一种基于加压的微波加热烧结炉制造技术

一种基于加压的微波加热烧结炉，它包括炉体以及设置于炉体内的保温层和模具、以及分别与炉体密封连接的微波加热系统、温控系统、加压装置和气氛系统；保温层紧贴模具的外周，微波加热系统包括微波发生器、水负载、环形器、调谐器和波导管，该微波发生器依次经环形器、调谐器和波导管与炉体连接；加压装置包括上压头、下压头、压力传感器和伺服电机；气氛系统包括流量压力控制器以及分别经流量压力控制器与炉体连接的储气罐和真空泵；温控系统包括红外测温仪和温度控制软件；它采用加压和微波加热合成加工从而实现自动化生产高致密度成品，并且工作效率高，设备使用寿命长，加工成本低；它广泛用于陶瓷以及硬质合金材料加工配套使用。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种基于加压的微波加热烧结炉。
技术介绍
微波的电磁能量能穿透介质材料并传送到物质的内部，并与物体的原子、分子互相碰撞、摩擦，从而使物体发热，微波加热具有内外同热、热应力小、效率高、加热速度快、成本低及可选择性等特点，被广泛应用到实践中。采用微波对材料的烧结始于20世纪60年代中期，有研究者提出了陶瓷材料的微波烧结，到20世纪70年代中期，又有研究者对微波烧结技术进行了深入的研究，某公司于九十年代建成制造氮化硅陶瓷刀具的生产中心，使用数台间歇式常压微波烧结炉，每天生产超过万片的半英寸氮化硅陶瓷刀片，烧结产品的性能远优于采用传统方式烧结的刀具；专利号CN203550534U公开了一种微波辅助加热的微波烧结炉，也是采用类似的常压烧结的技术方案，而对于一些熔点较高的材料，例如陶瓷等，受炉体承载高温的限制而无法进行加工；再如专利号CN203545695U公开了一种热电材料的微波加压合成装置，它虽然能克服热电材料合成装置昂贵、原料损失严重等缺点，但该装置采用热电偶测温，且测温元件直接伸入模具内紧贴模具内壁，在微波电磁场的作用下容易失准，同时该装置的液压装置并没有进行控制和反馈，其进给运动无法得到精确的保证。
技术实现思路
针对上述情况，本技术的目的在于提供一种基于加压的微波加热烧结炉，它采用加压和微波加热合成加工从而实现自动化生产材料致密度高、晶粒细化的成品，并且整体结构科学合理，加热速度快，工作效率高，设备使用寿命长，加工成本低，市场前景广阔，便于推广使用。为实现上述任务，一种基于加压的微波加热烧结炉，它包括炉体以及设置于炉体内的保温层和模具、以及分别与炉体密封连接的微波加热系统、温控系统、加压装置和气氛系统；所述保温层紧贴模具的外周，所述微波加热系统包括微波发生器、水负载、环形器、调谐器和波导管，该微波发生器依次经环形器、调谐器和波导管与炉体连接；所述加压装置包括上压头、下压头、压力传感器和伺服电机；所述气氛系统包括储气罐、真空泵和流
量压力控制器，该储气罐和真空泵分别经流量压力控制器与炉体连接；所述温控系统包括红外测温仪和温度控制软件。为实现本技术结构、效果优化，其进一步的措施：所述上压头和下压头分别穿过炉体和模具的上下端用于对模具型腔内的工件进行加压。所述下压头的一端穿过模具下端与工件连接，另一端与炉体下的基座连接。所述上压头的一端穿过模具上端与工件连接，另一端经压力传感器与伺服电机连接。所述红外测温仪设置于炉体的内壁上并可将所测温度实时反馈给温度控制软件从而调节微波发生器的功率。所述模具本体的一侧设有5mm的圆孔从距模具内壁2mm处开始延伸穿过保温层。所述模具本体上的圆孔位于炉体内壁上红外测温仪的同侧。所述环形器为三端环形器，且该环形器的三个端口按顺时针方向分别连接调谐器、水负载、微波发生器。所述流量压力控制器、伺服电机、压力传感器、红外测温仪以及微波发生器分别与计算机单元连接。所述模具采用石墨、氧化铝或碳化硅材料制成；所述保温层为多孔氧化铝陶瓷。本技术提供一种基于加压的微波加热烧结炉，它包括炉体以及设置于炉体内的保温层和模具、以及分别与炉体密封连接的微波加热系统、温控系统、加压装置和气氛系统；所述保温层紧贴模具的外周，所述微波加热系统包括微波发生器、水负载、环形器、调谐器和波导管，该微波发生器依次经环形器、调谐器和波导管与炉体连接；所述加压装置包括上压头、下压头、压力传感器和伺服电机；所述气氛系统包括储气罐、真空泵和流量压力控制器，该储气罐和真空泵分别经流量压力控制器与炉体连接；所述温控系统包括红外测温仪和温度控制软件；它采用加压和微波加热合成加工从而实现自动化生产高致密度和晶粒细化的成品，并且整体结构科学合理，加热速度快，工作效率高，设备使用寿命长，加工成本低，具有显著的经济效益和社会效益，市场前景广阔，便于推广使用。本技术相比现有技术所产生的有益效果：Ⅰ、本技术采用设置真空泵和储气罐等设备进行气氛烧结，有助于烧结过程中成型致密化程度高、性能良好的产品；Ⅱ、本技术采用微波穿透对工件直接加热，可实现同步快速加热，大大缩短加工周期，有利于节约能源；Ⅲ、本技术利用微波加热快速升温和快速烧结的特点，有利于获得更加细密的晶粒组织结构；Ⅳ、本技术采用微波加热的同时进行加压可提高被烧结工件的整体致密度，从而减少工件内部产生气孔、孔洞、微裂纹等缺陷，提高工件组织结构的致密化；Ⅴ、本技术采用压力传感器来精确控制上压头的进给运动，有利于实现对各种不同材料的产品进行烧结成型；Ⅵ、本技术采用对炉体内壁加装红外测温仪，便于实时掌握微波加热的温度，有利于对微波热压烧结反应的准确控制；Ⅶ、本技术采用环行器可将炉体内反射回来的的微波导入水负载，从而有效保护微波电子管，提高设备的使用寿命；Ⅷ、本技术采用计算机单元与各控制系统连接，生产自动化程度高，缩短了加工周期，降低了生产成本。本技术广泛适用于陶瓷以及硬质合金材料加工配套使用。下面将参照图，对本技术作进一步详细的说明。附图说明图1为本技术整体结构示意图。图2为本技术中模具结构放大示意图。图中：1-储气罐，2-真空泵，3-流量压力控制器，4-红外测温仪，5-上压头，6-伺服电机，7-压力传感器，8-波导管，9-调谐器，10-环形器，11-水负载，12-微波发生器，13-计算机单元，14-基座，15-下压头，16-保温层，17-工件，18-模具，19-炉体。具体实施方式参考附图，本技术是这样实现的：一种基于加压的微波加热烧结炉，它包括炉体19以及设置于炉体19内的保温层16和模具18、以及分别与炉体19密封连接的微波加热系统、温控系统、加压装置和气氛系统；所述保温层16紧贴模具18的外周，所述微波加热系统包括微波发生器12、水负载11、环形器10、调谐器9和波导管8，该微波发生器12依次经环形器10、调谐器9和波导管8与炉体19连接；所述加压装置包括上压头5、
下压头15、压力传感器7和伺服电机6；所述气氛系统包括储气罐1、真空泵2和流量压力控制器3，该储气罐1和真空泵2分别经流量压力控制器3与炉体19连接；所述温控系统包括红外测温仪4和温度控制软件。如图1所示，本技术的上压头5和下压头15分别穿过炉体19和模具18的上下端用于对模具18型腔内的工件17进行加压，所述下压头15的一端穿过模具18下端与工件17连接，另一端与炉体19下的基座14连接；所述上压头5的一端穿过模具18上端与工件17连接，另一端经压力传感器7与伺服电机6连接；所述红外测温仪4设置于炉体19的内壁上且与计算机单元13的温度控制软件连接；所述环形器10为三端环形器，且该环形器10的三个端口按顺时针方向分别连接调谐器9、水负载11和微波发生器12，该环行器10可以将炉体19内被反射回来的的微波导入水负载11，从而有效保护微波电子管；所述流量压力控制器3、伺服电机9、压力传感器7、微波发生器12分别与计算机单元13连接；加工时由于被加工材料处于热塑性的状态，此时材料变形的阻力较小，并易于晶粒的塑性流动和致密化，此时成型所需的压力也大大降低，因此当烧结的同时进行加压，有利于硬质合金粉末颗粒之间的接触、扩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于加压的微波加热烧结炉，其特征是在于包括炉体以及设置于炉体内的保温层和模具、以及分别与炉体密封连接的微波加热系统、温控系统、加压装置和气氛系统；所述保温层紧贴模具的外周，所述微波加热系统包括微波发生器、水负载、环形器、调谐器和波导管，该微波发生器依次经环形器、调谐器和波导管与炉体连接；所述加压装置包括上压头、下压头、压力传感器和伺服电机；所述气氛系统包括储气罐、真空泵和流量压力控制器，该储气罐和真空泵分别经流量压力控制器与炉体连接；所述温控系统包括红外测温仪和温度控制软件。

【技术特征摘要】
1.一种基于加压的微波加热烧结炉，其特征是在于包括炉体以及设置于炉体内的保温层和模具、以及分别与炉体密封连接的微波加热系统、温控系统、加压装置和气氛系统；所述保温层紧贴模具的外周，所述微波加热系统包括微波发生器、水负载、环形器、调谐器和波导管，该微波发生器依次经环形器、调谐器和波导管与炉体连接；所述加压装置包括上压头、下压头、压力传感器和伺服电机；所述气氛系统包括储气罐、真空泵和流量压力控制器，该储气罐和真空泵分别经流量压力控制器与炉体连接；所述温控系统包括红外测温仪和温度控制软件。2.根据权利要求1所述的一种基于加压的微波加热烧结炉，其特征在于所述上压头和下压头分别穿过炉体和模具的上下端用于对模具型腔内的工件进行加压。3.根据权利要求2所述的一种基于加压的微波加热烧结炉，其特征在于所述下压头的一端穿过模具下端与工件连接，另一端与炉体下的基座连接。4.根据权利要求2所述的一种基于加压的微波加热烧结炉，其特征在于所述上压头的一端穿过模具上端与工件连接，另一端经压力传...

【专利技术属性】
技术研发人员：许靖伟，唐思文，刘德顺，苏闯南，李鹏南，蒋玲莉，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：新型
国别省市：湖南;43