一种高频电磁感应热压烧结及钎焊装置的制作方法

本发明涉及机械设备技术领域，特别是一种高频电磁感应热压烧结及钎焊装置。

背景技术：

在传统加热技术中，普遍采用的是电阻丝和石墨加热的方式。而这些加热方式中，能量损失大，热能效率低下，加热速度慢，电阻丝长时间经受高温氧化容易烧断损坏，而且还存在着一定的安全隐患。而电磁感应加热是利用交变电流通过感应器产生交变磁场，导致处于其中的物体内部产生交变电流，从而起到加热物体的效果。这种加热方式属于材料内部加热，具有高效节能、环保、生产效率高以及使用寿命长等优点。

电磁感应加热技术已被广泛应用于各种金属材料的热处理、金属熔炼以及焊接等领域。目前的电磁感应热压设备基本都是采用液压加压装置，一般来说这种加压方式下施加的最小压力都较大，因此并不适合所需加压压力较小下的情况，特别是对陶瓷这类脆性极大的材料进行连接时，很难实现小压力下的高频电磁感应连接成型。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种高频电磁感应热压烧结及钎焊装置，加热速度快、节约能源，可实现高频电磁感应加热、机械加压、气氛保护一体化。

本发明采用以下方案实现：一种高频电磁感应热压烧结及钎焊装置，包括高频感应电源、感应器、感应加热炉体、驱动机构、双加压机构、抽真空机构、惰性气体保护机构、用以放置试样的石墨模具组件以及非接触式红外测温机构；所述驱动机构上设置有一双加压机构，所述感应加热炉体与所述双加压机构、所述抽真空机构以及所述惰性气体保护机构相连，所述石墨模具组件放置于所述双加压机构上进行移动；所述感应器设置于所述感应器加热炉体的炉体内部，且所述感应器还与所述高频感应电源相连；所述非接触式红外测温机构包括一光纤红外测温传感器，所述光纤红外测温传感器设置于所述感应加热炉体前方，用以对炉体进行非接触式红外测温。

进一步地，所述感应加热炉体为夹层水冷结构，所述感应加热炉体的一侧壁设有一冷却水进口与一冷却水出口；所述冷却水进口与所述冷却水出口与一对所述感应加热炉体与所述感应器进行循环水冷却的冷水机相连。

进一步地，所述感应加热炉体的后方开设有一感应器接入口，所述感应器通过所述感应器接入口设置于所述感应器加热炉体的中心部分；所述感应器接入口与所述感应加热炉体的间隙部分由密封圈和耐高温密封胶进行密封。

进一步地，所述感应加热炉体的前方开设有一炉门，所述炉门上设置有一用以红外测温的观察窗，所述观察窗由耐高温石英玻璃制成。

进一步地，所述驱动机构包括一上固定板与一下固定板，所述上固定板上设置有相连接的电机、减速器、联轴器以及丝杆，所述丝杆上设有滚珠螺母，所述滚珠螺母与上移动板固连，所述下固定板上设置有一液压泵，所述液压泵与下压头相连；所述上固定板与所述下固定板之间还竖直设置有一导杆。

进一步地，所述抽真空机构包括一用以抽取空气的真空泵，所述惰性气体保护机构包括一用以注入惰性气体的惰性气体增压泵；所述感应加热炉体的另一侧壁设置有一与所述真空泵连接的真空泵连接阀以及一与所述惰性气体增压泵相连的惰性气体增压泵连接阀。

进一步地，所述双加压机构由上部分的机械加压装置与下部分的液压加压装置组成，包括经驱动机构驱动的用于独立进行竖向往复运动调节的上移动板和液压泵顶杆，所述上移动板下方设有用于插嵌入炉体上方的圆柱形的上压头，所述液压泵顶杆上方设有用于插嵌入炉体下方的圆柱形的下压头，所述上压头与下压头分别经螺栓进行固定。

进一步地，所述上压头与所述下压头的外部材料为不锈钢，嵌入所述上压头与所述下压头的内部材料为石墨压头，所述上压头与所述下压头的插嵌入炉体的位置有环形密封橡胶垫，用以防止在加压路径上保护气体泄漏。

进一步地，所述双加压机构中的上压头采用涡轮蜗杆的减速器连接滚珠丝杠的方式进行竖向往复运动，用以调节速度和幅度并施压小压力。

进一步地，所述双加压机构中的下压头采用液压泵顶杆连接下压头的方式进行竖向往复运动，用以施压大压力。

在本发明中，所述电磁感应热压烧结与钎焊装置的使用方法，包括以下步骤：

(1)将试样放在石墨模具内并一同置于下压头之上，使下压头向上移动直到于上压头接触后启动双加压机构，使试样一直保持处于感应器中心位置；

(2)将加热炉体密封，抽真空后通入惰性保护气体；

(3)打开冷水机电源，分别对感应器和感应加热炉体进行循环水冷却；

(4)启动高频感应电源，使感应器可以在某一固定电流或固定频率下对材料进行加热；加热过程中，光纤红外测温传感器的激光瞄准点始终处于试样中心，对加热过程中的整个热循环进行测量。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、由同一台冷水机同时对感应器和加热炉体进行循环水冷却。

2、实现了电磁感应加热、可控气氛以及热压烧结或钎焊技术的集成。采用了双加压系统，既可以实现小压力下的高频电磁感应连接成型的需要，也可以满足粉末烧结时所需的大压力。

3、利用高纯度石墨的高导热率和导磁率，在感应加热过程中起到了辅助升温的作用，提高了加热速率以及实验的可重复性。

附图说明

图1是本发明中装置侧面的结构示意图。

图2是本发明的装置正面的结构示意图。

图3是本发明的炉体示意图。

图中：

1-下固定板；2-液压泵；3-下压头；4-观察窗；5-炉门；6-感应加热炉体；7-上压头；8-上移动板；9-导套；10-压力传感器；11-上固定板；12-导杆；13-联轴器；14-减速器；15-滚珠螺母；16-丝杆；17-感应器接入口；18-感应器；19-真空泵连接阀；20-惰性气体增压泵连接阀；21-联杆；22-手轮；23-冷却水进口；24-冷却水出口。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

本实施提供一种高频电磁感应热压烧结及钎焊装置，如图1、图2和图3所示，包括高频感应电源、感应器、感应加热炉体、驱动机构、双加压机构、抽真空机构、惰性气体保护机构、用以放置试样的石墨模具组件以及非接触式红外测温机构；所述驱动机构上设置有一双加压机构，所述感应加热炉体与所述双加压机构、所述抽真空机构以及所述惰性气体保护机构相连，所述石墨模具组件放置于所述双加压机构上进行移动；所述感应器设置于所述感应器加热炉体的炉体内部，且所述感应器还与所述高频感应电源相连；所述非接触式红外测温机构包括一光纤红外测温传感器，所述光纤红外测温传感器设置于所述感应加热炉体前方，用以对炉体进行非接触式红外测温。

在本实施例中，所述感应加热炉体6为夹层水冷结构，所述感应加热炉体的一侧壁设有一冷却水进口23与一冷却水出口24；所述冷却水进口与所述冷却水出口与一对所述感应加热炉体与所述感应器进行循环水冷却的冷水机相连。

在本实施例中，所述感应加热炉体的后方开设有一感应器接入口17，所述感应器通过所述感应器接入口设置于所述感应器加热炉体的中心部分；所述感应器接入口与所述感应加热炉体的间隙部分由密封圈和耐高温密封胶进行密封。

在本实施例中，所述感应加热炉体的前方开设有一炉门5，所述炉门上设置有一用以红外测温的观察窗4，所述观察窗由耐高温石英玻璃制成。

在本实施例中，所述驱动机构包括一上固定板11与一下固定板1，所述上固定板上设置有相连接的电机、减速器14、联轴器13以及丝杆16，所述丝杆上设有滚珠螺母15，所述滚珠螺母与上移动板固连，所述下固定板上设置有一液压泵2，所述液压泵与下压头相连；所述上固定板与所述下固定板之间还竖直设置有一导杆12。

在本实施例中，所述抽真空机构包括一用以抽取空气的真空泵，所述惰性气体保护机构包括一用以注入惰性气体的惰性气体增压泵；所述感应加热炉体的另一侧壁设置有一与所述真空泵连接的真空泵连接阀19以及一与所述惰性气体增压泵相连的惰性气体增压泵连接阀20。

在本实施例中，所述双加压机构由上部分的机械加压装置与下部分的液压加压装置组成，包括经驱动机构驱动的用于独立进行竖向往复运动调节的上移动板8和液压泵顶杆，所述上移动板下方设有用于插嵌入炉体上方的圆柱形的上压头7，所述液压泵顶杆上方设有用于插嵌入炉体下方的圆柱形的下压头3，所述上压头与下压头分别经螺栓进行固定。

在本实施例中，所述上压头与所述下压头的外部材料为不锈钢，嵌入所述上压头与所述下压头的内部材料为石墨压头，所述上压头与所述下压头的插嵌入炉体的位置有环形密封橡胶垫，用以防止在加压路径上保护气体泄漏。

在本实施例中，所述双加压机构中的上压头采用涡轮蜗杆的减速器连接滚珠丝杠的方式进行竖向往复运动，用以调节速度和幅度并施压小压力。

在本实施例中，所述双加压机构中的下压头采用液压泵顶杆连接下压头的方式进行竖向往复运动，用以施压大压力。

在本实施例中，所述上移动板上还设置有一压力传感器10。

在本实施例中，该装置还包括复数根联杆21，用以固定所述驱动机构与所述双加压机构；所述上固定板上方设置的联根一端还连接有一手轮22，所述上移动板通过导套9与所述联根相连。

在本实施例中，所述电磁感应热压烧结与钎焊装置的使用方法，包括以下步骤：

(1)将试样放在石墨模具内并一同置于下压头之上，使下压头向上移动直到于上压头接触后启动双加压机构，使试样一直保持处于感应器中心位置；

(2)将加热炉体密封，抽真空后通入惰性保护气体；

(3)打开冷水机电源，分别对感应器和感应加热炉体进行循环水冷却；

(4)启动高频感应电源，是感应器可以在某一固定电流或固定频率下对材料进行加热；加热过程中，光纤红外测温传感器的激光瞄准点始终处于试样中心，对加热过程中的整个热循环进行测量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。