专利名称：一种粉末冶金大制品旋转烧结炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种粉末冶金制品的烧结炉，特别是能使产品在烧结炉内由现 行的定位烧结法变为旋转烧结法的粉末冶金大制品旋转烧结炉。
背景技术：
目前生产的硬质合金大制品单重大，单件重量已达到150kg;直径大，大密
封环直径己达到600mm左右。随着硬质合金大制品在向各行各业的市场开拓， 如大轧辊、煤气管道的拉管模、化工行业的耐腐蚀密封环、大板坯等，其单件 重量将突破500kg，大型密封环直径需求在1000mm以上。对这些特大型的硬质 合金大制品如何烧结才能确保产品质量，成为了一个新的技术难题。现在所用 的粉末冶金大制品烧结炉有两种， 一种为真空烧结炉，另一种为过压烧结炉。 真空烧结炉在四周装有发热材料，而过压烧结炉则在左右及下部装有发热材料， 但两种烧结炉正对炉门的前后两端均没有发热体。因此，硬质合金大制品在烧 结过程中，它的各部位受热程度不同，导致压坯在烧结过程中出现液相的时间 不同，靠近发热体部位温度高，先出液相，而远离发热体处因压坯受热滞后， 出现液相的时间推迟，且钴在高温时有向高温自动迁移的性能，结果导致产品 内部组织结构及各项物理力学性能指标出现密度梯度、硬度梯度、强度梯度、 磁力梯度、粘结相分布不匀等致命缺陷，同时还引起产品几何形状的严重变形， 极大地影响了大制品硬质合金产品的使用性能及寿命，也影响了大制品硬质合 金制造的合格率，这些致命缺陷在烧结特大型制品时将更为突出。因此迫切需 要有一种全新的烧结炉，解决硬质合金大制品，特别是特大型制品烧结这个技 术难题，否则不可能生产制造出内部组织结构及各项物理力学性能均匀一致的
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发明内容
本发明的目的就是为了克服现有烧结炉烧结硬质合金大制品时存在的上述导致产品内部出现密度梯度、硬度梯度、强度梯度、磁力梯度、粘结相分布不 匀等致命缺陷，提供一种能使压坯在烧结过程中各部位受热均匀一致的粉末冶 金大制品旋转烧结炉，从而保证大制品硬质合金产品整件内部组织结构及各项 物理力学性能的均匀性。提高大制品硬质合金产品的使用性能及寿命，及大制 品硬质合金制造的合格率。
为实现上述发明目的，本发明提出了一种均匀连续地改变压坯在烧结炉烧 结过程中的位置，即由现行的定位烧结法变为不断转换压坯烧结位置的旋转烧 结法的全新设计理念，具体采用的技术方案是
本发明的粉末冶金大制品旋转烧结炉包括大腔体烧结炉的炉体，密封机构， 传动电机，变速机构。特别还包括置于大腔体烧结炉炉体的炉壳内的扁平发热 机构和置于发热机构的纵剖面为矩形的管状空间内的旋转机构。扁平发热机构 包括发热体，包裹在发热体外部的保温层和衬于发热体内部的内胆；旋转机构 包括通过若干根穿过发热机构的支柱固定在炉壳上的凹状圆形承重托盘，承重 托盘上端的环形盘壁上设置的固定圆弧形齿轮，外径略小于承重托盘环形盘壁 内径的圆形旋转大托盘，可从炉壳、发热机构和承重托盘的底盘中心轴孔中穿 过并与旋转大托盘的中心孔配合的传动轴，设置于承重托盘底盘内平面上的至 少两条与承重托盘中心轴同轴的环形导位槽，设置于旋转大托盘的底面上并与 环形导位槽的相对应的至少两组均匀对称分布的若干个承重球球窝， 一一对应 地放置在旋转大托盘底面上的承重球球窝内、并可在环形导位槽内自由滚动的 若干个承重球，若干个中心轴定位于旋转大托盘上相应的轴孔中、外侧壁上设 有与固定圆弧形齿轮啮合的齿轮的圆形装舟用带齿轮舟皿。设置于旋转大托盘 顶面上分别与各个带齿轮舟皿同中心轴且对应每个舟皿至少一条的小环形导位 槽，各个带齿轮舟皿底面均匀对称分布的至少一组与小环形导位槽相对应的若 干个小承重球球窝， 一一对应地放置在各个带齿轮舟皿底面上的小承重球球窝 内、并可在相对应的小环形导位槽内自由滚动的若干个小承重球。若干个带齿 轮舟皿沿固定圆弧形齿轮的圆周紧密排列并与其啮合，位于旋转大托盘中间的 带齿轮舟皿与外围的一个带齿轮舟皿啮合。
本发明的粉末冶金大制品旋转烧结炉在具体实施时，大腔体烧结炉可以制 作成大腔体真空烧结炉，也可以制作成大腔体过压(低压)烧结炉。本发明的粉末冶金大制品旋转烧结炉在具体实施时，承重托盘及其支柱、 旋转大托盘、装舟用带齿轮舟皿、承重球、传动轴、固定圆弧形齿轮、小承重 球均由碳纤维材料或石墨材料制成。
本发明的粉末冶金大制品旋转烧结炉在具体实施时，环形导位槽和小环形 导位槽的横截面可以制作成U形或V形。
本发明的优点在于提出并实施了一种均匀连续地不断转换压坯在烧结过程 中烧结位置的旋转烧结法的全新理念，彻底解决了采用现行的定位烧结法制备 硬质合金大制品时产品内部常出现的密度梯度、硬度梯度、强度梯度、磁力梯 度、粘结相分布不匀等技术问题，可极大地提高大制品硬质合金产品的使用性 能和寿命，及产品制造的合格率。
附图1为本发明粉末冶金大制品旋转烧结炉组装示意图； 附图2为本发明粉末冶金大制品旋转烧结炉的扁平发热机构结构示意图； 附图3为本发明粉末冶金大制品旋转烧结炉的旋转机构结构示意图； 附图4为本发明粉末冶金大制品旋转烧结炉的带齿轮舟皿的排列示意图。 具体实施方案
下面结合附图对本发明的粉末冶金大制品旋转烧结炉作进一部详细说明。
本发明的粉末冶金大制品旋转烧结炉主要包括大腔体烧结炉炉体，密封机 构，传动电机，变速机构，还包括特殊的扁平发热机构和旋转机构。扁平发热 机构和旋转机构均置于大腔体烧结炉炉体的炉壳1内，由发热机构包围形成的 是一个纵剖面为矩形的管状空间，旋转机构就安装在这矩形空间内。扁平发热 机构包括发热体2，包裹在发热体2外部的保温层3和衬于发热体2内部的内胆 4。旋转机构包括呈凹状的圆形承重托盘5，若干根(4-6根)支柱设置在它盘 底上的相应定位孔中，这些支柱穿过内胆4、发热体2、保温层3后再固定在炉 壳1上，从而使承重托盘5得以定位，并承担所有待烧结压坯的重量。承重托 盘5上端的环形盘壁上设有一圆弧形内齿轮(即固定圆弧形齿轮)11;它的底 盘中心开有内径略大于传动轴9外径的轴孔10，传动轴9可以自由地从轴孔10 中穿过承重托盘5的底盘，然后再穿过发热机构的内胆4、发热体2、保温层3 和炉壳l，并与变速机构连接；承重托盘5的底盘内平面上至少开有两条与其中心轴同轴的环形导位槽12，环形导位槽12的横截面为U形或V形，以利于支承 旋转人托盘6的承重球8能在这导位槽12内自由滚动。圆形旋转大托盘6的外
径略小于承重托盘5环形盘壁的内径，它的上顶面应略低于固定圆弧形齿轮11 的下底面；旋转大托盘6上设有中心孔，传动轴9与旋转大托盘6的中心孔配 合，并能平稳有力地带动旋转大托盘转动，而不会在该中心孔内滑动；旋转大 托盘6的底面上开有与承重托盘5上的环形导位槽12相对应的至少两组均匀对 称分布的承重球球窝13，所谓均匀对称分布是指对应每一条环形导位槽12有一 组(4 8个)承重球球窝13，这样，承重球8就可以一一对应地放置在旋转大 托盘6底面上的承重球球窝13内，承重球8就可以定位，并在导位槽12内自 由滚动，以确保旋转大托盘6的平稳运转。若干个圆形的装舟用带齿轮舟皿7 (为使图面清晰，附图1、 3仅画出了一个带齿轮舟皿7)的中心轴定位于旋转 大托盘6上的对应轴孔内，该中心轴可在轴孔中转动;带齿轮舟皿7的外侧壁 上设有与固定圆弧形齿轮11啮合的齿轮，装有硬质合金大制品压坯的石墨舟皿 就放置在带齿轮舟皿7上。为了使带齿轮舟皿7能平稳运转，釆用上述使旋转 大托盘6平稳运转相同的设计方案，即在旋转大托盘6顶面上对应于每个带齿 轮舟皿7设置至少一条小环形导位槽14，小环形导位槽14与对应的带齿轮舟皿 7同中心轴，小环形导位槽14的横截面也为U形或V形，每个带齿轮舟皿7底 面均匀对称地分布至少一组与小环形导位槽14相对应的若干个小承重球球窝 15，若干个小承重球16 —一对应地放置在各个带齿轮舟皿7底面上的小承重球 球窝15内，并可在相对应的小环形导位槽14内自由滚动。根据待烧结硬质合 金大制品的大小确定沿固定圆弧形齿轮11的整个圆周紧密设置带齿轮舟皿7的 个数，原则是每个沿圆周排列的带齿轮舟皿7都要与固定圆弧形齿轮11啮合， 而位于旋转大托盘6中间的1 N个不能与固定圆弧形齿轮11啮合的带齿轮舟 皿7应与沿固定圆弧形齿轮11的圆周排列的(即外围的)1个带齿轮舟皿7啮 合(如图4所示)。这样，当带齿轮舟皿7由旋转大托盘6带动旋转时，在固定 圆弧形齿轮ll的作用下，所有装舟用带齿轮舟皿7同时产生自转，即实现了对 炉内进行烧结的全部大制品压坯的均匀连续旋转换位烧结。
本发明的粉末冶金大制品旋转烧结炉可以制作成大腔体真空烧结炉，也可 以制作成过压(低压)烧结炉。
本发明的粉末冶金大制品旋转烧结炉的承重托盘5及其支柱、旋转大托盘6、装舟用带齿轮舟皿7、承重球8、传动轴9、固定圆弧形齿轮11和小承重球16 均由碳纤维材料或石墨材料制成。
本发明的粉末冶金大制品旋转烧结炉在实施过程中的工作程序是由旋转 烧结炉传动电机产生的动力经变速机构变速后传给传动轴9，传动轴9将旋转动 力传递给旋转大托盘6,使旋转大托盘6按待烧结的硬质合金大制品压坯设计的 工艺要求旋转，其压坯重量由承重托盘5承担。在旋转大托盘6旋转时使搁置 于带齿轮舟皿7上的被烧结的压坯从靠近发热体处向没有发热体处转动；由于 带齿轮舟皿7与固定圆弧形齿轮11相啮合，在旋转大托盘6旋转力的带动下， 带齿轮舟皿7同时产生自转，又使被烧结的压坯本身靠近发热体的一面向远离 发热体的一面旋转，从而实现炉内装的全部压坯都能得到均匀连续的旋转换位 烧结。
权利要求
1.一种粉末冶金大制品旋转烧结炉，包括大腔体烧结炉炉体，密封机构，传动电机，变速机构，其特征在于还包括置于大腔体烧结炉炉体的炉壳(1)内的扁平发热机构和置于发热机构的纵剖面为矩形的管状空间内的旋转机构，扁平发热机构包括发热体(2)，包裹在发热体(2)外部的保温层(3)和衬于发热体(2)内部的内胆(4)；旋转机构包括通过支柱固定在炉壳(1)上的凹状圆形承重托盘(5)，承重托盘(5)上端的环形盘壁上设置的固定圆弧形齿轮(11)，外径略小于承重托盘(5)环形盘壁内径的圆形旋转大托盘(6)，从炉壳(1)、发热机构和承重托盘(5)的底盘中心轴孔(10)中穿过并与旋转大托盘(6)的中心孔配合的传动轴(9)，设置于承重托盘(5)底盘内平面上的至少两条与承重托盘(5)中心轴同轴的环形导位槽(12)，设置于旋转大托盘(6)的底面上并与环形导位槽(12)相对应的至少两组均匀对称分布的若干个承重球球窝(13)，一一对应地放置在旋转大托盘(6)底面上的承重球球窝(13)内、并可在环形导位槽(12)内自由滚动的若干个承重球(8)，若干个中心轴定位于旋转大托盘(6)上的相应轴孔中、外侧壁上设有与固定圆弧形齿轮(11)啮合的齿轮的圆形装舟用带齿轮舟皿(7)，设置于旋转大托盘(6)顶面上且分别与各个带齿轮舟皿(7)同中心轴且对应每个舟皿至少一条的小环形导位槽(14)，各个带齿轮舟皿(7)底面上均匀对称分布的至少一组与小环形导位槽(14)相对应的若干个小承重球球窝(15)，一一对应地放置在各个带齿轮舟皿(7)底面上的小承重球球窝(15)内、并可在相对应的小环形导位槽(14)内自由滚动的若干个小承重球(16)，若干个带齿轮舟皿(7)沿固定圆弧形齿轮(11)的圆周紧密排列并与其啮合，位于旋转大托盘(6)中间的带齿轮舟皿(7)与外围的一个带齿轮舟皿(7)啮合。
2. 根据权利要求1所述的粉末冶金大制品旋转烧结炉，其特征在于所述的 大腔体烧结炉为大腔体真空烧结炉，或为大腔体过压烧结炉。
3. 根据权利要求1或2所述的粉末冶金大制品旋转烧结炉，其特征在于所 述的承重托盘(5)及其支柱、旋转大托盘(6)、装舟用带齿轮舟皿(7)、承重 球(8)、传动轴(9)、固定圆弧形齿轮(11)、小承重球(16)均由碳纤维材料 或石墨材料制成。
4. 根据权利要求1或2所述的粉末冶金大制品旋转烧结炉，其特征在于所 述的环形导位槽(12)、小环形导位槽(14)的横截面为U形或V形。
全文摘要
本发明公开了一种粉末冶金大制品旋转烧结炉，主要包括扁平发热机构和旋转机构。扁平发热机构包括保温层、发热体和内胆。旋转机构包括固定在炉壳上的凹状圆形承重托盘，承重托盘环形盘壁上的固定圆弧形齿轮，位于承重托盘内的旋转大托盘，从承重托盘中心轴孔中穿过的旋转大托盘传动轴，设置于承重托盘内底盘上的环形导位槽和旋转大托盘底面上的承重球球窝，位于承重球球窝内并在环形导位槽内滚动的承重球，定位于旋转大托盘上且与圆弧形齿轮啮合可以自转的的带齿轮舟皿。本发明实现了压坯在烧结过程中的旋转换位烧结，解决了现行的定位烧结法制备硬质合金大制品时产品内部易出现密度梯度、硬度梯度、强度梯度、磁力梯度、粘结相分布不匀等问题。
文档编号F27B9/08GK101303195SQ200810031710
公开日2008年11月12日 申请日期2008年7月8日 优先权日2008年7月8日
发明者伍文辉, 刘建辉, 王力民, 肖可俊, 劼 董, 董爱国 申请人:株洲硬质合金集团有限公司