一种用于立方氮化硼烧结体的烧结设备及其烧结方法技术

本发明专利技术公开了一种用于立方氮化硼烧结体的烧结设备，包括炉体，炉体内通过支架安装有烧舟；烧舟内设置有半球形容纳腔，半球形容纳腔内壁上固定有若干个同心设置的环形挡板，环形挡板上均匀设置有若干个贯通的第一狭缝，炉体外侧设置有气缸，气缸通过石墨杆连接有搅拌头，搅拌头包括若干个同心设置的锥形插片，锥形插片的底边直径大于顶边直径，锥形插片的外侧壁固定有若干个侧板，侧板上设置有贯通的第二狭缝；烧舟内安装有第一电热丝，环形挡板内安装有第二电热丝，锥形插片内安装有第三电热丝，烧舟内安装有冷却盘管。本发明专利技术能够改进现有技术的不足，提高了烧结原料的受热均匀性，提高了立方氮化硼烧结体的产率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于立方氮化硼烧结体的烧结设备及其烧结方法
本专利技术涉及材料加工
，尤其是一种用于立方氮化硼烧结体的烧结设备及其烧结方法。
技术介绍
立方氮化硼（cBN）是硬度仅次于金刚石的高硬度物质，由于其具有对铁系材料亲和性较低的特性，被广泛应用在各类切削加工中。现有技术中，通常是通过高温高压的烧结工艺制备立方氮化硼。但是，现有的烧结炉在加热烧结过程中，由于烧舟内的热场不均匀，导致原料受热不均，影响了立方氮化硼烧结体的产率。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种用于立方氮化硼烧结体的烧结设备及其烧结方法，提高了烧结原料的受热均匀性，提高了立方氮化硼烧结体的产率。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案如下。一种用于立方氮化硼烧结体的烧结设备，包括炉体，炉体内通过支架安装有烧舟，所述炉体上设置有进气口、排气口和真空抽气口；烧舟内设置有半球形容纳腔，半球形容纳腔内壁上固定有若干个同心设置的环形挡板，环形挡板上均匀设置有若干个贯通的第一狭缝，炉体外侧设置有气缸，气缸通过石墨杆连接有搅拌头，搅拌头包括若干个同心设置的锥形插片，锥形插片的底边直径大于顶边直径，锥形插片的外侧壁固定有若干个侧板，侧板上设置有贯通的第二狭缝，锥形插片与环形挡板一一对应；烧舟内安装有第一电热丝，环形挡板内安装有第二电热丝，锥形插片内安装有第三电热丝，烧舟内安装有冷却盘管，冷却盘管位于第一电热丝的外侧。作为优选，所述环形挡板底面为朝向内侧倾斜向下设置的斜面，斜面上固定有分隔网板，第一狭缝开设于斜面的底端，锥形插片活动插接在分隔网板和半球形容纳腔内壁之间；第二电热丝安装在斜面内，分隔网板内安装有与第二电热丝相连接的第一导热丝。作为优选，所述锥形插片的底面固定有隔热网板，第二狭缝内安装有T型折流板，T型折流板顶面设置有若干个导流槽，导流槽底部固定有第二导热丝，第二导热丝与第三电热丝连接。作为优选，所述进气口内安装有第四电热丝。作为优选，所述排气口外串联连接有若干个缓冲罐。作为优选，所述炉体与石墨杆之间安装有密封机构，密封机构包括上下对称设置的隔热封头，两个隔热封头之间夹持有密封垫，隔热封头上设置有卡槽，卡槽内对称固定有两个相向倾斜的弹片，密封垫外侧设置有与卡槽相配合的凸缘，凸缘上设置有与弹片相互插接的插槽，密封垫内侧设置有环形凹槽，环形凹槽的顶部和底部分别固定有限位环，限位环上固定有环形翅片，两个环形翅片相互搭接接触。作为优选，所述密封垫内安装有同心设置的刚性加强环。一种上述的用于立方氮化硼烧结体的烧结设备的烧结方法，包括以下步骤：A、将烧结体原料粉末放入烧舟；B、通过空抽气口对炉体内抽真空，使炉内气压小于5×10-4Pa，保持10～20min；C、通过进气口通入氩气，使炉内气压保持在1～5kPa，然后开启第一电热丝和第二电热丝进行加热，使炉内温度达到500～550℃，保持3～5min；D、重复步骤B和步骤C8～10次；E、通过进气口通入氩气，使炉内气压保持在3.5～4.5GPa，然后开启第一电热丝、第二电热丝和第三电热丝，将炉内温度在15～20min内提升至1950℃，在温度提升过程中，通过气缸带动搅拌头上下运动，使锥形插片对烧结体原料粉末进行搅拌；F、制得立方氮化硼烧结体后，关闭第一电热丝、第二电热丝和第三电热丝，通过排气口降低炉内气压，在炉内降至标准大气压后，通过进气口通入氩气，并同时通过排气口排气，使炉内压力保持稳定，实现对炉内进行降温；G、当炉内温度降至350℃时，开启冷却盘管，对烧舟和烧结体进行快速冷却，冷却至室温后取出烧结体。采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本专利技术通过改进烧舟结构，并配合搅拌头的插接搅拌，实现原料粉末在烧舟内的充分搅动，从而避免了原料粉末在烧舟内受热不均而影响产率的问题。烧结部位设置的三组电热丝，可以形成立体加热环境，在加热过程中随着锥形插片的上下运动，半球形容纳腔内的原料粉末逐渐从第一狭缝向下流出，与此同时部分原料粉末随着侧板向上移动，然后逐渐从第二狭缝向外侧流出，借助向外侧流动的惯性下落到上层的环形挡板上，从而形成原料粉末的循环搅动趋势，保证原料粉末的均匀受热。环形挡板的倾斜底面可以促进原料粉末向下的流动，分隔网板不仅可以对原料粉末起到分散均流的作用，更重要的是通过第一导热丝对流经的原料粉末进行加热处理，从而进一步提高原料粉末加热的均匀性。锥形插片在下压过程中，可以有效对环形挡板内的原料粉末进行推压，为了避免推压过程中对原料过度加热，专门在锥形插片的底面设置隔热网板，T型折流板可以有效提高原料粉末在经过第二狭缝时的分散度和加热均匀度，从而实现在整个循环流动过程中，对于原料粉末的充分搅拌。第四电热丝可以对进气温度进行有效调节，从而避免烧结完毕后进气降温过程中炉内局部温度的骤然变化。缓冲罐用于在炉内泄压时减少炉内气压的剧烈波动。由于本装置长期工作在高温高压下，普通的密封装置寿命较短，为此本专利技术专门设计了一套适用于石墨杆伸缩的密封机构。本机构通过安装隔热封头，用来有效减少密封垫的受热，同时利用隔热封头对密封垫的夹持作用，提高了密封垫的轴向支撑强度。刚性加强环用于提高密封垫的径向支撑强度。密封垫内侧环形翅片的支撑结构，可在石墨杆与密封垫产生摩擦时，对摩擦产生的作用力进行缓冲，进一步减小密封垫受力后的形变程度。附图说明图1是本专利技术中一个具体实施方式的结构图。图2是本专利技术中一个具体实施方式中烧舟的剖视图。图3是本专利技术中一个具体实施方式中环形挡板和锥形插片配合的结构图。图4是本专利技术中一个具体实施方式中第二狭缝的结构图。图5是本专利技术中一个具体实施方式中密封机构的结构图。图6是本专利技术中一个具体实施方式中密封垫的轴向剖视图。图中：1、炉体；2、支架；3、烧舟；4、进气口；5、排气口；6、真空抽气口；7、半球形容纳腔；8、环形挡板；9、第一狭缝；10、气缸；11、石墨杆；12、搅拌头；13、锥形插片；14、第一电热丝；15、第二电热丝；16、第三电热丝；17、冷却盘管；18、侧板；19、第二狭缝；20、分隔网板；21、斜面；22、第一导热丝；23、隔热网板；24、T型折流板；25、导流槽；26、第二导热丝；27、第四电热丝；28、缓冲罐；29、密封机构；30、隔热封头；31、密封垫；32、卡槽；33、弹片；34、插槽；35、环形凹槽；36、限位环；37、环形翅片；38、刚性加强环；39、限位槽；40、阻尼片；41、容纳槽；42、凸起部；43、凸缘。具体实施方式本专利技术中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。参照图1-6，本专利技术一个具体实施方式包括炉体1，炉体1内通过支架2安装有烧舟3，所述炉体1上设置有进气口4、排气口5和真空抽气口6；烧舟3内设置有半球形容纳腔7，半球形容纳腔7内壁上固定有若干个同心设置的环形挡板8，环形挡板8上均匀设置有若干个贯通的第一狭缝9，炉体1外侧设置有气缸10，气缸10通过石墨杆11连接有搅拌头12，搅拌头12包括若干个同心设置的锥形插片13，锥形插片13的底边直径大于顶边直径，锥形插片13的外侧壁固定有若干个侧板18，侧板18上设置有贯通的第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于立方氮化硼烧结体的烧结设备，包括炉体（1），炉体（1）内通过支架（2）安装有烧舟（3），其特征在于：所述炉体（1）上设置有进气口（4）、排气口（5）和真空抽气口（6）；烧舟（3）内设置有半球形容纳腔（7），半球形容纳腔（7）内壁上固定有若干个同心设置的环形挡板（8），环形挡板（8）上均匀设置有若干个贯通的第一狭缝（9），炉体（1）外侧设置有气缸（10），气缸（10）通过石墨杆（11）连接有搅拌头（12），搅拌头（12）包括若干个同心设置的锥形插片（13），锥形插片（13）的底边直径大于顶边直径，锥形插片（13）的外侧壁固定有若干个侧板（18），侧板（18）上设置有贯通的第二狭缝（19），锥形插片（13）与环形挡板（8）一一对应；烧舟（3）内安装有第一电热丝（14），环形挡板（8）内安装有第二电热丝（15），锥形插片（13）内安装有第三电热丝（16），烧舟（3）内安装有冷却盘管（17），冷却盘管（17）位于第一电热丝（14）的外侧。

【技术特征摘要】
1.一种用于立方氮化硼烧结体的烧结设备，包括炉体（1），炉体（1）内通过支架（2）安装有烧舟（3），其特征在于：所述炉体（1）上设置有进气口（4）、排气口（5）和真空抽气口（6）；烧舟（3）内设置有半球形容纳腔（7），半球形容纳腔（7）内壁上固定有若干个同心设置的环形挡板（8），环形挡板（8）上均匀设置有若干个贯通的第一狭缝（9），炉体（1）外侧设置有气缸（10），气缸（10）通过石墨杆（11）连接有搅拌头（12），搅拌头（12）包括若干个同心设置的锥形插片（13），锥形插片（13）的底边直径大于顶边直径，锥形插片（13）的外侧壁固定有若干个侧板（18），侧板（18）上设置有贯通的第二狭缝（19），锥形插片（13）与环形挡板（8）一一对应；烧舟（3）内安装有第一电热丝（14），环形挡板（8）内安装有第二电热丝（15），锥形插片（13）内安装有第三电热丝（16），烧舟（3）内安装有冷却盘管（17），冷却盘管（17）位于第一电热丝（14）的外侧。2.根据权利要求1所述的用于立方氮化硼烧结体的烧结设备，其特征在于：所述环形挡板（8）底面为朝向内侧倾斜向下设置的斜面（21），斜面（21）上固定有分隔网板（20），第一狭缝（9）开设于斜面（21）的底端，锥形插片（13）活动插接在分隔网板（20）和半球形容纳腔（7）内壁之间；第二电热丝（15）安装在斜面（21）内，分隔网板（20）内安装有与第二电热丝（15）相连接的第一导热丝（22）。3.根据权利要求2所述的用于立方氮化硼烧结体的烧结设备，其特征在于：所述锥形插片（13）的底面固定有隔热网板（23），第二狭缝（19）内安装有T型折流板（24），T型折流板（24）顶面设置有若干个导流槽（25），导流槽（25）底部固定有第二导热丝（26），第二导热丝（26）与第三电热丝（16）连接。4.根据权利要求1所述的用于立方氮化硼烧结体的烧结设备，其特征在于：所述进气口（4）内安装有第四电热丝（27）。5.根据权利要求1所述的用于立方氮化硼烧结体的烧结设备，其特征在于：所述排气口（5）外串联连接有若干个缓冲罐（28）。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴春雷，王方标，孙明烨，
申请(专利权)人：牡丹江师范学院，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23