专利名称：感应式加热快速成膜处理装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及对导电类材质的工件以感应方式快速加热升温的加热-控温系统和工件输送装置，特别适用于硅钼棒、硅碳棒以及Fe-Cr-Al系等电热棒的局部加热和表面氧化成膜处理等。
背景技术：
通常，为了使硅钼棒、硅碳棒以及Fe-Cr-Al系等电热棒能够在大气环境下使用，要通过加热氧化处理在其表面形成致密的氧化膜保护层，从而提高此类发热体的耐氧化寿命。特别是硅钼棒，由于其存在有致命的低温氧化弱点(这往往是导致硅钼棒寿命短的根本原因)，所以在高质量硅钼棒的生产工艺中要进行冷端的高温氧化成膜处理(RIKEN CORPORATION技术资料Cat.No.1997-10-PX-S)，以保证其表面形成致密的氧化物保护膜，提高硅钼棒发热体冷端的抗低温氧化寿命。
对于硅钼棒冷端棒材现在常采用的加热氧化成膜处理方法有两种。一种是将冷端棒材批量排布在热处理炉内，通过将炉温升至一定温度进行保温的方法来达到氧化成膜的目的。这种方法的优点是操作简单适用于批量生产，缺点是由于排布不当会使本来直线度很好的棒材变弯，成膜后还需追加矫直处理工艺，造成工艺复杂化和高成本。而且用这种方法成膜时，多层排布的棒材间相互接触，会导致表面膜的不均匀，影响商品的外观形象。另一种方法是利用电极将棒材两端夹持，通过通电自行电阻加热使棒材升至一定温度达到氧化成膜的目的。这种方法的优点是形成的氧化膜比较均匀、细腻、干净，缺点是由于整根棒材都要加热，耗电量大，处在高温的棒材会因其自重而产生弯曲变形和伸长，影响产品质量。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一套感应式加热快速成膜处理装置，利用感应加热原理局部加热工件至致密氧化膜形成温度，通过工件输送装置使工件逐次被加热氧化，形成连续致密而且均匀的氧化物保护膜。通过本实用新型的实施，可以克服以往两种加热成膜方法的缺点，简单、高效地对发热体棒材进行局部加热和表面氧化成膜处理。
本实用新型是以下述方式实现的感应式加热快速成膜处理装置主要由两部分组成一部分是快速感应加热系统，本系统特点在于红外探测仪通过反馈系统可以达到自动调整高频加热系统的输出功率，从而能够自动并且稳定地控制工件的加热温度；另一部分是工件输送系统，本系统的特点在于该机构的下夹板采用滚珠丝杠传动，步进电机驱动，无级变速，而上夹板则通过固定杆与下夹板相联接，这样不仅能够使工件以适当的速度做上下运动，而且可以适应不同长度的工件的处理，从而实现工件的连续加热；为了使工件能够均匀受热，机构中采用无级变速的回转工作台可以使工件以适当的速度自身旋转。
工作的时候，首先根据要处理工件的长度，通过调整上夹板在固定杆上的位置，使上、下夹板保持适当距离，然后将工件通过感应线圈，经过卡盘固定，在启动加热系统之前，通过控制柜使丝杠运转，使感应线圈的位置位于工件的一端，然后开启加热设备，利用红外温度探测仪控制设备输出功率，并且通过其反馈系统使工件温度保持稳定，接着开启回转工作台使工件以一定速度转动，当工件保温一定时间后，启动丝杠运动系统，使工件以适当的速度上升或下降，当工件加热处理完毕后，关闭加热开关，打开上(下)夹板卡盘，通过控制丝杠运动，使下(上)夹板带动工件从感应线圈退出，取下工件即可。本实用新型的优点显而易见的(1)可根据工件的材质和尺寸不同，其升温-控温系统的功率，能量输出端的线圈及夹持工件的卡盘和夹板均能通过调整与工件相对应。
(2)对工件加热温度的控制是通过红外温度探测仪采集工件表面温度，通过信息反馈与设定值比较，调整输出功率以保证被加热工件表面温度的一致性。
(3)通过控制工件输送装置可以调整工件的上下运动和自旋转运动的速度，从而通过局部加热完成对整个工件实施连续、均匀的加热过程。
图1为工件快速加热处理设备的主视图；图2为工件快速加热处理设备的俯视图。
1-高频加热-控温系统、2-感应线圈、3-工件、4-可拆卸卡盘、5-回转工作台、6-导轨、7-下夹板、8-丝杠、9-上夹板固定杆、10-控制柜、11-紧固螺钉、12-上夹板、13-红外温度探测仪
具体实施方式
如图1、2所示，该装置主要有两部分组成一部分是由高频加热电源和控温系统1和感应线圈2及红外温度探测仪13组成的快速感应加热系统；另一部分是由上夹板12、紧固螺钉11、下夹板7、工件3、卡盘4、回转工作台5、导轨6、丝杠8、上夹板固定杆9及控制柜10组成的工件输送系统。在加热系统中，感应线圈由铜管制作，内通冷却水，并通过铜板电极与高频电源相连，红外温度探测仪则通过信息反馈系统与高频加热电源和控温装系统连接，实现高频电源的功率输出自动调节；在工件输送系统中，丝杠8连接无级调速电机控制，无级调速电机由控制柜10调控，下夹板7通过导孔和螺纹与导轨6和丝杠8连接，由丝杠控制其上下运动。回转工作台5由无级调速电机控制，卡盘4与回转工作台活性连接，上夹板12通过导孔和紧固螺钉11和导轨(6)与上夹板固定杆9连接，其中固定杆9与下夹板7固定连接，通过紧固螺钉可以调节上夹板在固定杆上的位置，从而可以调控上下夹板之间距离，以适应不同长度工件的需要。
利用本实用新型提供的快速加热膜装置具体使用方法如下利用振荡功率为30KW、振荡频率为0.3～0.5MHz、感应线圈为10匝，内径为φ30mm的高频快速加热设备将直径为φ18mm、长度为700mm的MoSi2棒材在由上至下局部加热至1500℃左右进行氧化成膜处理，工件的表面温度误差为＜±5℃，基本保持稳定，工件转动速度为1.11弧度/s，工件上下运动速度为2mm/s。通过对工件切断取样研磨后测试得知，在工件表面形成了厚度约30μm的致密氧化膜。由此可知，通过调整工件运动速度可以控制工件表面膜厚度和工件处理速度。
权利要求1.一种感应式加热快速成膜处理装置，共特征在于(a)由快速感应加热系统和工作输送系统二部份组成；(b)所述的快速感应加热系统是由高频加热电源和控温系统(1)，感应线圈(2)和红外温度探测仪(13)组成，感应线圈(2)通过铜板与高频加热电源和控温系统(1)相连；红外温度探测仪通过信息反馈系统与高频加热电源和控温系统(1)连接的；(c)所述的工作输送系统中的丝杠(8)连接无级调速电机，下夹板(7)通过导孔和螺纹与导轨(6)和丝杠(8)连接；卡盘(4)与回转工作台(5)连接；上夹板(12)和导轨(6)与固定杆(9)连接，固定杆(9)与下夹板(7)固定连接。
2.按权利要求1所述的感应式加热快速成膜处理装置，其特征在于所述的丝杠(8)通过相连接的无级调速电机电控制柜(10)调控。
3.按权利要求1所述的感应式加热快速成膜处理装置，其特征在于上夹板(12)与导轨(6)和固定杆(9)是通过导轨和紧固螺钉(11)连接的。
4.按权利要求1所述的感应式加热快速成膜处理装置，其特征在于所述的下夹板(7)与丝杠控制其上下运动。
5.按权利要求1所述的感应式加热快速成膜处理装置，其特征在于上夹板(12)和下夹板(7)之间的距离的调控是通过紧固螺钉(11)调节上夹板(12)在固定杆(9)上的位置。
专利摘要本实用新型涉及一种感应式加热快速成膜处理装置，其特征在于它由感应加热快速升温－控温系统部分和工件输送装置部分构成，所述的快速感应加热系统是由高频加热电源和控温系统，感应线圈和红外温度探测仪组成，感应线圈通过铜板与高频加热电源和控温系统相连；红外温度探测仪通过信息反馈系统与高频加热电源和控温系统连接的；所述的工作输送系统丝杠连接无级调速电机，下夹板通过导孔和螺纹与导机和丝杠连接；上夹板和导轨与固定杆连接，固定杆与下夹板固定连接。通过对工件输送装置的控制和调整能够使工件以适当的速度一边自旋转一边由下至上(或由上至下)运动，从而通过局部加热完成对整个工件实施连续、均匀的加热过程，实现逐次对工件表面进行热处理。
文档编号H05B3/10GK2626172SQ03231428
公开日2004年7月14日 申请日期2003年5月21日 优先权日2003年5月21日
发明者江莞, 何树先, 徐洪发, 沈贵高 申请人:中国科学院上海硅酸盐研究所, 苏州吴中区苏城电器厂