一种微波热压烧结设备制造技术

本实用新型专利技术涉及一种微波热压烧结设备，属于微波装置技术领域。该微波热压烧结设备，包括炉体、多晶莫来石保温套筒、热压炉柜、循环水分水器、机架、碳化硅套筒、热压装置、微波发生装置、抽真空装置和通气装置，热压炉柜表面设有机架，机架上设有炉体，炉体为双层结构，炉体的中间层底部与循环水分水器连通，炉体内部设有热压装置，炉体外壁上设有微波发生装置，炉体底部依次连接气体泵和气体流量表，炉体连接真空泵。本实用新型专利技术采用微波作为加热源，碳化硅套筒作为加热元器件，能够实现热压烧结炉内温度的快速升温，与常规热压烧结炉相比，能够简化设备，提高加热效率，改善材料制备品质，具有广泛推广性。

Microwave hot pressing sintering equipment

The utility model relates to a microwave hot pressing sintering equipment, belonging to the technical field of microwave devices. The microwave sintering equipment, which comprises a furnace body, the polycrystalline mullite insulation sleeve, hot pressing furnace cabinet, water heater, water circulation rack, silicon carbide sleeve, hot pressing device, a microwave generating device, vacuum pumping device and ventilation device, hot pressing furnace surface of the cabinet is provided with a machine frame, the machine frame is provided with a furnace body, the furnace body is a double-layer structure. The middle layer at the bottom of the furnace body and circulating water is communicated with the furnace body is provided with a pressing device, the outer wall of the furnace body is provided with a microwave generating device, the bottom of the furnace body are connected to the gas pump and a gas flow meter, the furnace body is connected with a vacuum pump. The utility model adopts microwave as heating source, silicon carbide sleeve as the heating device, can realize the rapid heating temperature of hot press sintering furnace, compared with the conventional sintering furnace, can simplify the equipment, improve heating efficiency, improve the quality of material preparation, with the popularization of.

【技术实现步骤摘要】
一种微波热压烧结设备
本技术涉及一种微波热压烧结设备，属于微波装置

技术介绍
热压烧结是在压力存在条件下实现材料的烧结。由于加热加压同时进行，有助于颗粒的接触扩散、流动传质过程的进行，因而成型压力远低于冷压方式，此外，热压烧结还能降低烧结温度，缩短烧结时间，从而抵制晶粒长大，容易实现晶体的取向效应，得到细晶粒的组织，获得接近理论密度、气孔率接近于零的烧结体，且具有良好的机械、电学性能。因此，热压烧结是制备高性能致密材料的有效方法，在硬质合金、陶瓷材料等制备领域具有广泛应用。热压烧结炉是实现热压烧结的主要手段，传统热压烧结炉主要由加热炉、加压装置、模具和测温测压装置组成。加热炉以电作热源，加热元件有石墨、钨丝和钼丝等。加压装置要求速度平缓、保压恒定、压力灵活调节，主要为液压方式。随着材料制备领域要求的不断提高，特别是提高升温和加热效率、缩短加工时间，简化烧结装备，降低生产成本等方面都对热压烧结炉的应用提出了新的更高的要求，从而限制了该技术的有效推广。本技术提出的一种新型微波热压烧结设备，是采用微波作为加热手段，在压力条件下实现高效快速升温。微波加热与传统加热方式不同，微波在空间以电磁波的形式传播，是一种能量形式，在介质中可以转化为热量。本技术采用碳化硅套筒作为加热元器件，通过碳化硅套筒对微波能量的吸收转化，使炉内环境温度快速升至工作温度，并实现压力条件下的快速烧结。常规热压烧结的缺点是过程及设备复杂，设备总功率要求高（通常为40~50kW），加热电极容易氧化，生产控制大多要求无氧条件，模具材料要求高，升温速度慢，平均升温速率仅为10~15℃/min左右，生产效率较低，且高温条件下随炉冷却缓慢。本技术提出的一种新型微波热压烧结设备，采用微波作为加热源，解决了装备化关键技术，较传统加热升温速率可以提高3~5倍，热效率转换可以提高10~20倍，且以碳化硅套筒作为微波加热元件，可在空气、真空、保护气等多条件下工作，替换了传统石墨、钨丝、钼丝等易氧化材料，实现了设备的即时关停及快速开炉冷却，在实现快速高效升温的同时，简化了设备构造，也降低了能耗，提升了工作效率，具有广泛的推广性，对全面替代现有传统热压烧结装备具有重要意义。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题及不足，本技术提供一种微波热压烧结设备。本技术采用微波作为加热源，碳化硅套筒作为加热元器件，能够实现热压烧结炉内温度的快速升温，与常规热压烧结炉相比，能够简化设备，提高加热效率，改善材料制备品质，具有广泛推广性。本技术通过以下技术方案实现。一种微波热压烧结设备，包括炉体2、多晶莫来石保温套筒3、热压炉柜5、循环水分水器6、机架9、碳化硅套筒12、热压装置、微波发生装置、抽真空装置和通气装置，所述热压装置包括上部压力杆1、下部压力杆7、液压泵8、固定压力杆10、模具11和垫块20，微波发生装置包括红外测温仪4、热电偶13、矩形波导管14、微波源15、控制柜19、三螺钉匹配器23、微波功率测量仪24和微波水负载25，抽真空装置包括真空泵16，通气装置包括气体泵和气体流量表17，热压炉柜5表面设有机架9，机架9上设有炉体2，炉体2为双层结构，炉体2的中间层底部与循环水分水器6连通，炉体2内部设有从外至内依次设有多晶莫来石保温套筒3和碳化硅套筒12，碳化硅套筒12内部设有模具11，模具11底部依次连接下部压力杆7和液压泵8，炉体2顶盖且位于模具11正上方设有固定压力杆10，固定压力杆10下方设有垫块20，机架9顶部且位于固定压力杆10正上方通过螺母设有上部压力杆1，上部压力杆1与固定压力杆10配合使用，炉体2内部设有红外测温仪4，碳化硅套筒12内部设有热电偶13，炉体2外壁上均匀设有矩形波导管14，矩形波导管14依次连接三螺钉匹配器23和微波源15，微波源15包括微波功率测量仪24和微波水负载25，红外测温仪4、热电偶13、微波源15连接控制柜19，炉体2底部依次连接气体泵和气体流量表17，炉体2连接真空泵16。所述炉体2上的炉盖采用侧方旋转机构开启。该微波热压烧结设备的工作原理为：打开炉体2上的炉盖，将物料置于模具11中，将炉盖盖上，调节机架9顶部的螺母将上部压力杆1下降与炉盖上的固定压力杆10配合固定，打开控制柜19和液压泵8，炉体2开始微波加热，液压泵8带动模具11向上运动抵住固定压力杆10的垫块20进行热压过程，在此过程中可以通过真空泵16抽真空或者通过气体泵向炉体2通入气体，最终实现微波热压过程。本技术的有益效果是：（1）本技术采用微波加热的方式实现热压烧结，升温速率为0~60℃/min，显著提高了升温速率和加热效率，缩短了工艺过程，降低了能耗，是一种全新的热压烧结方式；（2）本技术采用微波加热方式，避免了常规电加热的高功率用电及其配套部件，实现了设备结构的简化，降低了设备总功率要求和安装条件；（3）本技术采用微波加热碳化硅套筒实现快速升温，有效解决了压力条件下的微波烧结，避免了常规电加热电极的高温氧化，可在真空、气氛保护或空气条件下运行，实现快速升温、随时关停开炉等即时操作目的，简化了操作流程，提高了生产效率；（4）本技术采用的成型模具较为灵活，可根据压力大小、工件尺寸等要求调整模具材质和尺寸，具有较大的灵活性；（5）本技术可完全实现自动控制，设备结构和操作方法简单，加热速率快，能源利用率高，有效提高了热压烧结工艺效率，具有应用推广性。附图说明图1是本技术结构示意图；图2是本技术微波热压烧结设备主体主视图；图3是本技术微波热压烧结设备主体俯视图；图4是多晶莫来石保温套筒结构主视图；图5是碳化硅套筒结构图。图中：1-上部压力杆，2-炉体，3-多晶莫来石保温套筒，4-红外测温仪，5-热压炉柜，6-循环水分水器，7-下部压力杆，8-液压泵，9-机架，10-固定压力杆，11-模具，12-碳化硅套筒，13-热电偶，14-矩形波导管，15-微波源，16-真空泵，17-气体流量表，18-进气口，19-控制装置，20-垫块，21-排气孔，22-法兰接口，23-三螺钉匹配器，24-微波功率测量仪，25-微波水负载。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，对本技术作进一步说明。实施例1如图1至5所示，该微波热压烧结设备，包括炉体2、多晶莫来石保温套筒3、热压炉柜5、循环水分水器6、机架9、碳化硅套筒12、热压装置、微波发生装置、抽真空装置和通气装置，所述热压装置包括上部压力杆1、下部压力杆7、液压泵8、固定压力杆10、模具11和垫块20，微波发生装置包括红外测温仪4、热电偶13、矩形波导管14、微波源15、控制柜19、三螺钉匹配器23、微波功率测量仪24和微波水负载25，抽真空装置包括真空泵16，通气装置包括气体泵和气体流量表17，热压炉柜5表面设有机架9，机架9上设有炉体2，炉体2为双层结构，炉体2的中间层底部与循环水分水器6连通，炉体2内部设有从外至内依次设有多晶莫来石保温套筒3和碳化硅套筒12，碳化硅套筒12内部设有模具11，模具11底部依次连接下部压力杆7和液压泵8，炉体2顶盖且位于模具11正上方设有固定压力杆10，固定压力杆10下方设有垫块20，机架9顶部且位于固定压力杆1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微波热压烧结设备，其特征在于：包括炉体（2）、多晶莫来石保温套筒（3）、热压炉柜（5）、循环水分水器（6）、机架（9）、碳化硅套筒（12）、热压装置、微波发生装置、抽真空装置和通气装置，所述热压装置包括上部压力杆（1）、下部压力杆（7）、液压泵（8）、固定压力杆（10）、模具（11）和垫块（20），微波发生装置包括红外测温仪（4）、热电偶（13）、矩形波导管（14）、微波源（15）、控制柜（19）、三螺钉匹配器（23）、微波功率测量仪（24）和微波水负载（25），抽真空装置包括真空泵（16），通气装置包括气体泵和气体流量表（17），热压炉柜（5）表面设有机架（9），机架（9）上设有炉体（2），炉体（2）为双层结构，炉体（2）的中间层底部与循环水分水器（6）连通，炉体（2）内部设有从外至内依次设有多晶莫来石保温套筒（3）和碳化硅套筒（12），碳化硅套筒（12）内部设有模具（11），模具（11）底部依次连接下部压力杆（7）和液压泵（8），炉体（2）顶盖且位于模具（11）正上方设有固定压力杆（10），固定压力杆（10）下方设有垫块（20），机架（9）顶部且位于固定压力杆（10）正上方通过螺母设有上部压力杆（1），上部压力杆（1）与固定压力杆（10）配合使用，炉体（2）内部设有红外测温仪（4），碳化硅套筒（12）内部设有热电偶（13），炉体（2）外壁上均匀设有矩形波导管（14），矩形波导管（14）依次连接三螺钉匹配器（23）和微波源（15），微波源（15）包括微波功率测量仪（24）和微波水负载（25），红外测温仪（4）、热电偶（13）、微波源（15）连接控制柜（19），炉体（2）底部依次连接气体泵和气体流量表（17），炉体（2）连接真空泵（16）。...

【技术特征摘要】
1.一种微波热压烧结设备，其特征在于：包括炉体（2）、多晶莫来石保温套筒（3）、热压炉柜（5）、循环水分水器（6）、机架（9）、碳化硅套筒（12）、热压装置、微波发生装置、抽真空装置和通气装置，所述热压装置包括上部压力杆（1）、下部压力杆（7）、液压泵（8）、固定压力杆（10）、模具（11）和垫块（20），微波发生装置包括红外测温仪（4）、热电偶（13）、矩形波导管（14）、微波源（15）、控制柜（19）、三螺钉匹配器（23）、微波功率测量仪（24）和微波水负载（25），抽真空装置包括真空泵（16），通气装置包括气体泵和气体流量表（17），热压炉柜（5）表面设有机架（9），机架（9）上设有炉体（2），炉体（2）为双层结构，炉体（2）的中间层底部与循环水分水器（6）连通，炉体（2）内部设有从外至内依次设有多晶莫来石保温套筒（3）和碳化硅套筒（12），碳化硅套筒（12）内部设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：许磊，彭金辉，郭胜惠，李超，巨少华，周俊文，刘秉国，夏洪应，周博，吴庆田，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：新型
国别省市：云南,53