本发明专利技术属于金属材料中金属粉末及复合材料的制备技术，一种高速重载刹车片的连续加压烧结装置及其烧结工艺，该装置包括用于控制的上位机、起到隔热保温作用的半开炉体，台架车和矩形截面卧式长桶形隧道状的高温合金炉管；该装置可将多种金属及合金粉末与石墨粉、氧化物或碳化物粉末经预压成型坯，加压烧结（同时与钢背基板焊接），可制成各种高速重载刹车制动材料或部件。这种技术和装置适用于飞机、铁路高速列车和高档轿车等高速行走机械的刹车制动材料或部件的自动化、连续化大规模生产。与钟罩式炉相比，本发明专利技术装置的自动化水平高、能量消耗低、产品质量高、性能均匀稳定、生产效率高、生产环境大为改善。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于金属材料中金属粉末及复合材料的制备技术，一种高速重载刹车片的连续加压烧结装置及其烧结工艺，该装置包括用于控制的上位机、起到隔热保温作用的半开炉体，台架车和矩形截面卧式长桶形隧道状的高温合金炉管；该装置可将多种金属及合金粉末与石墨粉、氧化物或碳化物粉末经预压成型坯，加压烧结（同时与钢背基板焊接），可制成各种高速重载刹车制动材料或部件。这种技术和装置适用于飞机、铁路高速列车和高档轿车等高速行走机械的刹车制动材料或部件的自动化、连续化大规模生产。与钟罩式炉相比，本专利技术装置的自动化水平高、能量消耗低、产品质量高、性能均匀稳定、生产效率高、生产环境大为改善。【专利说明】一种高速重载刹车片的连续加压烧结装置及其烧结工艺
本专利技术属于金属材料中金属粉末及复合材料的制备
。特别是提供了一种能够在连续推舟的过程中进行加压烧结的技术与装置，提供了一种可将多种金属及合金粉末与石墨粉、氧化物或碳化物颗粒状粉末，经混粉、预压成型坯、(与刚背基板组合)加压烧结，可制成各种高速重载刹车制动材料或部件。这种刹车材料或部件适用于一般的高速行、飞机械的制动材料，如:飞机、铁路高速列车、高档轿车等，也适用于船舶、大型风力和水力发电机转轴的制动部件的工业化规模化生产。技术背景近20年来的文献检索可知，随着飞机、汽车和火车工业及其相关的配套技术和使用环境的不断改善，这些行、飞机械的最大制动速度已由50-80公里/小时，迅速提高到300-400公里/小时。其中飞机的制动速度更高。对制动材料来说，在行、飞机械重量不变的情况下，仅速度提高四倍时，其动量(D=Hiv)将增加5倍，而运动机所具有的惯性运动动能(E=l/2mv2)将会增加25倍。这些惯性能量必须要在很短的时间内(实际要求愈短愈好)几乎全部被制动材料所吸收。显然这是一件很苛刻的要求，为了满足这一要求，世界各国的材料科学工作者，特别是粉末冶金和复合材料工作者，近60年来针对各种不同型号飞机、汽车、火车，进行了长期艰苦的研制和配套工作，基本上能够同步的满足了上述各种行、飞机械的要求。目前，多数国家均用粉末冶金工艺制备高速重载刹车片，其主要工艺均为:1，混粉；2，预压成型坯；3，加压组合烧结。在上述工艺中影响产品性能的主要因素:1)是合金成分；2)是加压组合烧结工艺及设备。当合金成分确定后，整个加压组合烧结工艺及设备将是决定产品质量的最关键一环。加压组合烧结的目的:是将各种单纯的不同性能的混合态金属和非金属粉末先预压成型坯，再与钢背基板加热加压烧结，形成新型的具有特定成分、特定性能的固态合金整体(摩擦层)，同时要将合金层与钢背基板焊接成一个整体，最终形成为一个可实用的摩擦部件。上述过程中，合金层的形成过程与烧结温度、压力有关。在一定的温度下，原有的单相的各种混合状态粉末，在温度作用下(升温)会通过扩散、互溶、相变、浸润、液相充填、包覆、颗粒重排等机制达到高温平衡态合金状态，并赋予合金一定的高温性能(高温相、密度、力学性能、膨胀系数等)，同时实现了高温下与钢背基板的扩散焊接。在冷却过程中，合金层内仍要有新相析出、相变、相间不均匀收缩，固相颗粒二次析出，空隙球化等。更重要的是合金层的全程收缩曲线与钢背基板的全程收缩曲线是否相容，这将会决定合金层与钢背基板焊接层之间是否含有巨大的剪切破坏应力。这点会严重影响产品使用的安全性。由上可知加压组合烧结中，每个刹车片上的温度及其均匀性，压力及其均匀性，对每片刹车片的性能将会有很大影响。但遗憾的是，我国及其他很多国家60多年来在加压组合烧结工序中，均采用钟罩·式加压烧结炉。这种炉型的特点是上、下段温度差较大，边缘与中心温差也较大。上、下层压力和受压面上的压强分布很难均匀。在实际生产中，产品的叠放、堆码时间长，要求高，很不稳定。升温、降温、均温时间都很长。加压烧结工序完成后，为了快速冷却(避免危险区)，在较高温度下要将外炉体脱除，以便使红热的内罩迅速冷却。所以这种设备只能是装一炉、烧一炉、凉一炉的间断式生产方式，故生产效率低、废品率高、环境温度高、能量利用率低。为了解决这一难题，粉末冶金工作者曾做了很多设备上的改进，尽管取得了不少成果，但设备的基本结构和基本功能仍停留在钟罩式加压烧结炉的水平。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术从刹车片实际加压组合烧结的工艺要求出发，采用完全崭新的设计理念，将间断式的烧结炉改为连续推舟式加压烧结装置。以实现将刹车片装舟后连续不断地从炉子一端自动推入后，经预热、升温、恒温加压、冷却加压、终冷后自动出炉，完成全自动的生产过程的高速重载刹车片的连续加压烧结装置及其烧结工艺。本专利技术的技术方案是:高速重载刹车片的连续加压烧结装置，该装置包括用于控制的上位机、起到隔热保温作用的半开炉体，台架车和矩形截面卧式长桶形隧道状的高温合金炉管； 所述高温合金炉沿长度方向按功能依次由进舟段A、预热段B、恒温加压段C、冷却加压段D、终冷段E和出舟段F炉管组成； 所述台架车由一段或多段台架车单元组成，所述高温合金炉管安装在所述台架车上，所述半开炉体安装在所述高温合金炉管的预热段B、恒温加压段C、冷却加压段D炉管处；所述恒温加压段C和冷却加压段D炉管的底部设有下炉承压装置和下部受力门框； 所述进舟段A炉管一端的末端设有用于推舟的推进气缸，所述进舟段A炉管上部设有排气或点火装置，所述进舟段A炉管下部通过横向进舟炉管，所述横向进舟炉管的一侧设有进舟炉门，所述横向进舟炉管的底部设有进舟辅助装置； 所述预热段B炉管外侧设置用于预热的加热装置； 所述恒温加压段C和冷却加压段D炉管的上端分别设置第一垂直炉管和第二垂直炉管，所述恒温加压段C炉管与第一垂直炉管底端连通，所述冷却加压段D炉管与第二垂直炉管的底部联通，第一加压吊炉设置在所述恒温加压段C与第一垂直炉管的连接处，所述第二加压吊炉设置在所述冷却加压段D炉管与第二垂直炉管的连接处，第一垂直炉管内设置第一加压冲头，第二垂直炉管设置第二加压冲头，所述第一加压冲头通过第一加压杆与第一垂直炉管上端的第一加压油缸固接，所述第二加压冲头通过第二加压杆与第二垂直炉管上端的第二加压油缸固接，所述第一加压油缸与固定在所述第一垂直炉管和第二垂直炉管上端的上部受力门框的横梁上的第一快速提升机构连接，所述第二加压油缸与固定在所述第一垂直炉管和第二垂直炉管上端的上部受力门框的横梁上的第二快速提升机构连接，所述第一加压油缸和第二加压油缸通过管路与设置在所述台架车上的微型油泵连接，所述第一加压杆、第二加压杆与所述第一垂直炉管和第二垂直炉管的连接处通过滑动密封装置密封，所述第一加压油缸和第二加压油缸上安装压力传感器和位移传感器，所述第一加压冲头的端部设有加热炉板； 所述终冷段E炉管外侧套接用于冷却的水冷套； 所述出舟段F炉管的末端设有用于观察的观察窗，所述出舟段F炉管上部设有供气装置，所述出舟段F炉管下部设有横向出舟炉管，所述横向出舟炉管的一侧设有出舟炉门，所述横向出舟炉管的底部设有出舟辅助装置； 所述上位机与所述供气装置、出舟辅助装置、加热炉板、推进气缸、加热装置和快速提升机构控制连接，所述压力传感器和位移传感器与所述上位机数据连接。本专利技术的另一目的是提供一种使用上述的装置的制备本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高速重载刹车片用的连续推舟式加压烧结装置，其特征在于，该高速重载刹车片的连续加压烧结装置，该装置包括用于控制的上位机、起到隔热保温作用的半开炉体，台架车和矩形截面卧式长桶形隧道状的高温合金炉管；所述高温合金炉沿长度方向按功能依次由进舟段A、预热段B、恒温加压段C、冷却加压段D、终冷段E和出舟段F炉管组成；???所述台架车由一段或多段台架车单元组成，所述高温合金炉管安装在所述台架车上，所述半开炉体安装在所述高温合金炉管的预热段B、恒温加压段C、冷却加压段D炉管处；所述恒温加压段C和冷却加压段D炉管的底部设有下炉承压装置；所述进舟段A炉管一端的末端设有用于推舟的推进气缸，所述进舟段A炉管上部设有排气或点火装置，所述进舟段A炉管下部通过横向进舟炉管，所述横向进舟炉管的一侧设有进舟炉门，所述恒温加压段C和冷却加压段D炉管的底部设有下炉承压装置和下部受力门框；所述预热段B炉管外侧设置用于预热的加热装置；?所述恒温加压段C和冷却加压段D炉管的上端分别设置第一垂直炉管和第二垂直炉管，所述恒温加压段C炉管与第一垂直炉管底端连通，所述冷却加压段D炉管与第二垂直炉管的底部联通，第一加压吊炉设置在所述恒温加压段C与第一垂直炉管的连接处，所述第二加压吊炉设置在所述冷却加压段D炉管与第二垂直炉管的连接处，第一垂直炉管内设置第一加压冲头，第二垂直炉管设置第二加压冲头，所述第一加压冲头通过第一加压杆与第一垂直炉管上端的第一加压油缸固接，所述第二加压冲头通过第二加压杆与第二垂直炉管上端的第二加压油缸固接，所述第一加压油缸与固定在所述第一垂直炉管和第二垂直炉管上端的受力门框的横梁上的第一快速提升机构连接，所述第二加压油缸与固定在所述第一垂直炉管和第二垂直炉管上端的受力门框的横梁上的第二快速提升机构连接，所述第一加压油缸和第二加压油缸通过管路与设置在所述台架车上的微型油泵连接，所述第一加压杆、第二加压杆与所述第一垂直炉管和第二垂直炉管的连接处通过滑动密封装置密封，所述第一加压油缸和第二加压油缸上安装压力传感器和位移传感器，所述第一加压冲头的端部设有加热炉板；?所述终冷段E炉管外侧套接用于冷却的水冷套；所述出舟段F炉管的末端设有用于观察的观察窗，所述出舟段F炉管上部设有供气装置，所述出舟段F炉管下部设有横向出舟炉管，所述横向出舟炉管的一侧设有出舟炉门，所述横向出舟炉管的底部设有出舟辅助装置；?所述上位机与所述供气装置、出舟辅助装置、加热炉板、推进气缸、加热装置和快速提升机构控制连接，所述压力传感器和位移传感器与所述上位机数据连接。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴成义，郭志猛，于潇，赵翔，彭坤，郝俊杰，孙鹏，刘桂香，张晓冬，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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