CN108692564A - 一种脉冲加压烧结炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种脉冲加压烧结炉，包括烧结炉和脉冲加压装置，脉冲加压装置包括脉冲发生器、脉冲转换器、伺服阀、伺服油缸、力传感器、传感信号变送器，脉冲发生器连接脉冲转换器，伺服油缸开口处连接伺服阀，力传感器连接传感信号变送器，脉冲转换器、伺服阀和传感信号变送器均受烧结控制器连接，烧结炉包括炉体，炉体为圆筒型，炉体内中间位置设有模具，模具内部为烧结区，本发明的优点在于本发明由于采用脉冲电流发生器对待烧结材料进行等离子脉冲电流烧结，并利用伺服阀控制伺服油缸使上下压杆对冲加压，使压力成闭环控制，自动调节上下压杆的压力，能降低待烧结材料所需的烧结温度和烧结时间。
Description
技术领域
本发明涉及烧结压制设备领域，尤其涉及一种脉冲加压烧结炉。
背景技术
烧结是陶瓷等无机材料制备工艺的核心环节。在烧结过程中材料形成独有的晶型结构、颗粒尺寸、形貌以及位错、缺陷等物理和化学特征，从而使材料具备特有的性能。传统烧结炉的加热是依靠发热体将热能通过对流、传导或辐射方式传递至被加热物而使其达到某一温度，热量从外向内传递，烧结时间长，也很难得到细晶。脉冲烧结是近些年的新型烧结方法，该技术的主要特 点是对电极通入直流脉冲电流，瞬时产生放电等离子体，有效利用脉冲电流和颗粒自身发热产生的表面活化作用，实现材料的超快速致密化烧结，大大缩短了烧结时间，降低烧结温度，但是脉冲电流具有强烈的方向性和极性，导致烧结后的材料沿电流电场方向会出现性 能分布不均匀，影响材料的使用。研究表明目前的烧结设备所提供的压力均为恒定压力，恒定压力作用下颗粒难以滑移重排、气孔难以排出，在烧结过程中颗粒间易产生“硬团聚”，容易导致微观结构的不均匀现象，因此制约了烧结体致密化的程度和力学性能的提高，而且，烧结过程中粉体收缩、材料致密化的情况无法及时掌握，从而制约了高性能材料的烧结。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种脉冲加压烧结炉。
一种脉冲加压烧结炉，包括烧结炉和脉冲加压装置，脉冲加压装置包括脉冲发生器、脉冲转换器、伺服阀、伺服油缸、力传感器、传感信号变送器，脉冲发生器连接脉冲转换器，伺服油缸开口处连接伺服阀，力传感器连接传感信号变送器，脉冲转换器、伺服阀和传感信号变送器均受烧结控制器连接，烧结炉包括炉体，炉体为圆筒型，炉体内中间位置设有模具，模具内部为烧结区，烧结区下部为下压头及下压头固定座，下压头固定座下部连有下加压杆，烧结区的上部设有上压头，上压头连有上加压杆，模具外侧环绕设置有若干发热体，伺服油缸连接上加压杆和下加压杆，力传感器设置于上压头和下压头末端。
优选地，下加压杆和上加压杆分别连有伺服阀、伺服油缸，两者的加压频率相位差为180度。
优选地，上压头和下压头上设有位移检测装置。
优选地，烧结炉的内壁上设有双层水冷结构，双层水冷结构为双层的螺旋形水管。
优选地，模具外层设有保温层，保温层选用石墨碳毡。
优选地，烧结炉的侧壁上，在烧结区水平位置处设有观测窗，观测窗为石英玻璃，观测窗的外设有CCD电器耦合器相机。
优选地，烧结区设有测温装置，测温装置为光纤式双色红外测温仪，直接测量烧结区内部温度。
优选地，述烧结炉内部侧面设有超温保护热电偶。
优选地，发热体为等静压筒状石墨或者钼丝。
本发明的优点在于本发明由于采用脉冲电流发生器对待烧结材料进行等离子脉冲电流烧结，并利用伺服阀控制伺服油缸使上下压杆对冲加压，使压力成闭环控制，自动调节上下压杆的压力，能降低待烧结材料所需的烧结温度和烧结时间，促进待烧结材料的颗粒重排、粒子迁移及气孔排出，加速待烧结材料的体积收缩，使其能够快速致密化，消除气孔、微裂纹等缺陷，大大提高制品的烧结密度和性能，位移检测装置能限定烧结过程中上下压头的位移距离，保证产品在烧结区处于平衡位置，本发明可以广泛应用于制备高性能材料的烧结过程中，得到比传统烧结更好的晶相组织，性能更加优秀；
观测窗的外设有CCD电器耦合器相机，利用工业电器耦合相机能在高亮度的环境中捕捉图像，使烧结过程中的细节变化以更清楚的图像展示出来；
双层夹水套能利用水循环对炉体进行降温，减少炉体因为温度升高而产生的形变，提高产品质量，延长使用寿命；
测温装置采用光纤式双色红外测温仪，直接测量烧结区内部温度，数据直接且准确，方便***的控制；
本发明体积小，能和控制***配合形成高集成化的烧结***，能减少人工操作，更加安全。
附图说明
图1为本发明提出的一种脉冲加压烧结炉的结构示意图；
图2为本发明提出的一种脉冲加压烧结炉的上下压头结构示意图。
具体实施方式
参考图1-2，下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
一种脉冲加压烧结炉，包括烧结炉1和脉冲加压装置2，脉冲加压装置2包括脉冲发生器3、脉冲转换器4、伺服阀5、伺服油缸6、力传感器7、传感信号变送器8，脉冲发生器3连接脉冲转换器4，伺服油缸6开口处连接伺服阀5，力传感器7连接传感信号变送器8，脉冲转换器4、伺服阀5和传感信号变送器8均受烧结控制器9连接，烧结炉1包括炉体10，炉体10为圆筒型，炉体10内中间位置设有模具11，模具11内部为烧结区12，烧结区12下部为下压头13及下压头固定座14，下压头固定座14下部连有下加压杆15，烧结区12的上部设有上压头16，上压头16连有上加压杆17，模具11外侧环绕设置有若干发热体18，伺服油缸6连接上加压杆17和下加压杆15，力传感器7设置于上压头16和下压头13末端。
下加压杆15和上加压杆17分别连有伺服阀5、伺服油缸6，两者的加压频率相位差为180度，上下压头能上下交错冲击烧结区12的待烧结原料，使待烧结原料受力均匀平衡；
上压头16和下压头13上设有位移检测装置24，能检测烧结区13的上下位移，防止其中的待烧结原料变形太大；
烧结炉1的内壁上设有双层水冷结构19，双层水冷结构19为双层的螺旋形水管，利用水循环对炉体进行降温，减少炉体因为温度升高而产生的形变，提高产品质量，延长使用寿命；
模具11外层设有保温层20，保温层20选用石墨碳毡，保温性能佳，能保证熔炼时的温度稳定，减短抽真空时间；
烧结炉1的侧壁上，在烧结区12水平位置处设有观测窗21，观测窗21为石英玻璃，观测窗21的外设有CCD电器耦合器相机22，利用工业电器耦合相机能在高亮度的环境中捕捉图像，使烧结过程中的细节变化以更清楚的图像展示出来；
烧结区12设有测温装置23，测温装置为光纤式双色红外测温仪，直接测量烧结区12内部温度，数据直接且准确，方便***的控制；
烧结炉1内部侧面设有超温保护热电偶，能在温度过高时发出警报；
发热体18为等静压筒状石墨或者钼丝具有发热快，炉温均匀的特点；
本发明的优点在于本发明由于采用脉冲电流发生器对待烧结材料进行等离子脉冲电流烧结，并利用伺服阀控制伺服油缸使上下压杆对冲加压，使压力成闭环控制，自动调节上下压杆的压力，能降低待烧结材料所需的烧结温度和烧结时间，促进待烧结材料的颗粒重排、粒子迁移及气孔排出，加速待烧结材料的体积收缩，使其能够快速致密化，消除气孔、微裂纹等缺陷，大大提高制品的烧结密度和性能，位移检测装置能限定烧结过程中上下压头的位移距离，保证产品在烧结区处于平衡位置，本发明可以广泛应用于制备高性能材料的烧结过程中，得到比传统烧结更好的晶相组织，性能更加优秀；
本发明体积小，能和控制***配合形成高集成化的烧结***，能减少人工操作，更加安全。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种脉冲加压烧结炉，其特征在于，包括烧结炉（1）和脉冲加压装置（2），所述脉冲加压装置（2）包括脉冲发生器（3）、脉冲转换器（4）、伺服阀（5）、伺服油缸（6）、力传感器（7）、传感信号变送器（8），所述脉冲发生器（3）连接所述脉冲转换器（4），所述伺服油缸（6）开口处连接伺服阀（5），所述力传感器（7）连接所述传感信号变送器（8），所述脉冲转换器（4）、伺服阀（5）和传感信号变送器（8）均受烧结控制器（9）连接，所述烧结炉（1）包括炉体（10），所述炉体（10）为圆筒型，所述炉体（10）内中间位置设有模具（11），所述模具（11）内部为烧结区（12），所述烧结区（12）下部为下压头（13）及下压头固定座（14），所述下压头固定座（14）下部连有下加压杆（15），烧结区（12）的上部设有上压头（16），上压头（16）连有上加压杆（17），模具（11）外侧环绕设置有若干发热体（18），所述伺服油缸（6）连接上加压杆（17）和下加压杆（15），所述力传感器（7）设置于所述上压头（16）和下压头（13）末端。
2.根据权利要求1所述的一种脉冲加压烧结炉，其特征在于，所述下加压杆（15）和上加压杆（17）分别连有伺服阀（5）、伺服油缸（6），两者的加压频率相位差为180度。
3.根据权利要求1所述的一种脉冲加压烧结炉，其特征在于，所述上压头（16）和下压头（13）上设有位移检测装置（24）。
4.根据权利要求1所述的一种脉冲加压烧结炉，其特征在于，所述烧结炉（1）的内壁上设有双层水冷结构（19），所述双层水冷结构（19）为双层的螺旋形水管。
5.根据权利要求1所述的一种脉冲加压烧结炉，其特征在于，所述模具（11）外层设有保温层（20），所述保温层（20）选用石墨碳毡。
6.根据权利要求1所述的一种脉冲加压烧结炉，其特征在于，所述烧结炉（1）的侧壁上，在烧结区（12）水平位置处设有观测窗（21），观测窗（21）为石英玻璃，所述观测窗（21）的外设有CCD电器耦合器相机（22）。
7.根据权利要求1所述的一种脉冲加压烧结炉，其特征在于，所述烧结区（12）设有测温装置（23），测温装置为光纤式双色红外测温仪，直接测量烧结区（12）内部温度。
8.根据权利要求1所述的一种脉冲加压烧结炉，其特征在于，所述烧结炉（1）内部侧面设有超温保护热电偶。
9.根据权利要求1所述的一种脉冲加压烧结炉，其特征在于，所述发热体（18）为等静压筒状石墨或者钼丝。
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