一种低压加压烧结炉及其烧结工艺的制作方法

1.本发明涉及粉末冶金烧结领域，具体涉及一种低压加压烧结炉及其烧结工艺。


背景技术：

2.烧结炉是指使粉末压坯通过烧结获得所需的物理、力学性能以及微观结构的专用设备。目前，烧结工序中使用的烧结设备主要为链式烧结炉和加压式烧结炉，而许多种粉末冶金组件在烧结过程中需要持续稳定加压，而链式烧结炉的加压方式只能采用工装物理加压的方式，无法保证输出稳定的压力，这将大大影响烧结产品的质量。
3.鉴于此，本发明提出一种低压加压烧结炉与操作方法，旨在解决在烧结过程中对烧结件提供持续稳定压力的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种低压加压烧结炉，以解决上述现有技术中存在的问题，利用同步控制的四个步进电机通过滚珠丝杠将动力传递给加压板，从而达到烧结过程中对烧结件施加稳定压力的目的。
5.本发明的技术方案为：一种低压加压烧结炉，它包括箱体、加压及压力测定系统、烧结件固定机构，所述加压及压力测定系统包括步进电机、扭矩测试仪、滚珠丝杠、加压板、底板；箱体设计为矩形体，箱体一侧安装炉门，箱体内安装有支撑架，支撑架设计为矩形体形状，支撑架两侧还分别安装有电热丝，底板安装在支撑架的内部下端，步进电机设计有四组，每组步进电机下端驱动连接有扭矩测试仪，扭矩测试仪下端固定在箱体上面，每组扭矩测试仪下端驱动端贯穿箱体之后驱动连接有滚珠丝杠上端，四组滚珠丝杠下端分别旋转安装在底板的四角位置，所述加压板上端四角位置分别安装有丝母，四组滚珠丝杠靠近上端位置分别旋转穿过加压板上面对应角位置的丝母；所述烧结件固定机构位于在底板上面。
6.所述烧结件固定机构设计有四组，每组烧结件固定机构包括一级拉伸杆、二级拉伸杆、底座、拉伸杆固定块、手动锁紧轴和支撑板；底座安装在支撑板一侧的中间位置，一级拉伸杆和二级拉伸杆分别设计两个，两个一级拉伸杆的一端分别连接在一级横杆一侧靠近两端位置，两个一级拉伸杆的另一端分别对应伸缩滑动插入两个二级拉伸杆一端内部且两个二级拉伸杆该端部上面内侧位置分别开有螺纹孔，螺纹孔内分别旋有锁紧螺栓，两个二级拉伸杆的另一端分别连接在二级横杆一侧靠近两端位置，拉伸杆固定块安装在底座上端，一级横杆顶在拉伸杆固定块的内侧，一级横杆与拉伸杆固定块通过手动锁紧轴固定在一起；每组烧结件固定机构分别对应安装在支撑板的四周中间位置，形成对称的左右两组以及前后两组，支撑板放置在底板上面。
7.所述支撑板的四周中间位置分别开有凹槽，底座固定在凹槽内部。
8.所述拉伸杆固定块的内侧开有卡槽，一级横杆的外侧卡在卡槽内。
9.所述手动锁紧轴包括u型连接件、锁紧板、固定螺栓，u型连接件的口部一侧连接有锁紧板且另一侧靠近下端位置设计有螺纹孔，u型连接件两侧分别卡在一级横杆和拉伸杆固定块外侧，锁紧板压在以及横杆外侧，u型连接件的另一侧通过固定螺栓旋入螺纹孔压紧在拉伸杆固定块外侧。
10.所述一级横杆靠近锁紧板的一侧开有两个定位孔；所述锁紧板内侧设计有两个定位销，两个定位销分别对应插在两个定位孔内。
11.所述四组滚珠丝杠靠近上端的位置分别通过旋转机构固定在支撑架上端四角位置，所述旋转机构包括上环、下环和承磨环，上环下端内侧开有下环形台阶，下环上端内侧开有上环形台阶，承磨环的上端和下端分别卡在下环形台阶和上环形台阶内，上环和下环的一侧分别通过连接件固定在支撑架上端角部内侧位置；承磨环可旋转套在滚珠丝杠的螺纹上方的光轴外侧。
12.一种低压加压烧结炉的烧结工艺，具体步骤如下：步骤（1），将烧结件固定在烧结件固定机构中，若干烧结件叠加放置在支撑板上面，伸展一周的二级拉伸杆，控制二级横杆压在最下方的烧结件四周侧面，通过锁紧螺栓旋转锁紧一级拉伸杆与二级拉伸杆位置；步骤（2），打开炉门，将烧结件固定机构置入烧结炉内，位于加压板和底板之间，四个步进电机同步控制滚珠丝杠旋转带动加压板下降，加压板根据设计压力压在最上方的烧结件上面，通过四个扭矩测试仪时时监控压力，确保烧结时压力处于设定范围；步骤（3），关闭炉门，通过电热丝开始加热，在烧结炉控制面板上设定预定的烧结压力及烧结温度烧结工艺参数，即可对烧结件进行烧结。
13.本发明带来的有益效果有：主要应用在粉末冶金领域对压制成型的样坯进行烧结，其具备以下优点：（1）功能齐全，在对烧结件进行烧结时，可以在真空中进行烧结，也可以在惰性气体氛围下、还原性气体氛围下进行烧结；（2）工作效率高，可对压制样坯叠放如烧结件固定机构中，一次烧结多个样件；（3）可对烧结过程中的压制压力进行实时监测与控制，从而提高烧结件的质量。
附图说明
14.图1是本发明的立体结构以及局部剖视示意图。
15.图2是本发明的剖视示意图。
16.图3是本发明的烧结件固定机构示意图。
17.图4是本发明的烧结件固定机构的手动锁紧轴夹持的示意图。
18.图5是图4中的手动锁紧轴局部示意图。
19.图6是本发明的烧结件固定机构的一级拉伸杆处的示意图。
20.图7是本发明的烧结件固定机构的二级拉伸杆处的示意图。
21.图8是本发明的烧结件固定机构的拉伸杆固定块处的示意图。
22.图9是本发明的立体示意图。
23.图10是本发明的旋转机构的示意图。
具体实施方式
24.参照附图1-10，一种低压加压烧结炉，它包括箱体1、加压及压力测定系统、烧结件固定机构9，所述加压及压力测定系统包括步进电机2、扭矩测试仪3、滚珠丝杠4、加压板5、底板6；如图1-图2，箱体1设计为矩形体，箱体1一侧安装炉门，箱体1内安装有支撑架7，支撑架7设计为矩形体形状，支撑架7两侧还分别安装有电热丝8，底板6安装在支撑架7的内部下端，步进电机2设计有四组，每组步进电机2下端驱动连接有扭矩测试仪3，扭矩测试仪3下端固定在箱体1上面，每组扭矩测试仪3下端驱动端贯穿箱体1之后驱动连接有滚珠丝杠4上端，四组滚珠丝杠4下端分别旋转安装在底板6的四角位置，所述加压板5上端四角位置分别安装有丝母10，四组滚珠丝杠4靠近上端位置分别旋转穿过加压板5上面对应角位置的丝母10；所述烧结件固定机构9位于在底板6上面。
25.如图3-图8，所述烧结件固定机构9设计有四组，每组烧结件固定机构9包括一级拉伸杆91、二级拉伸杆92、底座93、拉伸杆固定块94、手动锁紧轴95、支撑板96、一级横杆97、二级横杆98、锁紧螺栓99；底座93安装在支撑板96一侧的中间位置，一级拉伸杆91和二级拉伸杆92分别设计两个，两个一级拉伸杆91的一端分别连接在一级横杆97一侧靠近两端位置，两个一级拉伸杆91的另一端分别对应伸缩滑动插入两个二级拉伸杆92一端内部且两个二级拉伸杆92该端部上面内侧位置分别开有螺纹孔，螺纹孔内分别旋有锁紧螺栓99，两个二级拉伸杆92的另一端分别连接在二级横杆98一侧靠近两端位置，拉伸杆固定块94安装在底座93上端，一级横杆97顶在拉伸杆固定块94的内侧，一级横杆97与拉伸杆固定块94通过手动锁紧轴95固定在一起；每组烧结件固定机构9分别对应安装在支撑板96的四周中间位置，形成对称的左右两组以及前后两组，支撑板96放置在底板6上面。所述支撑板底部可以设计定位销，底板上面设计对应的定位孔，两者配合，用来把支撑板固定在底板上面，确保烧结件烧结时稳定。
26.所述支撑板96的四周中间位置分别开有凹槽，底座93固定在凹槽内部。
27.所述拉伸杆固定块94的内侧开有卡槽941，一级横杆97的外侧卡在卡槽941内。
28.所述手动锁紧轴95包括u型连接件951、锁紧板952、固定螺栓953，u型连接件951的口部一侧连接有锁紧板952且另一侧靠近下端位置设计有螺纹孔954，u型连接件951两侧分别卡在一级横杆97和拉伸杆固定块94外侧，锁紧板952压在以及横杆外侧，u型连接件951的另一侧通过固定螺栓953旋入螺纹孔954压紧在拉伸杆固定块94外侧。该手动锁紧轴设计保证不同尺寸烧结件使用时，用于快速更换一级横杆、二级横杆、一级拉伸架和二级拉伸架。
29.所述一级横杆97靠近锁紧板952的一侧开有两个定位孔971；所述锁紧板952内侧设计有两个定位销972，两个定位销972分别对应插在两个定位孔971内。定位孔定位销设计防止固定不稳问题，可以快速定位，安全可靠。
30.如图2，图10，所述四组滚珠丝杠4靠近上端的位置分别通过旋转机构固定在支撑架7上端四角位置，所述旋转机构包括上环41、下环42和承磨环43，上环41下端内侧开有下环形台阶，下环42上端内侧开有上环形台阶，承磨环43的上端和下端分别卡在下环形台阶和上环形台阶内，上环41和下环42的一侧分别通过连接件固定在支撑架7上端角部内侧位置；承磨环43可旋转套在滚珠丝杠4的螺纹上方的光轴外侧。旋转机构设计确保滚珠丝杠稳定旋转。
31.本发明通过加压板对烧结件20施加指定的压力，进而提高烧结件20的质量；所述加压板由步进电机通过滚珠丝杠将动力传递给加压板，进而对烧结件20施加压力；所述加压板由四个步进电机同时提供动力，其最大加压压力为： n；每个步进电机都连接一个扭矩测试仪，用来对步进电机输出的扭矩进行测量，进而计算出当前情况下加压板对烧结件施加的压力，从而对加压烧结过程中烧结件受到的压力进行实时反馈；所述烧结件固定机构可以将多个同样的烧结件进行叠放，从而提高烧结效率；所述烧结件固定机构通过二级拉伸架以及端部的二级横杆对烧结件20进行横向定位，防止加压过程中发生横向位移；其中，将二级拉伸架调节至合适的位置后可旋转手动锁紧螺栓对二级拉伸杆进行固定，以满足对不同大小的烧结件进行固定的需求；本发明箱体上面还设计有进气口和出气口，用来烧结时抽真空或者通入惰性气体或还原性气体，防止烧结过程中烧结件与空气中的某种气体发生化学反应，确保烧结质量。本发明还设计有plc控制器，通过电性与步进电机、扭矩测试仪、安装在箱体上的热电偶进行控制连接，精准设定温度、压力，并能时刻监控，及时调整，确保低压加压恒温状态下进行烧结，提高产品质量。