CN107091574A - 一种气氛烧结炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种气氛烧结炉，包括内胆，还包括可旋转地设置于所述内胆内、用于对进入其中的工艺气体进行搅动的扰流部件。本发明所公开的气氛烧结炉，由于扰流部件设置在内胆内，并且能够自由旋转，因此当工艺气体从外界(一般为内胆上设置的进气口)进入到内胆中时，势必会经过扰流部件的搅动，从而使得原本刚进入到内胆中、有序运动、分布较集中且密度较大的“工艺气体团”迅速被吹散、扰乱，进而使“工艺气体团”分散成为密度很小、分布很广且迅速遍布整个内胆容积的“工艺气体云”，如此就增加了工艺气体与工件表面的接触面积，提高了工艺气体与工件表面的结合程度，使得工件表面的烧结程度更加均匀。

Description

一种气氛烧结炉

技术领域

本发明涉及热处理技术领域，特别涉及一种气氛烧结炉。

背景技术

随着中国机械工业的发展，越来越多的机械设备已得到广泛使用。

在工矿开采、生产制造类企业中，往往需要经过高温处理工序。高温设备的种类很多，其中比较常见的有燃煤锅炉、电磁炉和气氛烧结炉等。以气氛烧结炉为例，气氛烧结炉是一种在高温下，通入各种工艺气体对产品进行烧结处理，主要包括硬质合金烧结炉和粉末冶金炉等，也有用于铜材，钢带退火等热处理，同样可用于厚膜电路、厚膜电阻、电子元件电极、钢加热器、太阳能电池板等类似产品的高温烧结、热处理。

气氛烧结炉内对工件进行烧结时，在内胆中通入各种工艺气体，比如氢、氧、氮和惰性气体等，工艺气体中携带有介质粉体，其与工件表面相遇时，能够提高制品致密化程度、获得优良性能。、

目前，气氛烧结炉通过工艺气体对工件的处理方式，一般是通过引入一定量的工艺气体在炉子的内胆内进行闷烧，或者在引入工艺气体的同时排出工艺气体，由于工件的表面积一般较大，且长度特征比较明显，而同时内胆为了保证真空度，在其侧壁上一般只设置有一个或几个进气口，因此现有技术中往内胆中通入工艺气体的方式，往往无法使工艺气体完全覆盖到工件表面的每个角落，工件表面的烧结程度不均匀。

因此，如何提高工艺气体与工件表面的接触面积，使工件表面的烧结程度和处理效果变得均匀，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种气氛烧结炉，能够提高工艺气体与工件表面的接触面积，使工件表面的烧结程度和处理效果变得均匀。

为解决上述技术问题，本发明提供一种气氛烧结炉，包括内胆，还包括可旋转地设置于所述内胆内、用于对进入其中的工艺气体进行搅动的扰流部件。

优选地，还包括设置于炉体上、用于带动所述扰流部件旋转的驱动电机。

优选地，所述驱动电机通过传动轴与所述扰流部件动力连接，且所述传动轴依次穿过所述炉体和内胆的侧壁。

优选地，所述传动轴与所述炉体的结合部位处设置有用于保证所述炉体内真空度的动密封件。

优选地，还包括设置于所述炉体上、用于根据工件表面烧结均匀程度控制所述驱动电机转动速度的控制器，且所述控制器与所述驱动电机信号连接。

优选地，还包括设置于所述内胆内壁上、用于根据工件表面瞬时温度分布判断工件表面烧结均匀程度的温度探头，且所述温度探头余所述控制器信号连接。

优选地，所述驱动电机具体为步进电机。

优选地，所述扰流部件具体为将工艺气体的流动对自身产生的轴向推力转化为周向扭矩的螺旋桨叶，且所述螺旋桨叶设置于所述内胆侧壁上的进气口处。

优选地，所述螺旋桨叶在所述内胆的侧壁上设置有多个，且各所述螺旋桨叶沿所述内胆的轴向均匀分布。

优选地，所述扰流部件的表面上设置有用于抗高温的碳-碳复合材料层。

本发明所提供的气氛烧结炉，主要包括内胆和可旋转地设置在内胆内、用于对进入其中的工艺气体进行搅动的扰流部件。由于扰流部件设置在内胆内，并且能够自由旋转，因此当工艺气体从外界(一般为内胆上设置的进气口)进入到内胆中时，势必会经过扰流部件的搅动，从而使得原本刚进入到内胆中、有序运动、分布较集中且密度较大的“工艺气体团”迅速被吹散、扰乱，进而使“工艺气体团”分散成为密度很小、分布很广且迅速遍布整个内胆容积的“工艺气体云”，如此就增加了工艺气体与工件表面的接触面积，提高了工艺气体与工件表面的结合程度，使得工件表面的烧结程度更加均匀。综上所述，本发明所提供的气氛烧结炉，通过在内胆内设置用于对工艺气体进行搅动的扰流部件，提高了工艺气体与工件表面的接触面积，使工件表面的烧结程度变得均匀。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图；

图2为图1的左视图。

其中，图1—图2中：

内胆—1，扰流部件—2，炉体—3，驱动电机—4，传动轴—5，动密封件—6，控制器—7，温度探头—8。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1及图2，图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图，图2为图1的左视图。

在本发明所提供的一种具体实施方式中，气氛烧结炉主要包括内胆1和扰流部件2。

其中，内胆1为气氛烧结炉的重要组成部分，设置在气氛烧结炉的炉体3内，工件在烧结时就放置在内胆1内，为加快烧结过程，内胆1内的温度一般很高。内胆1可呈圆筒状或方筒状，在其左右两侧设置有保持内部高温的保温门，一般由石墨制成。在烧结工件时，需要工件表面与工艺处理气体均匀接触以提高工件的烧结质量，为此，一般在内胆1的侧壁上设置有不同位置的进气口，以保证气氛均匀性。

扰流部件2设置在内胆1内，其可自由旋转，并且在其进行旋转时，将对进入到内胆1中的工艺气体进行强力搅动，使得工艺气体被吹散。具体的，考虑到工艺气体从某个或某几个进气口处进入到内胆时，工艺气体的聚集度较高、密度较大，并且刚从进气口喷出时，其运动速度高度一致，如此可将刚进入到内胆1中的工艺气体看作“工艺气体团”。显然，“工艺气体团”所携带的大部分介质粉体都集中在一处，与工件的接触面积非常小，不利于工件表面的烧结质量。而当“工艺气体团”碰到扰流部件2的高速旋转和强力搅动时，“工艺气体团”就瞬间被打散、扰乱，进入分散成为密度很小、分布很广且迅速遍布到整个内胆容积的“工艺气体云”，如此“工艺气体云”将非常容易地与工件的表面全接触，同时将携带的介质粉体撒播到工件表面上，由于“工艺气体云”的分布广、密度较均匀，因此工件表面覆盖的介质粉体也同样分布较均匀。

因此，本发明所提供的气氛烧结炉，通过在内胆1内设置用于对工艺气体进行搅动的扰流部件2，使得工艺气体的分布更广、更均匀，从而提高了工艺气体与工件表面的接触面积，使工件表面的烧结程度和处理效果变得更加均匀。

在关于扰流部件2的一种优选实施方式中，为方便地实现扰流部件2在内胆1内的转动，本实施例在炉体3上设置了专用于带动扰流部件2旋转的驱动电机4。驱动电机4的转动是可控的，同时转速也是可调的，此外还能正反转，如此通过驱动电机4带动扰流部件2旋转的方式，可以使得扰流部件2的工作状况(转速、转向)能够根据工件烧结过程的具体要求而定。

具体的，由于炉体3内空间局促，驱动电机4一般设置在炉体3的外壁外表面上，如此驱动电机4可以通过传动轴5与扰流部件2相连的方式驱动扰流部件2。由于扰流部件2设置在内胆1内，而驱动电机4设置在炉体3的外壁，因此传动轴5需要依次穿透炉体3的侧壁和内胆1的侧壁。

此外，由于为了保证工件在烧结过程中的烧结质量，需要在炉体3内和内胆1内保持真空，因此，为避免传动轴5穿透炉体3的侧壁时破坏其内的真空度，针对此，本实施例还在传动轴5与炉体3的结合部位处设置了动密封件6，比如油封、软填料等。该动密封件6能够在传动轴5的转动过程中，与炉体3的侧壁形成气密封，从而保证炉体3内的真空度。

为了与驱动电机4相配合，本实施例还在炉体3上设置了专用于控制驱动电机4的控制器7。具体的，该控制器7与驱动电机4信号连接，其控制原理为：根据工件表面的烧结均匀程度控制驱动电机4的转动速度。当然，控制器7还能控制驱动电机4的转动方向。比如，当控制器7判断工件表面的烧结均匀程度较低时，控制器7将控制驱动电机4使其转速增加，提高工艺气体的分散和均匀程度；反之，控制器7可控制驱动电机4使其转速降低，在保证工件表面的烧结均匀程度的前提下，节省能源。此处优选地，该驱动电机4可以为步进电机，能够更好地配合控制器7的控制，提高控制器7的控制精度。当然，驱动电机4还可以为其余常见类型的电机，比如异步电机等，此处不再列举。

进一步的，为了使控制器7较精确地判断工件表面的烧结均匀程度，本实施例在内胆1的内壁上设置了多个温度探头8，并且各温度探头8均与控制器7信号连接。具体的，温度探头8能够探测出工件表面的温度，而多个温度探头8同时检测时，即可形成工件表面的全面积温度分布图。考虑到工艺气体在被扰流部件2吹散并与工件表面相接触时，工件表面与工艺气体之间势必存在一定范围内的温差，两个具有温差的物体互相接触，必然就会产生热量传递，如此工件表面的瞬时温度就会在与工艺气体接触时发生变化，可能升高也可能会降低。而控制器7就根据各个温度探头8所检测到的工件表面各个部位的瞬时温度变化，形成工件表面的全面积瞬时温度变化分布图，根据此分布图即可较精确地判断出工件表面与工艺气体的接触面积，也即工件表面的烧结均匀程度。

在关于扰流部件2的另一种优选实施方式中，该扰流部件2无需外部的驱动电机4的驱动，当其设置在内胆1内时，可以自动旋转。具体的，该扰流部件2为螺旋桨叶，设置在内胆1侧壁上的进气口处，并且螺旋桨叶具有沿轴向倾斜一定角度的螺旋流线型形状，该形状使得进气口中通入快速流动的工艺气体时，能够将工艺气体与螺旋桨叶的轴向撞击力转化为沿着周向分布的扭矩载荷，从而推动螺旋桨叶周向旋转。如此设置，扰流部件2即可利用工艺气体的动能推动自身进行高速旋转，将工艺气体吹散，节省了外部驱动的能源。

当然，相比于驱动电机4主动驱动的方式，被动旋转的扰流部件2对工艺气体的搅动程度较低，针对此，本实施例在螺旋桨叶的内胆1的侧壁上设置了多个螺旋桨叶，并且各螺旋桨叶沿着内胆1的轴向方向均匀分布。如此，当工艺气体通过进气口高速涌入内胆1时，各个螺旋桨叶即可同时旋转，并且迅速地将工艺气体团分散到工件表面的各个角落。

不仅如此，考虑到气氛烧结炉在工作时，内胆1的温度较高，为此，本实施例在扰流部件2的表面上设置了用于抗高温的碳-碳复合材料层，该碳-碳复合材料层是由碳纤维及其增强的碳基复合材料，其强度随着温度的升高而升高，能够耐2800℃以上的高温。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种气氛烧结炉，包括内胆(1)，其特征在于，还包括可旋转地设置于所述内胆(1)内、用于对进入其中的工艺气体进行搅动的扰流部件(2)。

2.根据权利要求1所述的气氛烧结炉，其特征在于，还包括设置于炉体(3)上、用于带动所述扰流部件(2)旋转的驱动电机(4)。

3.根据权利要求2所述的气氛烧结炉，其特征在于，所述驱动电机(4)通过传动轴(5)与所述扰流部件(2)动力连接，且所述传动轴(5)依次穿过所述炉体(3)和内胆(1)的侧壁。

4.根据权利要求3所述的气氛烧结炉，其特征在于，所述传动轴(5)与所述炉体(3)结合部位处设置有用于保证所述炉体(3)内真空度的动密封件(6)。

5.根据权利要求4所述的气氛烧结炉，其特征在于，还包括设置于所述炉体(3)上、用于根据工件表面烧结均匀程度控制所述驱动电机(4)转动速度的控制器(7)，且所述控制器(7)与所述驱动电机(4)信号连接。

6.根据权利要求5所述的气氛烧结炉，其特征在于，还包括设置于所述内胆(1)内壁上、用于根据工件表面瞬时温度分布判断工件表面烧结均匀程度的温度探头(8)，且所述温度探头(8)余所述控制器(7)信号连接。

7.根据权利要求6所述的气氛烧结炉，其特征在于，所述驱动电机(4)具体为步进电机。

8.根据权利要求1所述的气氛烧结炉，其特征在于，所述扰流部件(2)具体为将工艺气体的流动对自身产生的轴向推力转化为周向扭矩的螺旋桨叶，且所述螺旋桨叶设置于所述内胆(1)侧壁上的进气口处。

9.根据权利要求8所述的气氛烧结炉，其特征在于，所述螺旋桨叶在所述内胆(1)的侧壁上设置有多个，且各所述螺旋桨叶沿所述内胆(1)的轴向均匀分布。

10.根据权利要求1-9任一项所述的气氛烧结炉，其特征在于，所述扰流部件(2)的表面上设置有用于抗高温的碳-碳复合材料层。