一种超快高温烧结炉伸缩电极的制作方法

本发明涉及高温烧结装置的设计与制造，尤其涉及一种超快高温烧结炉伸缩电极。

背景技术：

1、烧结，是指把粉状物料转变为致密体。而粉末烧结是指将金属粉末或其他粉末压坯，在加热到低于主要成分熔点的温度，由于颗粒之间发生粘结等物理化学作用，得到所要求的强度和特性的材料或制品的工艺过程。主要利用烧结工艺来生产陶瓷、超高温材料、耐火材料、粉末冶金等。一般来说，粉体经过成型后，通过烧结得到的致密体是一种多晶材料，其显微结构由晶体、玻璃体和气孔组成。烧结过程直接影响显微结构中的晶粒尺寸、气孔尺寸及晶界形状和分布，进而影响材料的性能。

2、超快高温烧结炉是用于新材料制备和工艺开发的新型烧结装置，具有升降温速率快(～1000℃/s)，烧结温度高(～3000℃)，烧结时间短(数分钟内)的特点。实现超快升降温和烧结的关键，是碳质或者金属发热体通电后快速焦耳发热，并且与烧结材料保持紧密接触。现有的超快高温烧结装置，通常将烧结材料在室温下夹持于发热体之间，随后启动快速升温烧结过程。

3、然而，通电升温后发热体显著热膨胀，而烧结材料则因致密化而发生收缩，导致二者接触松动、发生相对位移，甚至松动掉落，最终影响材料的制备和工艺研发。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提出一种超快高温烧结炉伸缩电极，以期解决背景技术中的部分或全部问题。

2、基于上述目的，本发明提供了一种超快高温烧结炉伸缩电极，包括第一电极、第二电极、发热体，

3、第一电极，第一电极包括电极a、法兰盘a、底板、活动板、固定板、丝杆、电极板a、导杆、弹性件，若干根导杆底端固定在法兰盘a上，底板套接在至少一根导杆上，优选的，底板套接在两根导杆上，同时，底板可沿导杆方向来回移动，活动板套接在导杆上，活动板可在导杆上相对移动，固定板与导杆顶端固定连接，优选的，连接方式为螺母固定，通过螺母将导杆的顶端与固定板连接，丝杆依次穿过固定板、活动板、底板，丝杆底端固定在底板上，丝杆上端与固定板连接，丝杆上端通过螺母与固定板抵接，通过旋动上端螺母，带动丝杆向上移动，进而拉动底板向上移动，电极a依次穿过固定板、活动板、底板、法兰盘a，所述电极a可以与固定板、底板、法兰盘a发生相对移动，电极a与活动板固定连接，优选的，固定方式为顶丝固定，电极板a固定在电极a上，导杆上套接有弹性件，弹性件上端与活动板抵接，弹性件下端与法兰盘a和/或底板抵接，优选的，弹性件为压缩性弹簧，两端与活动板、法兰盘a和/或底板抵接时，处于压缩状态，持续给予活动板一个外推力，活动板带动电极a形成一个外移的趋势，可以通过旋动丝杆上端的螺母，将底板向上提升，从而压缩弹性件，实现对电极伸缩力度、伸缩长度的调整，以适应不同尺寸加热体、不同材料的膨胀系数和\或收缩系数；

4、第二电极，第二电极包括电极b、法兰盘b、电极板b，电极b穿过法兰盘b固定连接，电极b与法兰盘b密封且固定连接，电极板b固定在电极b上；

5、电极a与电极b分别与发热体连接。优选的，第一电极与第二电极相对设置，从两端通过电极a与电极b分别与发热体连接。法兰盘a与法兰盘b分别固定在炉体外壁上。

6、在一种可优化的方案中，还包括支架组件，所述支架组件包括支架板、支架底座、调整螺杆，支架底座上固定有若干调整螺杆，优选的，调整螺杆为4根，调整螺杆上部设置有支架板，支架组件设置在发热体下方，支架组件通过支架底座固定在炉体的内壁上。

7、在一种可优化的方案中，还包括密封法兰、手风琴波纹管，密封法兰与手风琴波纹管套在电极a上，密封法兰一端与手风琴波纹管连接，密封法兰另一端密封固定在电极a上，手风琴波纹管与法兰盘a密封连接。烧结设备的加热结构在使用过程中对环境中的氧含量要求苛刻，特别在2000℃以上的高温下，微量的氧都将导致发热体的快速损耗甚至失效，而电极的伸缩会造成炉体无法完全密封，细微空气的进入就会造成发热体的损坏，因此，在保证电极伸缩的前提下，需要对伸缩部位进行密封，密封法兰与电极固定并密封连接，手风琴波纹管一端与密封法兰也是密封连接，同时，手风琴波纹管另一端也与法兰盘a密封连接，由于手风琴波纹管可以自由伸缩，且具有极好的承压结构，因此在电极a往复移动时，依然可以保证炉体处于密封状态。

8、在一种可优化的方案中，还包括冷却水管，电极a与电极b内部分别设置有冷却水管。在电极的端部设有进入口和出水口，电极内部设有管道，一直延申至与加热体连接的位置附近，由于电极通电会发热，同时加热体会瞬间达到极高的温度，而电极内部的冷却水管可防止高温对电极的破坏。

9、在一种可优化的方案中，还包括法兰绝缘板，法兰盘a与法兰盘b内侧分别设置有法兰绝缘板。兰绝缘板可将炉体与电极分隔，防止炉体带电发生危险。

10、在一种可优化的方案中，所述导杆为4根。导杆4根为优选方案，四根导杆呈矩形分布，可进一步对活动板、固定板、电极a起到稳定作用，使弹性部件的弹力均匀的释放在活动板上。

11、在一种可优化的方案中，还包括导向螺母，导向螺母固定在活动板上，导杆穿过导向螺母，导杆与活动板可相对移动。导杆与导向螺母贴合，且导杆可在导向螺母内自由滑动，使活动板的移动稳定，不产生晃动，稳定电极的伸缩轴向。优选的，导向螺母外设有一层绝缘层，防止电极启动后，电流通过导杆传递到其他结构上，保证操作的安全性。

12、在一种可优化的方案中，还包括扳手，扳手与丝杆上端连接。扳手可便于操作人员对伸缩电极进行调节，转动扳手可控制底板往复移动。

13、在一种可优化的方案中，还包括丝杆螺母，丝杆螺母设置在丝杆上，并与活动板固定连接，丝杆底端可旋转的固定在底板上，丝杆与底板固定连接，不可做相对移动，但丝杆可以在底板上自由转动。上述为伸缩电极的另一种调整方式，丝杆顶端螺母为固定状态，通过旋动螺母带动丝杆转动，丝杆螺母与活动板固定后，随着转动丝杆会逐渐左移，从而带动底板把弹性件压缩。

14、在一种可优化的方案中，还包括石墨压板，石墨压板分别设置在电极a与电极b的端部，电极a与电极b通过石墨压板与发热体连接。

15、另一方面，一种使用上述方案所述伸缩电极的超快高温烧结炉，第一电极与第二电极分别设置在炉体两侧，通过法兰盘a与法兰盘b与炉体固定连接，电极a与电极b穿入炉体内部，与发热体连接，支架组件设在发热体下方，通过支架底座固定在炉体内壁上。

16、从上面所述可以看出，本发明提供的一种超快高温烧结炉伸缩电极，通过伸缩电极牵引发热体，使其在烧结过程中始终与烧结材料保持紧密接触，不发生位移松动。伸缩电极，包括电极、电极板、法兰盘、密封法兰、手风琴波纹管、丝杆等结构部件。电极板通过接线端子与外部电源连接，为发热体供电；法兰盘与烧结工作腔连接，实现电极杆与烧结工作腔的绝缘和真空密封；电极通过手风琴波纹管与法兰盘连接，实现电极杆绝缘密封的同时，通过与之连接丝杆电极伸缩结构实现电极的伸缩位移。本发明的伸缩电极在烧结过程中，可通过旋转丝杆，牵引与电极连接的发热体进行伸缩，从而让烧结材料始终与发热体始终发出精密接触。