真空脱脂烧结成型方法与流程

本发明涉及工业用炉
技术领域：
，尤其涉及一种真空脱脂烧结成型方法。
背景技术：
：常规脱蜡工艺是在炉体外设置立式或卧式捕蜡罐，卧式捕蜡罐直接连接炉壁下部并与立式捕蜡罐相连，立式捕蜡罐一侧连接了真空泵组。在烧结过程中，真空泵持续对炉体抽真空；炉体内温度上升，粘结剂及成型剂逐渐气化，并由真空泵组抽出，并通过冷却系统凝结在捕蜡罐内。传统脱蜡设备虽然能将大部分的粘结剂或成型剂收纳到捕蜡罐中，但由于粘结剂或成型剂在高温炉体内是以气体的形式存在，但炉壁内侧设置有冷却防水层，会导致部分粘结剂或成型剂在还未被抽入捕蜡罐中时就在炉壁上凝固，这样不但对炉体造成污染，并且有可能影响下一次产品烧结的质量。技术实现要素：本发明的主要目的是提供一种真空脱脂烧结成型方法，旨在解决烧结工艺时脱蜡阶段产生的蒸气蜡清除不彻底引起的炉体污染和烧结质量低的问题。为实现上述目的，本发明提出的真空脱脂烧结成型方法，实施所述真空脱脂烧结成型方法的真空脱脂烧结系统包括真空脱脂烧结炉和捕蜡罐组，所述真空脱脂烧结炉包括炉筒体、设置于所述炉筒体内的由隔热层围设形成的所述有效加热区、由所述隔热层与所述炉筒体的内壁形成的所述溢散区、以及贯穿所述隔热层和所述炉筒体的捕蜡管道，所述捕蜡管道的一端连通所述有效加热区，所述捕蜡管道的另一端连通所述捕蜡罐组，所述真空脱脂烧结成型方法包括：1)上料：将待烧结的坯料放入所述真空脱脂烧结炉的有效加热区内：2)抽真空：对所述真空脱脂烧结炉和所述捕蜡罐组进行抽真空处理，直至到达设定压力值；3)脱脂：向所述真空脱脂烧结炉内通入载流气体，按照预设的脱脂升温曲线进行升温并抽真空，并检测所述溢散区的气压和所述捕蜡罐组的气压，并根据所述溢散区的气压与所述捕蜡罐组的气压的差值调节所述载流气体的流量和调节所述捕蜡罐组的真空度，以使得所述溢散区的气压与所述捕蜡罐组的气压的差值保持在设定压差范围内，所述有效加热区内产生的蒸气蜡跟随所述载流气体经所述捕蜡管道进入所述捕蜡罐组内；4)高温烧结；5)冷却。优选地，在所述脱脂阶段，所述溢散区的气压大于所述捕蜡罐组的气压，且所述设定压差范围为10k帕～30k帕。优选地，所述真空脱脂烧结系统包括真空泵组，所述真空泵组的一端与所述捕蜡罐组连通，并通过所述捕蜡罐组对所述炉筒体进行抽真空处理，所述真空泵组的另一端与所述炉筒体连接，并向所述炉筒体内通入气体，通过调节所述真空泵组的阀门大小调节所述捕蜡罐组的真空度。优选地，所述脱脂升温曲线为：以1～5℃/min的升温速率从室温加热至500～600℃，并保温1～2小时。优选地，在所述抽真空阶段，所述设定压力值为5帕～20帕。优选地，在所述高温烧结阶段，当所述脱脂阶段结束之后，以5～20℃/min的升温速率1100～1500℃，保温1～2小时。优选地，在所述高温烧结阶段还包括，当所述脱脂阶段结束之后，停止通入载流气体，并抽真空至目标压力值后，通入预设流量的保护气体。优选地，所述载流气体为惰性气体、氢气或氮气中一种。本发明真空脱脂烧结成型方法的脱脂阶段中，按照预设的脱脂升温曲线进行升温并抽真空，检测溢散区的气压与捕蜡罐组的气压，当溢散区的气压和捕蜡罐组的气压的差值达到设定值时，向真空脱脂烧结炉内通入载流气体，有效加热区内产生的蒸气蜡跟随载流气体经捕蜡管道进入捕蜡罐组内。在本技术方案中，在脱脂阶段，有效加热区内的气体包括载流气体和蒸气腊，由于蒸气蜡的产生使得有效加热区即捕蜡罐组内的压力不断变化，通过控制溢散区和有效加热区的气压的差值在一定范围内，能够使得有效加热区内的蒸气蜡能够不经过炉筒体的内壁直接进入捕蜡罐内，相比现有技术，蒸气蜡收集效果更好，且进一步降低了蒸气蜡凝固在炉筒体的内壁上机率，能够有效减小对炉体的污染，降低对下一次坯料烧结质量的影响。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一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本发明实施例中真空脱脂烧结成型方法的流程图；图2为本发明实施例中真空脱脂烧结系统的示意图；图3为本发明实施例中真空脱脂烧结炉的剖视图。附图标号说明：标号名称标号名称100真空脱脂烧结炉201卧式捕蜡罐110炉筒体202立式捕蜡罐111隔热层300真空泵组112有效加热区400压差控制装置113溢散区500冷却装置114捕蜡管道600变压器200捕蜡罐组700控制柜本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。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的一部分实施例，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作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。需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。请参照图1、图2和图3，实施本发明真空脱脂烧结成型方法的真空脱脂烧结系统，包括真空脱脂烧结炉100和捕蜡罐组200，真空脱脂烧结炉100包括炉筒体110、设置于炉筒内的的由隔热层111围设形成的有效加热区112、由隔热层111与炉筒体110的内壁形成溢散区113、以及贯穿隔热层111和炉筒体110的捕蜡管道114，捕蜡管道114的一端连通有效加热区112，捕蜡管道114的另一端连通捕蜡罐组200，参见图1，真空脱脂烧结成型方法包括：1)上料：将待烧结坯料放入真空脱脂烧结炉100的有效加热区112内：需要说明的是，隔热层111的材质优选为碳毡，或者其他高温隔热材料诸如多晶莫来石纤维和刚玉。炉筒体110内通过设置隔热层111，能够将炉筒内的空间分割形成有效加热区112和溢散区113，在有效加热区112内设置发热体和用于承放待烧结坯料的托架。炉筒体110上设置有进气通道，经进气通道进入的气体经溢散区113溢散达到有效加热区112。隔热层111的设置能够将热量隔绝在有效加热区112内，溢散区113的设置能够将进入有效加热区112的气体均匀化。可以理解的是，隔热层111具有一定的孔隙，能够用于气体的进出，同时，由于隔热层111的存在使得溢散区113和有效加热区112之间能够存在一定的压差。2)抽真空：对真空脱脂烧结炉100和捕蜡罐组200进行抽真空处理，直至到达设定压力值；真空脱脂烧结系统还包括真空泵组300，真空泵组300的一端与捕蜡罐组200连通，并通过捕蜡罐组200对炉筒体110进行抽真空处理，直至达到设定压力值，优选地，设定压力值为5帕～20帕，例如8帕、10帕、15帕、18帕等。需要说明的是，捕蜡罐组200包括依次连接的卧式捕蜡罐201和立式捕蜡罐202，且卧式捕蜡罐201靠近真空脱脂烧结炉100设置，并位于真空脱脂烧结炉100的下方，压差控制装置400检测卧式捕蜡罐201内的气压，立式捕蜡罐202与真空泵组300连接。抽真空时，关闭真空脱脂烧结炉100的进气通道并启动真空泵组300，真空泵组300对立式捕蜡罐202、卧式捕蜡罐201和真空脱脂烧结炉100进行抽真空处理。可以理解的是，抽真空时，有效加热区112内的空气先于溢散区113的空气抽完，即有效加热区112先于溢散区113达到负压。3)脱脂：向真空脱脂烧结炉100内通入载流气体，按照预设的脱脂升温曲线进行升温并抽真空，检测溢散区113的气压和捕蜡罐组200的气压，并根据溢散区113的气压与捕蜡罐组200的气压的差值调节载流气体的流量和捕腊罐组200的真空度，以使得溢散区113的气压与捕蜡罐组200的气压的差值保持在设定压差范围内，有效加热区112内产生的蒸气蜡跟随载流气体经捕蜡管道114进入捕蜡罐组200内；真空脱脂烧结系统还包括压差控制装置400，压差控制装置400与炉筒体110连接并检测溢散区113的气压，压差控制装置400还与捕蜡罐组200连接并检测捕蜡罐组200的气压。真空泵组300的一端与捕蜡罐组200连通，真空泵组300的另一端与炉筒体110连接，并向炉筒体110内通入气体抽真空之后，边升温边脱脂。首先向真空脱脂烧结炉100内通入载流气体，并按照预设的脱脂升温曲线进行升温，同时抽真空。随着有效加热区112内的温度升高，待烧结坯料中的成型剂或粘接剂等从待烧结坯料中溢出来形成蒸气蜡。蒸气蜡的产生使得有效加热区112内的气压升高，当出现有效加热区112内的气压大于溢散区113内的气压时，会出现蒸气蜡逆流至溢散区113内的情况，从而出现蒸气腊凝固在炉筒体111上，污染炉体。因此，有必要维持溢散区113的气压大于有效加热区112内的气压。具体地，检测溢散区113的气压和捕蜡罐组200的气压，并根据溢散区113的气压与捕蜡罐组200的气压的差值调节载流气体的流量和/或调节捕蜡罐组200的真空度，以使得溢散区113的气压与捕蜡罐组200的气压的差值保持在设定压差范围内。可以通过调节真空泵组300的阀门大小调节捕蜡罐组200的真空度。当溢散区113的气压过大时，即说明溢散区113的气压远大过有效加热区112的气压，此时溢散区113内在载流气体的扩散速度快，载流气体经隔热层111进入有效加热区112后，带动蒸气蜡快速经捕蜡管道114进入捕蜡罐组200内，此时由于载流气体的流速过大使得载流气体的利用率降低，造成载流气体的浪费，对应需要减小载流气体的流量并降低捕蜡罐组200的真空度。当溢散区113的气压过小，即有效加热区112的气压过大时，此时可能会出现载流气体不能扩散至有效加热区112内或者扩散速度很慢，甚至出现蒸气蜡扩散至溢散区113的情况，导致脱蜡不充分，对应需要增加载流气体的流量并提高捕蜡罐组200的真空度。因此，应将溢散区113的气压和捕蜡罐组200的气压之间的差值处于合理范围内。在本实施例中，设定压差范围为10k帕～30k帕。优选地，真空泵组300为罗茨真空泵组300，压差控制装置400包括第一压力检测装置和第二压力检测装置，第一压力检测装置检测溢散区113的气压，第二压力检测装置用于检测捕蜡罐组200的气压。更进一步地，第一压力检测装置为电接点真空压力计，第二压力检测装置为差压变送器。此外，压差控制装置400还包括控制器，控制器与第一压力检测装置和第二压力检测装置连接，并获取第一压力检测装置和第二压力检测装置的测量值，判断二者的差值大小，并控制载流气体的流量和捕蜡罐组200的真空度使得第一压力检测装置和第二压力检测装置的测量值的差值满足设定压差范围。进一步地，真空脱脂烧结系统还包括变压器600和控制柜700，变压器600用于稳定并控制整个系统的电压，控制柜700用于控制整个系统的运行，诸如通断电等。载流气体为惰性气体、氢气或氮气中一种或多种。需要说明的是，蒸气蜡是指待烧结坯料中的成型剂和粘接剂等有机物质在高温下挥发形成的气态物质。此外，由于有效加热区112与捕蜡罐组200通过捕蜡通道连通，因此捕蜡罐内的气压与有效加热区112的气压相当。4)高温烧结；在脱脂阶段，待烧结坯料中的成型剂和粘接剂已经冷凝在捕蜡罐组200中的冷凝棒上。此时，按照设定的烧结升温曲线，在脱脂阶段结束后，以5～20℃/min的升温速率1100～1500℃，保温1～2小时。并且，当脱脂阶段结束之后，停止通入载流气体，并抽真空至一定负压值后，通入预设流量的保护气体，以防止待烧结坯料被氧化。保护气体可以是氮气。5)冷却。真空脱脂烧结系统还包括冷却装置500，炉筒体110的内壁、捕蜡罐组200的捕蜡罐的内壁上设置有冷却流道，冷却流道内设置有冷却液，冷却液在冷却装置500的作用下在炉筒体110的内壁、捕蜡罐的内壁以及冷却装置500内循环流动。待高温烧结阶段结束之后，待烧结坯料烧结致密形成成型坯料。对成型坯料进行冷却，以取出成型坯料。在一具体实施例中，成型坯料成型后随炉冷，通过冷却装置500进行冷却。在其他实施例中，还可以在炉筒体110上设置气体循环通道和热交换器，将炉筒体110内的气体抽出并经热交换器之后重新通入炉筒体110内，以加快热量的散发。本实施例的技术方案中，在脱脂阶段，有效加热区112内的气体包括载流气体和蒸气腊，由于蒸气蜡的产生使得有效加热区112即捕蜡罐组200内的气压不断变化，通过控制溢散区113和有效加热区112的气压的差值在一定范围内，能够使得有效加热区112内的蒸气蜡能够不逆流至溢散区113内而是直接镜捕蜡管道114进入捕蜡罐组200内，相比现有技术，蒸气蜡收集效果更好，且进一步降低了蒸气蜡凝固在炉筒体的内壁上机率，能够有效减小对炉体的污染，降低对下一次坯料烧结质量的影响。下面提供本发明实施例中真空脱脂烧结成型方法的具体实施例。具体实施例1：1)上料：将待烧结的铝合金坯料放入真空脱脂烧结炉100的有效加热区112内：2)抽真空：对真空脱脂烧结炉100和捕蜡罐组200进行抽真空处理，直至压力值为6帕；3)脱脂：向真空脱脂烧结炉100内通入惰性气体，按照2℃/min的升温速率从室温加热至500℃，并保温1小时，同时抽真空。检测溢散区113的气压和捕蜡罐组200的气压，并调节惰性气体的流量和调节捕蜡罐组的真空度以使得溢散区113的气压与捕蜡罐组200的气压的差值保持在15千帕，有效加热区112内产生的蒸气蜡跟随惰性气体经捕蜡管道114进入捕蜡罐组200内；4)高温烧结；以5℃/min的升温速率继续升温至1300℃，并保温1小时。5)冷却。随炉冷却至室温，取出铝合金成型件。具体实施例2：1)上料：将待烧结的氧化铝坯料放入真空脱脂烧结炉100的有效加热区112内：2)抽真空：对真空脱脂烧结炉100和捕蜡罐组200进行抽真空处理，直至压力值为10帕；3)脱脂：向真空脱脂烧结炉100内通入氮气气体，按照4℃/min的升温速率从室温加热至600℃，并保温1.5小时，同时抽真空。检测溢散区113的气压和捕蜡罐组200的气压，并调节氮气的流量和调节捕蜡罐组的真空度以使得溢散区113的气压与捕蜡罐组200的气压的差值保持在20千帕，有效加热区112内产生的蒸气蜡跟随氮气经捕蜡管道114进入捕蜡罐组200内；4)高温烧结；以10℃/min的升温速率继续升温至1450℃，并保温2小时。5)冷却。随炉冷却至室温，取出氧化铝成型件。具体实施例3：1)上料：将待烧结的不锈钢坯料放入真空脱脂烧结炉100的有效加热区112内：2)抽真空：对真空脱脂烧结炉100和捕蜡罐组200进行抽真空处理，直至压力值为15帕；3)脱脂：向真空脱脂烧结炉100内通入惰性气体，按照2℃/min的升温速率从室温加热至500℃，并保温1小时，同时抽真空，检测溢散区113的气压和捕蜡罐组200的气压，并调节惰性气体的流量和调节捕蜡罐组的真空度以使得溢散区113的气压与捕蜡罐组200的气压的差值保持在25千帕，有效加热区112内产生的蒸气蜡跟随氮气经捕蜡管道114进入捕蜡罐组200内；4)高温烧结；以15℃/min的升温速率继续升温至1200℃，并保温1小时。5)冷却。随炉冷却至室温，取出不锈钢成型件。以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页12