nèi)部持續(xù)高溫,又避免保溫層外部溫度過(guò)高,燙傷工人,增加了熱等靜壓爐的安全性能。
      [0010]所述密封系統(tǒng)包括腔體和設(shè)置在腔體頂部的腔體上蓋,所述腔體和腔體上蓋之間通過(guò)法蘭密封,所述法蘭通過(guò)螺栓固定,避免外部氣體入內(nèi)或內(nèi)部高溫高壓外泄,導(dǎo)致陶瓷缸體內(nèi)部的粉末或制品壓力和溫度不均,造成粉末無(wú)法直接燒結(jié)或制品致密度不高的問(wèn)題,從而進(jìn)一步提高本裝置內(nèi)部粉末燒結(jié)或制品的質(zhì)量;
      [0011]所述腔體為“U”形結(jié)構(gòu)的小型腔體,上部外側(cè)側(cè)壁設(shè)置陶瓷電極,所述陶瓷電極穿過(guò)腔體側(cè)壁與腔體內(nèi)部的陶瓷缸內(nèi)的加熱絲連接,通過(guò)陶瓷電極對(duì)陶瓷缸內(nèi)的加熱絲通電加熱,所述陶瓷電極設(shè)置兩個(gè),其中某一陶瓷電極的上部設(shè)置進(jìn)氣孔,所述進(jìn)氣孔穿過(guò)腔體與腔體內(nèi)部連通,通過(guò)進(jìn)氣孔沖入惰性氣體對(duì)腔體內(nèi)部加壓,加壓壓力可達(dá)到20MPa-50MPa高壓,由于腔體為“U”形結(jié)構(gòu),惰性氣體在密封腔體內(nèi)部循環(huán)流動(dòng),使密封腔體內(nèi)部壓力均衡,增加了陶瓷缸體內(nèi)部粉末燒結(jié)均勻度或制品的致密度,避免粉末燒結(jié)出現(xiàn)液相導(dǎo)致制品出現(xiàn)孔洞,使粉末直接燒結(jié),制品達(dá)到100%致密化,提高鑄件的整體力學(xué)性能,同時(shí),由于腔體的腔室較小,陶瓷缸體內(nèi)部的材料選材更加廣泛,在同樣的溫度和壓力下,只需要普通材料即可達(dá)到高等材料的燒結(jié)效果或致密效果,更加節(jié)省成本。
      [0012]所述腔體上蓋還設(shè)置出氣孔、截止閥、泄壓閥和壓力表,所述出氣孔透過(guò)上蓋本身與腔體內(nèi)部連通,所述截止閥設(shè)置腔體上蓋的上部,并與出氣孔連通,所述泄壓閥設(shè)置在截止閥的一側(cè),與截止閥連通,所述壓力表設(shè)置在截止閥的上部,并與截止閥和出氣孔連通,通過(guò)開(kāi)合截止閥對(duì)出氣孔進(jìn)行密封,避免外部氣體入內(nèi)或內(nèi)部高溫高壓外泄,導(dǎo)致陶瓷缸體內(nèi)部的粉末或制品壓力和溫度不均,造成粉末無(wú)法直接燒結(jié)或制品致密度不高的問(wèn)題,從而進(jìn)一步提高本裝置內(nèi)部粉末燒結(jié)或制品的質(zhì)量,通過(guò)泄壓閥進(jìn)行泄壓,避免腔體內(nèi)部壓力過(guò)大無(wú)處泄壓,增加了腔體的安全性能,通過(guò)壓力表檢測(cè)腔體內(nèi)部的壓力,便于及時(shí)掌握腔體內(nèi)部壓力變化。
      [0013]所述腔體和腔體上蓋采用特殊合金鋼加工而成,當(dāng)陶瓷缸體內(nèi)部的溫度過(guò)高,氧化鋁保溫層和氧化鋁保溫蓋受高溫烘烤,向外部釋放熱量,腔體內(nèi)部的壓力過(guò)大,超出預(yù)期設(shè)定,腔體和腔體上蓋的局部地區(qū)會(huì)出現(xiàn)孔洞,使高溫、高壓氣流通過(guò)孔洞溢出,避免產(chǎn)生爆炸等安全事故,安全,耐用,提高了本裝置的安全系數(shù)。
      [0014]所述法蘭采用CF16法蘭,法蘭的刀口向內(nèi),增加了密封效果。
      [0015]所述水冷系統(tǒng)為環(huán)形水冷結(jié)構(gòu),設(shè)置在腔體外側(cè),環(huán)形設(shè)計(jì),可以有效的對(duì)設(shè)備進(jìn)行散熱,且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,散熱均勻。
      [0016]所述水冷系統(tǒng)底部還設(shè)置底腳,起到支撐作用腔體的作用,增強(qiáng)了腔體的穩(wěn)定性和牢固性。
      [0017]所述溫控系統(tǒng)包括溫控裝置和K型熱電偶,所述K型熱電偶一端與陶瓷缸內(nèi)
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