一种具有异形石墨盒的均匀气氛烧结炉

1.本发明涉及烧结技术领域，具体而言，涉及一种具有异形石墨盒的均匀气氛烧结炉。


背景技术：

2.在烧结工业生产中，通常采用烧结炉子对硬质合金和陶瓷材料等需要烧结的物件进行烧结作业。现有的烧结炉通常会在炉体的两端设置有供待烧结物件取放的开口，烧结炉受其结构特性以及密封性的影响，可能会导致在烧结腔内的高温气体从两端泄露，同时外界的低温气体也可能进入烧结炉内，从而使得烧结炉两端的温度低、中间温度高，导致烧结炉内气氛场以及温度场分布不均匀，严重影响了烧结物件的烧结质量。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种具有异形石墨盒的均匀气氛烧结炉，其能够提供均匀温度场和气氛场的烧结空间。
4.本发明的实施例可以这样实现：
5.第一方面，本发明提供一种具有异形石墨盒的均匀气氛烧结炉，包括：
6.第一壳体；
7.第二壳体，所述第二壳体设置于所述第一壳体内，且所述第二壳体的外侧壁与所述第一壳体的内侧壁之间形成预热空间，所述第二壳体具有烧结空间，所述烧结空间用于容置烧结工件；所述第二壳体呈圆筒状，且所述第二壳体中部的直径小于所述第二壳体两端的直径；
8.加热件，所述加热件至少部分设置于所述预热空间，用于加热气体并将加热的所述气体输送至预热空间，以使所述气体从所述预热空间渗透至所述烧结空间内。
9.在可选的实施方式中，所述第二壳体的直径由所述第二壳体的中部至所述第二壳体的两端的方向逐渐增大。
10.在可选的实施方式中，所述加热件包括加热管和进气管；
11.所述加热管设置于所述预热空间内，所述加热管开设有出气孔；
12.所述进气管的一端伸出所述第一壳体，另一端伸入至所述预热空间内并与所述加热管连通，所述进气管用于向所述加热管通入气体，以使所述气体经所述加热管以及所述出气孔进入所述预热空间，并从所述预热空间经所述第二壳体渗透至所述烧结空间内。
13.在可选的实施方式中，所述加热管的数量包括多个，所述多个加热管环设于所述第二壳体外并位于所述第一壳体内，所述多个加热管与所述第一壳体同轴设置；
14.所述多个加热管与所述第二壳体偏心设置，且在同一截面上所述第二壳体的圆心的高度在竖直方向上低于所述多个加热管所在的圆心。
15.在可选的实施方式中，所述加热管呈u型，所述加热管包括对称设置且相互连通的加热段和出气段，所述加热段的另一端与所述进气管连通，所述出气段的另一端封闭，所述
加热段内设置有与所述加热段等长的加热棒，所述出气孔开设于所述出气段，所述出气孔与所述预热空间连通。
16.在可选的实施方式中，所述出气孔的数量包括多个，所述多个出气孔沿所述出气段的延伸方向等间隔设置，且所述多个出气孔均朝向所述第二壳体。
17.在可选的实施方式中，所述进气管包括进气段、环形段和连接段，所述进气段的一端伸出所述第一壳体外，另一端与所述环形段连通，所述环形段设置有电极，所述环形段分别通过多个所述连接段与所述加热段连通，并使得所述电极与所述加热棒连接。
18.在可选的实施方式中，所述进气管的数量包括两个，两个所述进气管分别设置于所述第二壳体的两端，位于两端的两个所述进气管的多个所述连接段交错设置，相邻的两个所述加热管分别与位于两端的两个所述进气管连接。
19.在可选的实施方式中，所述具有异形石墨盒的均匀气氛烧结炉还包括收蜡口，所述收蜡口依次穿过所述第一壳体和所述第二壳体，所述收蜡口与所述烧结空间连通，用于排出烧结过程中产生的蜡气；
20.所述具有异形石墨盒的均匀气氛烧结炉还包括载物台，所述载物台设置于所述烧结空间内，在所述载物台的底壁与所述第二壳体的内侧壁之间形成沉积区域，所述收蜡口与所述沉积区域对应。
21.在可选的实施方式中，所述收蜡口的数量包括至少两个，至少两个所述收蜡口分别与靠近所述第二壳体两端的部位连接。
22.本发明实施例提供的具有异形石墨盒的均匀气氛烧结炉的有益效果包括：通过第二壳体中部的直径小于第二壳体两端的直径，可使得在第二壳体的烧结空间内的两端容置更多的高温气体，可有效缓解由于炉壳的前、后炉门密封性不好而引起的烧结空间内的两端温度低、中间温度高的情况，从而提高烧结空间内温度场和气氛场的均匀性，并提高了烧结工件的烧结质量。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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获得其他相关的附图。
24.图1为本发明实施例提供的具有异形石墨盒的均匀气氛烧结炉第一视角结构示意图；
25.图2为本发明实施例提供的具有异形石墨盒的均匀气氛烧结炉第二视角结构示意图；
26.图3为本发明实施例提供的具有异形石墨盒的均匀气氛烧结炉第三视角结构示意图；
27.图4为本发明实施例提供的具有异形石墨盒的均匀气氛烧结炉透视结构示意图；
28.图5为本发明实施例提供的图2中a-a方向剖面结构示意图；
29.图6为本发明实施例提供的图2中b-b方向剖面结构示意图；
30.图7为本发明实施例提供的具有异形石墨盒的均匀气氛烧结炉部分结构示意简
图；
31.图8为本发明实施例提供的加热件及第二壳体结构示意图；
32.图9为本发明实施例提供的加热管结构示意图。
33.图标：10-具有异形石墨盒的均匀气氛烧结炉；100-第一壳体；110-预热空间；200-第二壳体；210-烧结空间；300-加热件；310-加热管；311-出气孔；312-加热段；313-出气段；314-加热棒；320-进气管；321-进气段；322-环形段；323-连接段；400-炉壳；410-炉门；500-收蜡口；600-载物台；610-沉积区域。
具体实施方式
34.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
35.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
36.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
37.在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
38.此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
39.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
40.请参阅图1至图3，本发明提供了一种具有异形石墨盒的均匀气氛烧结炉10，应用于烧结领域，且广泛用于硬质合金和陶瓷等材料的工业生产当中。该具有异形石墨盒的均匀气氛烧结炉10可提供均匀的燃烧气氛场和温度场，以使烧结工件能够温度均匀的环境中进行烧结，从而显著提升烧结工件的烧结质量。
41.请继续参阅图4至图6，具有异形石墨盒的均匀气氛烧结炉10包括第一壳体100、第二壳体200以及加热件300。其中，第一壳体100和第二壳体200均呈圆筒状，且均呈卧式设置，第一壳体100套设在第二壳体200外。换言之，通过将第二壳体200设置于第一壳体100内，以在第二壳体200的外侧壁与第一壳体100的内侧壁之间形成预热空间110，并将加热件300至少部分设置于预热空间110。第二壳体200具有烧结空间210，烧结空间210用于容置烧结工件。
42.在本实施例中，加热件300用于加热气体并将加热的气体输送至预热空间110，以使气体从预热空间110渗透至烧结空间210内，从而对容置于烧结空间210内的烧结工件进行烧结。
43.需要说明的是，在本实施例中，第一壳体100为保温壳体，加热件300首先将加热的气体输送至位于第一壳体100和第二壳体200之间的预热空间110内，而加热气体通常在预热空间110内达到一定压力后才会通过第二壳体200向烧结空间210渗透，在此过程中，第一壳体100作为保温壳体可有效对气体进行保温，从而保证烧结工件在稳定的温度环境中进行烧结。
44.第二壳体200可以是石墨壳体，以便于气体进行渗透。当然，在其他实施例中，第二壳体200也可为其他气体可渗透的材料制成，在此不对第二壳体200做具体限定。
45.此外，在本实施例中，具有异形石墨盒的均匀气氛烧结炉10还包括呈筒状的炉壳400，炉壳400套设在第一壳体100外。在炉壳400的两端均设置有炉门410，炉门410可在关闭的情况下封闭烧结空间210。在实际应用中，通常打开其中一个炉门410以将烧结工件放置于烧结空间210内，待烧结结束后，打开另一个炉门410以取出烧结工件。可以理解的是，在烧结过程中，两个炉门410均为关闭状态。
46.然而在实际烧结过程中，由于炉门410无法保证完全密封，可能会有外界的常温气体从炉门410进入烧结空间210，或烧结空间210内的高温气体也会从炉门410泄露，又或是外界的常温气体与烧结空间210内发生气体交换，并且预热空间110内的高温气体也无法从第二壳体200的两端渗透至烧结空间210内，因而导致第二壳体200内的烧结空间210靠近炉门410两侧的温度低于第二壳体200的烧结空间210中部的温度。
47.基于此，如图6和7所示，第二壳体200中部的直径小于第二壳体200两端的直径，可使得在第二壳体200的烧结空间210内的两端容置更多的高温气体，可有效缓解由于炉壳400的前、后炉门410密封性不好而引起的烧结空间210内的两端温度低、中间温度高的情况，从而提高烧结空间210内温度场和气氛场的均匀性，并提高了烧结工件的烧结质量。
48.需要说明的是，第二壳体200的中部指第二壳体200呈卧式放置时的竖直对称线部位。
49.具体地，第二壳体200的直径由第二壳体200的中部至第二壳体200的两端的方向逐渐增大，与现有的呈圆柱状的壳体相比，在长度一样的情况下，第二壳体200呈内凹的弧形曲面的表面积更大，因此第二壳体200与气体接触的面积更大，从而可提高气体的渗透效率。此外，由于气体通常沿垂直于壁面的方向进行渗透，因此气体通过第二壳体200渗透至烧结空间210时气体的渗透更加分散，从而有利于渗透的气体在渗透至烧结空间210内分布更均匀，进而提高了烧结空间210内的温度场和气氛场的均匀性。
50.进一步地，请继续参阅图8和图9，加热件300包括加热管310和进气管320。
51.其中，加热管310设置于预热空间110内，加热管310开设有出气孔311。进气管320的一端依次伸出第一壳体100和炉壳400，以使常温气体能够进入进气管320内，进气管320的另一端伸入至预热空间110内并与加热管310连通，以向加热管310通入气体，并通过加热管310对气体进行预热。也就是说，气体依次经进气管320、加热管310以及出气孔311进入预热空间110，并从预热空间110经第二壳体200渗透至烧结空间210内。
52.进一步地，加热管310的数量包括多个，多个加热管310环设于第二壳体200外并位于第一壳体100内，多个加热管310的延伸方向与第一壳体100和第二壳体200延伸方向一致，多个加热管310呈筒状分布，且呈筒状的多个加热管310与第一壳体100同轴设置。
53.在本实施例中，由于第二壳体200的中部的直径小、两端的直径大，因此第二壳体
200的中部距加热管310的距离远于第二壳体200的两端距加热管310的距离，因而从第二壳体200的中部向两端延伸的方向上，加热管310对第二壳体200的加热作用逐渐增大，从而使得第二壳体200的温度也逐渐升高，第二壳体200的靠近炉门410的两端与加热管310的距离最近，此处加热管310对第二壳体200的加热作用最大，温度也相对最高，从而进一步抵消第二壳体200的中部温度高、两端温度低的现象，进一步提高第二壳体200内的温度场和气氛场的均匀性。
54.进一步地，多个加热管310与第二壳体200偏心设置，且在同一截面上第二壳体200的圆心的高度在竖直方向上低于多个加热管310所在的圆心，以使第二壳体200的顶端与加热管310的距离大于第二壳体200的底端与加热管310的距离。如图7所示，虚线x为第二壳体200圆心所在的轴线，虚线y为多个加热管310及第一壳体100圆心所在的轴线。
55.在本实施例中，在烧结工件的烧结过程包括氢气脱蜡过程，在此过程中，烧结空间210内主要为氢气，由于氢气的密度低，因此高温的氢气主要聚集在烧结空间210的顶部区域，从而导致烧结空间210上部的空间区域的温度高于烧结空间210下部的空间区域的温度。因此，通过第二壳体200相对多个加热管310呈偏心设置，使得第二壳体200的顶端与加热管310的距离较远，以使烧结空间210顶部的温度较低；第二壳体200的底端与加热管310的距离较近，以使烧结空间210底部的温度较高，从而在氢气脱蜡的过程中改善由于氢气上浮导致的第二壳体200内的烧结空间210的底部温度高而底部温度低的现象，进一步提高烧结空间210内的气氛场和温度场的均匀性，以提高烧结工件的烧结质量。
56.具体地，加热管310的数量为八个，八个加热管310环设于第二壳体200外。
57.进一步地，加热管310呈u型，用于预热气体并使加热的气体均匀流动。加热管310包括对称设置且相互连通的加热段312和出气段313，加热段312的另一端与进气管320连通，出气段313的另一端封闭，加热段312内设置有直径小于加热段312的孔径且长度与加热段312等长的加热棒314，出气孔311开设于出气段313，出气孔311与预热空间110连通。
58.在本实施例中，进气管320向加热段312输入常温气体，以通过设置在加热段312内的加热棒314进行加热。气体进入加热段312与高温的加热棒314接触而乱窜，并使得气体在加热段312内分布不均匀，通过设置与加热段312等长的加热棒314，可使气体沿加热段312与出气段313连接的一端流动的过程中和与加热段312等长的加热棒314充分接触以充分加热，从而使得气体在加热段312内的温度分布逐渐均匀。保证气体在流动至u形拐角处时气体的温度分布已基本均匀，从而达到加热棒314对气体的预热作用，避免了刚进入加热段312的气体与高温加热棒314接触时，巨大的温差会使得气体与固体碰撞并乱窜，从而使得不同温度的气体渗透至烧结空间210内并使得烧结空间210内的温度分布不均，影响了烧结质量。
59.进一步地，出气孔311的数量包括多个，多个出气孔311沿出气段313的延伸方向等间隔设置，且多个出气孔311均朝向第二壳体200。
60.在本实施例中，加热均匀的气体从加热段312流动至出气段313并沿出气段313的长度方向流动，由于出气段313的端部为封闭，因此在气体充满出气段313后便均匀地通过多个出气孔311喷出，从而使得气体在预热空间110内分布更加均匀，达到了均流地目的。
61.具体地，出气孔311的数量可以设置为八个。
62.进一步地，进气管320包括进气段321、环形段322和连接段323，进气段321的一端
依次伸出第一壳体100和炉壳400的顶部外，另一端与环形段322连通。连接段323的数量为多个，多个连接段323间隔地与环形段322连通，多个连接段323与多个加热管310的加热段312一一对应连接。
63.在本实施例中，环形段322内设置有电极(图未示)，环形段322分别通过多个连接段323与加热段312连通，并使得电极与加热棒314连接，从而起到为加热棒314通电的作用。
64.进一步地，进气管320的数量包括两个，两个进气管320分别设置于第二壳体200的两端，换言之，两个进气段321分别设置于第二壳体200的两端，并分别与设置于第二壳体200两端的环形段322连接，可提高进气效率。
65.两个进气段321交错设置，以使得位于两端的两个进气管320的多个连接段323交错设置，从而使得多个加热管310交错设置，即使得相邻的两个加热管310分别与位于两端的两个进气管320连接，一方面同时使位于第二壳体200两端的进气管320通入气体，可提高进气效率；另一方面，通过两个进气管320分别对交错设置的多个加热管310输入气体，可使得气体分布更加均匀，从而保证气体均匀地进入预热空间110。
66.进一步地，具有异形石墨盒的均匀气氛烧结炉10还包括收蜡口500，收蜡口500呈管状，收蜡口500依次穿过炉壳400、第一壳体100和第二壳体200并与烧结空间210连通。
67.在本实施例中，收蜡口500设置于第二壳体200的底部，用于排出烧结过程中产生的废气。可以理解的是，在氢气脱蜡的过程中，会产生蜡气等废气，通过设置收蜡口500可有效地排出蜡气等废气。
68.进一步地，收蜡口500的数量包括至少两个，至少两个收蜡口500分别与靠近第二壳体200两端的部位连接，换言之，两个收蜡口500分别设置于第二壳体200靠近两端的部位，以方便较重的蜡气通过收蜡口500排出烧结空间210。
69.需要说明的是，具有异形石墨盒的均匀气氛烧结炉10还包括载物台600，载物台600设置于第二壳体200内，且位于烧结空间210的底部。在载物台600和载物台600底部的第二壳体200之间形成沉积区域610(如图7中虚线所示)，收蜡口500与沉积区域610连通。沉积区域610在纵截面上看大致呈三角形，有利于较重的蜡气会在重力的作用下在沉积区域610聚集并沉积，从而方便蜡气通过收蜡口500排出。
70.综上所述，本发明实施例提供了一种具有异形石墨盒的均匀气氛烧结炉10，通过使得第二壳体200的直径由第二壳体200的中部至第二壳体200的两端的方向逐渐增大，可使得在第二壳体200的烧结空间210内的两端容置更多的高温气体，可有效缓解由于炉壳400的前、后炉门410密封性不好而引起的烧结空间210内的两端温度低、中间温度高的情况，从而提高烧结空间210内温度场和气氛场的均匀性，并提高了烧结工件的烧结质量。不仅如此，第二壳体200的中部距加热管310的距离远于第二壳体200的两端距加热管310的距离，因而从第二壳体200的中部向两端延伸的方向上，加热管310对第二壳体200的加热作用逐渐增大，从而使得第二壳体200的温度也逐渐升高，第二壳体200的靠近炉门410的两端与加热管310的距离最近，此处加热管310对第二壳体200的加热作用最大，温度也相对最高，从而进一步抵消第二壳体200的中部温度高、两端温度低的现象，进一步提高第二壳体200内的温度场和气氛场的均匀性。在此基础上，使得第二壳体200相对多个加热管310呈偏心设置，使得第二壳体200的顶端与加热管310的距离较远，以使烧结空间210顶部的温度较低；第二壳体200的底端与加热管310的距离较近，以使烧结空间210底部的温度较高，从而
在氢气脱蜡的过程中改善由于氢气上浮导致的第二壳体200内的烧结空间210的底部温度高而底部温度低的现象，并进一步提高烧结空间210内的气氛场和温度场的均匀性，提高烧结工件的烧结质量。
71.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。