一种立体热压震荡烧结炉制造技术

本发明专利技术公开了一种立体热压震荡烧结炉。包括设置在炉架上的炉身、轴向振荡压力模块和PLC控制器、设置在炉身上的径向振荡压力模块、设置在炉身内的加热模块；所述炉身内设置有工件工位、上压头、下压头，上压头、下压头分别设置在工件工位两端；所述轴向振荡压力模块位于炉身上下端，分别与上压头、下压头连接，所述径向振荡压力模块以工件工位为中心均匀周布，所述加热模块以工件工位为中心环形布置在炉身内，所述PLC控制器分别与轴向振荡压力模块、径向振荡压力模块、加热模块电连接。本发明专利技术有效地促进高性能陶瓷的烧结，加速坯体致密化、降低烧结温度、减少保温时间,以及抑制晶粒生长,大大提高了产品的致密度。大大提高了产品的致密度。大大提高了产品的致密度。

【技术实现步骤摘要】
一种立体热压震荡烧结炉

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[0001]本专利技术属于烧结炉
，特别涉及一种立体热压震荡烧结炉。

技术介绍
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[0002]现代科学技术和社会生产力的发展，迫切需求高温、高强并具有特殊性能的新材料。高性能结构陶瓷具有高强度、高硬度、耐磨损、耐腐蚀、耐高温和化学性质稳定等一系列优异性能,在现代冶金、机械工程、信息技术、航天航空、动力工程、核能技术、生物医学、环境保护、半导体等技术等领域关注日益增强和应用日益广泛。然而,多样化的应用环境也对陶瓷材料的性能提出了更高的要求。目前迫切需要一种有效地方式可以有效控制材料内部缺陷,提高陶瓷材料的断裂强度及可靠性等指标。
[0003]陶瓷材料的强度和韧性等力学行为对组织结构具有高度的敏感性,尤其是气孔、微裂纹等各种微观缺陷,导致其实际力学性能大幅下降，远低于理论强度。因此,提高陶瓷材料的强度和韧性必须采取有效地措施提高材料的致密度使其达到或接近理论密度,从而消除材料内部的气孔、团聚体、微裂纹等微缺陷,抑制晶粒生长,使晶粒尺寸和形状均匀化。烧结过程是控制材料微观性能的重要环节,影响因子有：温度、压力、时间和气氛等因素。
[0004]通过施加压力提高陶瓷材料致密度的技术主要有热压烧结(HP)、热等静压烧结(HIP)两种。这两种压力烧结方法都是在高温烧结过程中对陶瓷粉料施加外力,通过这个外力赋予陶瓷粉料更高的烧结驱动力,促进颗粒滑移、增强粘性流动性,从而制备出具有较高力学性能和可靠性的陶瓷产品。然而,目前各种压力烧结技术所施加的轴向压力皆为静态恒定压力。在烧结过程中,施加静态压力，烧结初期,静态压力作用下粉体颗粒自由分布于模具、颗粒无法滑移重排、颗粒团聚体无法充分解聚,使得素坯的堆积密度远小于其理论堆积密度；烧结后期,静态压力下晶界处残留闭气孔无法得到有效排除,而闭气孔是制约高性能陶瓷力学性能提高的重要因素。因此,采用静态恒定压力烧结方法无法充分发挥压力对加速坯体致密化、降低烧结温度、减少保温时间,以及抑制晶粒生长等的作用,难以满足高端应用对陶瓷材料的需求。
[0005]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路
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[0006]本专利技术的目的在于提供一种立体热压震荡烧结炉，从四周径向和上下Z轴方向在有效地烧结区间施加动态耦合的压力，有效地促进高性能陶瓷的烧结，从而克服上述现有技术中的缺陷。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了一种立体热压震荡烧结炉，包括设置在炉架上的炉身、轴向振荡压力模块和PLC控制器、设置在炉身上的径向振荡压力模块、设置在炉身内的加热模块；所述炉身内设置有工件工位、上压头、下压头，上压头、下压头分别设置在工件工位两端；所述轴向振荡压力模块位于炉身上下端，分别与上压头、下压头连接，所述径向
振荡压力模块以工件工位为中心均匀周布，所述加热模块以工件工位为中心环形布置在炉身内，所述PLC控制器分别与轴向振荡压力模块、径向振荡压力模块、加热模块电连接；所述轴向振荡压力模块，用于在加压烧结时从上方和下方对工件施加振荡压力；所述径向振荡压力模块，用于在加压烧结时从径向对工件施加360
°
的振荡压力；所述加热模块，用于在烧结时对炉身内部进行加热；所述PLC控制器，用于控制轴向振荡压力模块、径向振荡压力模块输出的压力大小和振幅，控制加热模块的加热温度和速率。
[0008]优选地，技术方案中，轴向振荡压力模块包括电机、液压泵、高压管路，高压管路包括加压管路、主管路、支管路，电机通过加压管路与液压泵连接，液压泵与主管路连接，主管路与支管路连接，支管路与对应的上压头、下压头连接，电机、液压泵与PLC控制器电连接。
[0009]优选地，技术方案中，径向振荡压力模块包括电机、高压气源、液压泵、高压油路、高压气路、振子、加压气路、加压油路，电机通过加压气路与高压气源连接，电机通过加压油路与液压泵连接，振子设置在炉身上，振子向炉身内延伸，振子延伸至工件工位处，振子以工件工位为圆心周布设置，振子分为两组，一组振子通过高压油路与液压泵连接，另一组振子通过高压气路与高压气源连接，电机、高压气源、液压泵与PLC控制器电连接。
[0010]优选地，技术方案中，振子分为高频振子、低频振子，高频振子通过高压气路与高压气源连接，低频振子通过高压油路与液压泵连接；高频振子振荡频率为4
‑
8kHz，低频振子振荡频率为0
‑
20Hz。
[0011]优选地，技术方案中，轴向振荡压力模块、径向振荡压力模块的输出模式包括振荡压力输出模式、恒定压力输出模式，振荡压力输出模式中电机为对应的高压气源、液压泵提供输出压力振幅和频率的改变，恒定压力输出模式中电机不工作；通过振荡压力输出模式、恒定压力输出模式的配合，使振子、上压头、下压头对工件进行加压、稳压、保压。
[0012]优选地，技术方案中，振子、上压头、下压头的加压、稳压、保压过程根据材料的特性和烧结工艺在PLC控制器中进行相应编程。
[0013]优选地，技术方案中，振子的工作方式为一致动作、按顺序动作、间序动作中的一种或多种。
[0014]优选地，技术方案中，主管路、高压油路上设置有并联的电液伺服阀和电磁伺服阀，电液伺服阀、电磁伺服阀与PLC控制器电连接；PLC控制器通过电液伺服阀对主管路、高压油路内的油压自动控制，用于正常运行；PLC控制器通过电磁伺服阀对主管路、高压油路内的油压点动控制，用于调试运行。
[0015]优选地，技术方案中，加热模块包括石墨发热棒、硬碳毡，石墨发热棒设置在炉身内，石墨发热棒与电极连接，电极与PLC控制器电连接，石墨发热棒以工件工位为中心围成筒形发热体，筒形发热体外表面包覆一层硬碳毡，振子穿置于加热模块中。
[0016]优选地，技术方案中，立体热压震荡烧结炉还包括数据采集模块，数据采集模块包括位移传感器、压力传感器、热电偶、红外测温仪，位移传感器分别设置在上压头、下压头上，位移传感器采用光栅测量，压力传感器设置在支管路、高压油路上，测量振子、上压头、下压头的油压变化，热电偶、红外测温仪设置在炉身上，热电偶测量1100℃以下的炉内温度，红外测温仪测量1100℃以上的炉内温度，位移传感器、压力传感器、热电偶、红外测温仪与PLC控制器电连接。
[0017]优选地，技术方案中，立体热压震荡烧结炉还包括抽真空管路、真空泵、保护气氛
管路、气氛气源，真空泵与抽真空管路连接，气氛气源与保护气氛管路连接，抽真空管路、保护气氛管路分别与炉体连接；真空泵、气氛气源与PLC控制器电连接。
[0018]优选地，技术方案中，立体热压震荡烧结炉还包括冷却系统，冷却系统包括水冷却机、冷却管路、水压传感器、温度传感器，水冷却机与冷却管路连接，冷却管路分别与炉身、电极、上压头、下压头连接，冷却管路中设置有水压传感器、温度传感器；水冷却机、水压传感器、温度传感器与PLC控制器电连接。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种立体热压震荡烧结炉，其特征在于：包括设置在炉架上的炉身、轴向振荡压力模块和PLC控制器、设置在炉身上的径向振荡压力模块、设置在炉身内的加热模块；所述炉身内设置有工件工位、上压头、下压头，上压头、下压头分别设置在工件工位两端；所述轴向振荡压力模块位于炉身上下端，分别与上压头、下压头连接，所述径向振荡压力模块以工件工位为中心均匀周布，所述加热模块以工件工位为中心环形布置在炉身内，所述PLC控制器分别与轴向振荡压力模块、径向振荡压力模块、加热模块电连接；所述轴向振荡压力模块，用于在加压烧结时从上方和下方对工件施加振荡压力；所述径向振荡压力模块，用于在加压烧结时从径向对工件施加360
°
的振荡压力；所述加热模块，用于在烧结时对炉身内部进行加热；所述PLC控制器，用于控制轴向振荡压力模块、径向振荡压力模块输出的压力大小和振幅，控制加热模块的加热温度和速率。2.根据权利要求1所述的立体热压震荡烧结炉，其特征在于：轴向振荡压力模块包括电机、液压泵、高压管路，高压管路包括加压管路、主管路、支管路，电机通过加压管路与液压泵连接，液压泵与主管路连接，主管路与支管路连接，支管路与对应的上压头、下压头连接，电机、液压泵与PLC控制器电连接。3.根据权利要求2所述的立体热压震荡烧结炉，其特征在于：径向振荡压力模块包括电机、高压气源、液压泵、高压油路、高压气路、振子、加压气路、加压油路，电机通过加压气路与高压气源连接，电机通过加压油路与液压泵连接，振子设置在炉身上，振子向炉身内延伸，振子延伸至工件工位处，振子以工件工位为圆心周布设置，振子分为两组，一组振子通过高压油路与液压泵连接，另一组振子通过高压气路与高压气源连接，电机、高压气源、液压泵与PLC控制器电连接。4.根据权利要求3所述的立体热压震荡烧结炉，其特征在于：振子分为高频振子、低频振子，高频振子通过高压气路与高压气源连接，低频振子通过高压油路与液压泵连接；高频振子振荡频率为4
‑
8kHz，低频振子...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟，李丽霞，
申请(专利权)人：无锡海古德新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：