3006022韩会生立式真空热压烧结炉设计.doc

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1、1 前 言1.1 课题研究的背景 真空热处理技术发展的初期，人们主要研究真空热处理的基本性质、加热特 点、金属蒸发和金属在真空下加热的基本规律以及变形问题，同时开展了典型热 处理工艺的研究，进行了真空烧结工艺的研究和应用，为真空热处理工艺的研究 和应用奠定了基础。由于我国真空热处理设备技术的研制工作是从零开始，因而 我国真空热处理设备的研制是在仿制国外产品的同时，集中力量攻克真空热处理 设备的关键技术，以使国产真空热处理设备在设计、结构、性能、自动化水平和 寿命等方面追赶国际先进技术水平。经过不懈努力和研究探索，逐步攻克了真空 热处理设备研制的关键技术，掌握了真空热处理设备设计、结构、关键部件

2、、设 备材料与元器件、传感器、电器组件等核心技术，我国真空热处理工艺的研究和 应用已遍及真空退火、真空油（汽）淬火、真空渗碳、真空渗氮、真空回火、真 空烧结、真空钎焊、真空离子渗碳、真空涂敷及真空清洗等广阔领域，取得了长 足的进展，为我国真空热处理设备的研制开发奠定了基础1.2 课题研究存在的问题 随着硬质合金市场的快速发展，对产品质量的要求也越来越高，需求量也越 来越大。因此，硬质合金加工业的发展潜力很大，提高硬质合金品质的重要烧结 设备真空热压烧结炉的设备水平是发展和改进的方向之一。随着烧结工艺的不 断完善和发展早期研制的真空烧结炉的技术指标已不能满足现代烧结工艺的要 求，目前存在以下几个

3、方面的主要问题： （1）烧结生产效率低：目前的真空热压烧结炉为单向热压成型，而且高温辐射挡板位于炉体外部，功率小、加热温度上升缓慢。这种真空热压烧结炉的生产效率较低，制品的密度较小，加热室使用的寿命比较短。 （2）密封结构存在缺陷：为保证烧结炉的真空度，安装在炉体上的附件如电极、热电偶导出装置都设计了密封结构，但这些结构在安装和使用等方面都存在 着一些问题。 原有进电极的密封缺陷：以前的进电极与炉壳电极孔之间有乙烯绝缘套，密封用的 O 型橡胶圈放在绝缘套之间，安装时，逐步拧紧进电极 外部的螺母，O 型圈在两个绝缘套的挤压下膨胀最后形成进电极与电极孔之间的 完全密封。 原热电偶密封缺陷：原有热电

4、偶的密封结构是真空橡胶密封垫和聚四氟 乙烯垫上钻两个孔，热电偶上的电阻丝从中间穿过，拧紧外面的紧压螺母，橡胶 密封垫受到聚四氟乙烯垫的挤压形成密封。此结构不管炉内是否采用保护套管热电偶丝总是裸漏在真空气氛中高温下受氮气腐蚀，寿命降低很快，实践表明烧结 两炉产品，热电偶就会断裂，这无论在在热电偶的消耗还是从产品的生产角度来说都是不经济的 。1.3 本论文的主要内容 此次设计的目标是根据搜集的资料和已知的烧结炉结构，设计出生产效率 高、环保、制品密度高以及加热器使用寿命长的真空热压烧结炉。下面是在研究 过程中工作的主要内容： （1）通过对目前国内外相关领域研究的了解与学习，掌握大量有关烧结炉 设计

5、领域广泛的应用信息以及先进制造的发展和应用情况，并对真空热压烧结炉 这一目标领域进行了详细的研究。 （2）通过对真空热压烧结炉的工作原理和生产过程进行详尽分析，完成了 真空热压烧结炉的结构设计。在目前烧结炉设计资料的基础上，最终确立了设计 立式上开盖的真空热压烧结炉。 （3）对已知烧结炉的设计进行改进，针对现在烧结炉的缺陷，分析它们的 缺陷，找出最佳方案，最后设计出符合现在生产要求的真空热压烧结炉。 （4）按照最佳方案，根据设计与计算确定尺寸和要求：绘制出合理的装 配图；按照具体设计尺寸绘制出完整的零件图；按照装配图和零件图的尺寸绘制三维实体图，并进行装配和有限元分析。 真空热压烧结炉是一种在

6、真空、高温态下烧结新型材料。其特点有结构简单， 体积小，价格低廉，因而得到了广泛的应用。2总体方案设计烧结是硬质合金毛坯生产工艺的最后一道工序，也是决定硬质合金结构与性 能的关键工序。大量实践证明，在真空烧结中，氢气烧结工艺具有一系列的越 性，一些发达国家已全部采用真空烧结。随着烧结工艺的不断完善和发展，原有真空烧结炉的技术指标已不能满足现 代烧结工艺的需求，如炉内温度均匀性差，极限真空度低，泄露率较高等缺点。 为此，本设计对原有真空烧结炉进行了部分改进性设计，以提高现有国内真空烧 结的生产效率和产品质量，使其具有温度高、真空度高、热压力高、冷却效果好的特点。该真空热压烧结炉采用立式结构，这种

7、结构便于装、出料和机械控制。整个烧结炉除发热体和隔热装置外，其余各部分均强烈水冷却，这对烧结炉的结构设计和制造精度提出了较高的要求。2.1 烧结炉整体结构的设计 真空热压烧结炉由炉体、炉盖、保温装置、热压装置、发热体、真空系统、 液压系统、变压器系统、循环水冷却系统、以及测温系统组成。根据设计要求， 本课题将对整个炉体进行改进设计，包括炉体、炉盖、保温装置、热压装置、发热体以及循环水冷却系统的改进设计。2.2 烧结炉座架结构的设计烧结炉的座架是整个烧结炉工作的重要组成部分，烧结炉的座架是由底座、 支撑架和上液压缸站经焊接组成一体。根据烧结炉的具体尺寸和形状对其座架的 高度和大小进行设计和改进，

8、按烧结炉的实际尺寸对整体布局进行合理设计。2.3 本设计的技术方案 立式真空热压烧结炉包括炉体、炉盖、保温桶、反射桶、发热体、上压头、 下压头、上油缸、下油缸和抽真空部分。带上、下油缸的支撑机构为由热轧槽钢制造的双立柱式结构，上油缸和下油缸分别装设在支撑体上端和底座中部。上油缸通与荷重传感器连接，荷重传感器下端与水冷压头连接，水冷压头下端与上石墨压头连接。下油缸与下水冷压头连接，下水冷压头与下石墨压头连接。烧结炉 通过焊接固定在支撑架的横梁上中部。烧结炉在加热室底面上设有模具支撑体，成型模具设置在模具支撑体上。圆筒形加热室设置在炉体内，由托盘结构进行定位，在炉体和加热室的上、下端面上对称地开设

9、有压头通孔，上、下顶杆分别穿过加热室上的压头通孔。三组引电电极分别装有绝缘套和热辐射挡环，挡板位于加热室内。三个引电电极分别通过水冷电极与石墨电极加热体连接。烧结炉采用炉体和炉盖分离设计，二者用六个铰链螺栓通过炉耳和密封圈密封结合 。2.4 主要技术参数 功率 050 kW 工作温度 01600 工作电压 0375 V 工作电流 0150 A 最大压合力 150 kN 工作真空度 6. 67 10 -1Pa 极限真空度 6. 67 10 - 3 Pa 发热体额定电压 36 V 下顶杆最大工作进程 200mm 下顶杆运动速度调节范围 50300 mm/ min 工作区尺寸(直径长度) 230 m

10、m 350mm3 烧结炉整体结构的计 3.1 烧结炉的构成 热压烧结炉由以下几个主要部分组成：炉体；炉盖；炉盖升降机构；测温热 电偶；水冷电极；发热体；保温装置；变压器电源 图 3-1 热压烧结炉的结构简图 （1）下压头；（2）炉体；（3） 观测头；（4）炉盖；（5）上压头；（6）保温桶 （7）发热体；（8）模具；（9）温度传感器；（10）支撑体；（11）引入电极 3.2烧结炉的结构尺寸设计3.2.1炉体的结构尺寸设计 炉体是发热体的保护和支撑部分，它的结构设计直接影响到整个炉子的性 能 ， 通 过 发 热 体 的 计 算 要 求 得 ， 烧 结 炉 的 结 构 尺 寸 为 ： 外 壳HB=4

11、60mm450mm10mm，内壳HB=400mm420mm10mm。 炉体由普通碳素结构钢焊接而成，为双层结构。中层冷却室采取中空制造， 内通冷却水。其目的为了提高炉体的冷却能力，根据生产工艺要求冷却速度不同， 冷却水的流量也不同。炉体最终靠两个支座固定在烧结炉的下梁上。由于本设计 的炉体在正常工作时要受到充氮气的作用，同时又要被抽到一定的真空度，因此 要重视炉体壁厚的设计，它必须具有很高的强度和足够的刚度，根据参考资料和 材料的强度条件，炉壁的厚度设计为 10mm。炉体的冷却水管采用下进上出的循 环方式来满足炉体的冷却要求。在炉体中部对称位置设有氮气出气口、观察室以 及温度传感器装置。炉体和

12、炉盖的压紧采用铰链螺栓拧紧，加工时操作方便灵活， 容易拧紧和拆装。炉盖和炉底的动密封装置的固定中心线与炉体的法兰必须垂 直，以保证上、下顶杆运动的直线度。由于炉体内要不断通入冷却水，以保证烧 结炉的正常工作，因此炉体的密封性能至关重要，必须通过试验无漏水现象后方 可使用。 图 3-2 烧结炉炉体立体结构图 (1) 进气管；(2) 观测孔；(3) 出气管； (4)炉耳；(5) 出水管；（6)温度传感器；（7）进气管3.2.2 炉盖的结构尺寸设计 对热压烧结炉而言，炉盖要承受高温的烘烤，因此炉盖也需采用采用双层水 冷结构形式，中间通冷却水，炉盖的冷却水管同样采用下进上出结构来满足冷却 的要求，以达

13、到最佳的效果。炉盖同样普通碳素结构钢焊接制作，在炉盖顶部设 有压头口。 图 3-3 烧结炉炉盖立体结构图 (1) 进水管 (2) 出水管 （3）吊耳 （4）炉耳3.2.3 引入电极的结构尺寸设计 水冷引入电极也是真空烧结炉的重要部件之一，它主要由中心导体、上绝缘 体、下绝缘体、上密封圈、下密封圈组成。其作用是将由干式变压器输送来的低 电压大电流输送给加热器，此水冷电极须具有导电、绝缘、密封和冷却的功能。 水冷电极采用空心厚壁铜管作导电极，空心铜管内通冷却水来冷却，电极与炉体 之间的绝缘用聚四氟乙烯材料，它有良好的耐热及绝缘性，热塑性、耐高温、耐 烘烤的性，空中的渗透率和放气性都极小，作用温度可

14、达 500，可用于超高真 空系统。该电极为低电压大电流结构，它不但起导电作用，还起支撑发热体的作 用。发热体托盘由石棉所做，具有定位、保温和绝缘的作用。中心导体内制成空 心并设回水管，确保水的正常无阻流动，不出现短路现象。 图3-4 引入电极立体结构图 （1） 进水管；（2）出水管；（3）水管接头；（4）引入电极。 3.3发热体的设计 真空热压烧结炉的内部温度设定在 1600左右，温度上限为 1800。此真 空热压烧结炉使用的主要是多层石棉隔热屏保温，发热体则选用高纯石墨材料。 下面我根据该真空炉的实际容积，计算发热体的实际所需功率以及其结构设计， 选定发热体的材料。3.3.1 发热体材料的选

15、择 发热元件能产生 1600 以上的温度，目前常用的材料一般为钼、钨和石墨 材料等。这几种发热材料必须在较高的真空度和有保护性气氛的条件下才能正常 工作。随着炉内温度的升高，炉内各种组件如发热体、保温材料、模具、被制备的原材料等有一个去气和蒸发的过程，真空度的下降同时也会影响发热元件的寿命。所以，一般采用抗氧化的高纯石墨制作发热元件。 石墨能耐高温，热膨胀小，电阻温度系数小，价格低廉，机械强度在2500 以下随温度的上升而提高。因此，石墨成了真空烧结炉发热体的首选材料。可作 发热体的石墨形态有石墨板、炭布和其它异型如管状等。炭布强度好，易于组成 各种形状，但发热体之间的连接较麻烦；各种异型发热

16、体加工困难，但发热体的 整体性好，装配容易；石墨板材发热体加工方便，易于装配，成为制作石墨发热 体的首选 。 3.3.2 发热体的结构设计 发热体和电源由发热体、托盘、引入电极、干式变压器、可控硅电压调节器 组成。 发热元件是炉子的关键部件，由托盘、发热体和引入电极组成，材料全部用 高碳石墨加工。在发热电源功率一定的情况下，炉子的温度取决于发热元件的几 何形状和尺寸。该发热体圆筒分为 60的六片形状，六片的周向间隙为6mm， 其中下三片与三个电极用螺纹连接起来，这样就构成了三个电极的 Y 形接法。 而电极又固定在炉体上，这样就使发热体处于悬挂结构，我们在发热体下方加了 个圆型石棉托盘给予支撑和

17、保温。其具有结构简单，制作容易，炉子升温快，炉 温均匀性好等优点。 3.3.3 发热体易损原因分析 发热体的氧化损耗 石墨的氧化分为干式氧化(空气、水、在CO2)和湿式氧化(酸、碱)。石墨在 高温下易被空气、水和二氧化碳氧化。 石墨氧化反应是连续进行的，生成物是CO2和CO气体，容易逸散。石墨氧 化的温度及反应速度在各种情况下是不同的，如果把24小时内损失原来重量1% 的温度定为氧化开始温度，则石墨的氧化开始温度如下：在空气中420460； 在CO2 中约900；在水蒸气中约700。 防止氧化：为了防止非氧化物系统在空气中烧结被氧化，经常需要将其置于 氮气或者氩气氛中进行保护；对于在高温常压下

18、易于氧化的材料，可以适当提高惰性气体压力，气氛常压烧结法基本不降低烧结温度。 电极短路或受挤压断裂 烧结炉采用石墨作为加热元件，安装时要求电极组件之间接触良好，上下方 向保持水平，电极螺母端在安装窗口周边要预留膨胀隙。同时电极组件的两端与 炉体需要保持良好的绝缘性。热压烧结炉炉体、电极托板变形后，通常造成电极 螺母端的膨胀间隙预留不足，通电升温后电极螺母端受安装窗口周边炉墙不同程 度的挤压，电极会很快裂断。 发热体加工和安装质量 发热体的加工质量和安装质量对发热体的使用寿命有重要的影响。发热体以 及发热体接头的连接螺纹加工粗劣或公差配合不符合标准，均会造成电极与接头 连接过松或过紧，过松会出现

19、接触不良拉弧烧坏电极和接头，过紧则容易在装配 时损坏螺纹。装配电极时，在电极与发热体连接旋合过程中，用力过大同样会造 成螺纹的损坏，从而使电极报废。 另外，水冷电极缺水供应时，由于电极连接热量得不到及时的散发，会引起 电极与发热体之间接触不良，烧坏电极，严重时出现拉弧烧损电极和发热体。3.4 烧结炉组成部件的结构设计 3.4.1 保温桶的结构设计 保温桶由保温层和反射桶组成，分别用石棉和钼片制作，用钼片制作成的反 射桶主要用来抵御由发热元件产生的辐射热，以免损害保温层和炉体。 3.4.2 水冷系统的结构设计 热压烧结炉的炉温很高，如果没有冷却设备，炉子将会无法正常工作，所以 炉子冷却系统的设计

20、也是炉子的重点。烧结炉的冷却方式很多，但考虑到炉子的 工作条件，选用了循环水冷却，所以在设计时就要考虑到烧结炉的各个零件的冷 却结构。 炉体的冷却结构是首选解决的关键，炉体作为整个炉子的外壳，起到支撑和 保护的作用，不承受外力，炉体分为内壳和外壳，在中间通入冷却水，再结合各 种加工方法，选用了普通碳素结构钢焊接而成。 炉盖要承受高温的烘烤，因此炉盖采用双层水冷结构形式，中间通冷却水， 炉盖的冷却水管采用下进上出以满足冷却的要求，以达到最佳的效果。 引入电极和发热体直接连接，承受发热体传来的温度，所以冷却也很重要， 由于引入电极采用黄铜制成，而黄铜质软且不易加工。考虑到这一点，在中间钻 个深空。

21、 3.4.3 抽真空回路的结构设计 抽真空系统由真空阀门、扩散泵、旋片式机械真空泵、管路及真空测量仪表 构成。抽真空回路包括两个抽真空管路，在预抽真空度达到设定值时，电磁阀会 自动关闭，还可用于在惰性气体的气氛环境下生产加工。该系统是在炉体的漏 率达到最低极限时，能保证炉子正常工作的关键。能否实现高真空度取决于真空 泵的抽速、管路的密封和漏率性能能否达到要求。该炉中选择的旋片式真空泵抽气速率10L/s，极限真空度50.1Pa；扩散泵抽气速率850L/s，极限真空度 70.001 Pa。管路采用放气率低的硅橡胶管。3.5 密封结构的改进 3.5.1 下顶杆动密封结构的改进设计下顶杆和下石墨压头是

22、在高温区有载运动的零件，承受高压和高温。 它既不能变形，也不能在高温环境下氧化。因此它必须具有良好的冷却性和动密 封性能。整个炉体内的极限真空度在很大程度上取决于下顶杆动密封的情况，这 是该炉的关键技术之一。为保证极低的漏气率，要提高加工精度和选用适宜的密 封材料。在该炉中，选择聚四氟乙烯作为动密封材料，其特点是它能耐 300高 温、耐烘烤、放气率低、耐磨损，而且具有良好的润滑性能。密封圈的几何形状 ，这是根据炉子在正负压状态设计的。正压状态时，正压气室的气压使 A 圈抱紧下顶杆；负压状态时，正压气室的气流使B 圈收缩，抱紧下顶杆。 图3-6 下压头动密封结构示意图3.5.2 烧结炉实现高真空

23、度的措施 极限真空度和最大漏率极限是真空设备的两项重要指标，也是该路正常运行 的重要条件。炉内的极限真空度（P）取决于以下几个因素： P=（Qz+Q ）/S i 式中：Qz 炉体的最大漏率（Pa L/s） Qi 除 Qz 以外的总放气率（PaL/s） S 真空机组的有效抽速（Pa L/s） 影响最大漏率的因素有炉体的制造精度、炉体材料、密封材料、绝缘材料等。 所以，应选择漏率极低的材料作为主导材料，选择密封性好的阀门，抽气率高的 真空泵等17。 总放气率系指材料的放气、解吸、凝结气体的再蒸发、焊缝夹层内气体的渗 透以及真空系统中工作介质的逆流和逆扩散等放气的总和，其中材料的放气率是 影响真空度

24、的最大因素。该炉中的材料包括发热元件、保温材料、密封件、模具、 制品的原材料等。就放气率而言，在这些材料中保温材料所占比重最大。在该炉 中选择金属钼片和石棉作为保温材料，在高温中放气率极低。 被制备的材料要获得一定的压合成型力，外来的机械力要通过密闭的炉体， 首先要考虑的是机械动密封问题。这种机械动密封装置必须满足两个条件：正压、 负压时均能维持极限真空。4烧结炉座架结构的设计 烧结炉的底座和支撑架也是整体烧结炉不可缺少的部分。它对烧结炉起支撑 和固定作用，根据烧结炉的整体尺寸和工作位置进行整体布局设计。 座架是由底座（安装主油缸）、支持架（安装上油缸）和挂钩架组成。座架 的底座由普通碳素结构

25、钢焊接而成，具有足够的强度和刚度；在底座和支撑架中 各安装有一个油压缸。烧结炉底座采用焊接组成，支撑架与底座同样采用焊接形 式固定在一起，并且支撑架插进底座双向焊接，以此保证二者的牢固。在支撑架 上焊有四个横梁，并将烧结炉焊接在上面。 4.1 烧结炉底座的结构设计 烧结炉的底座全部采用普通碳素结构钢板焊接，其原因是为保证底座的整体 牢固性，在底座中加入了两个肋板，因此对底座的焊接要求很严格，内部焊接采 用角焊缝并且连续均匀，外部的焊接采用 V型焊缝且连续均匀。 4.2 烧结炉支撑架的结构设计 4.2.1 支撑架的结构设计 烧结炉的支撑架型钢制作而成。具体由两个热轧槽钢立柱、焊接在立柱上的 四个

26、热轧等边角钢支持体、上油压缸载体和挂钩架导轨组成。支撑架主要起支撑、 固定烧结炉，安装上油压缸和承受油压缸反向推力的作用。因此支撑架对焊接的 要求更加严格，由于上油缸载体的结构与底座的结构相同，因此它的焊接顺序可 与底座的焊接顺序一样。 图4-1 支撑架立体结构图 4.2.2 烧结炉的布局设计 根据烧结炉的整体尺寸和形状对安放位置进行布局。因为上顶杆安装的荷重 传感器的尺寸稍大，故烧结炉安装在中心稍偏下的位置。由于炉体对称，所以炉 体位置安装在支撑架的中心位置。为了方便各个部分的连接与工作方便，故装配 后的整体结构布局是烧结炉处于中心偏下的位置，方便于工人的生产操作。5烧结炉其他零部件的设计5

27、.1 圆螺母的设计 圆螺母的作用是固定引入电极。在固定电极时由于电极与发热体的连接也是螺纹连接，如果圆螺母与电极上的螺纹旋向相同，在拧紧圆螺母时将带动电极转动，从而导致拧破发热体。 因此需要采用不同的螺纹旋向，即圆螺母采用左旋螺纹，电极采用右旋螺纹，这样可以避免上述问题的出现。 图5-1 圆螺母结构设计图 图5-2 圆螺母立体结构图 5.2 观测孔的设计 考虑到本观测孔不承受外力，只是用来观测炉内的大体温度和工作状况，因 此精度要求不高。结构如图 5-3 和图 5-4 所示： 图 5-3 观测孔立体结构图 图 5-4 观测孔立体立体构图 5.3 模具的设计 烧结炉烧结产品的质量受模具结构和质量

28、的影响，因此将模具设计成上下 模，既能保证模具的定位，又能保证产品的高质量出炉。模具的下模通过定位孔 与支撑体固定，然后上模具做成通孔形式与下模具定位。这样设计方便产品烧结 完成后从模具中取出来。结构图如图 5-5（a）和（b）所示. （a）上模具 （b）下模具 图5-5 模具立体结构图 6总结与展望 本设计首先对原真空烧结炉的发展趋势进行了深入的探讨和分析，然后根据 搜集的资料对现有真空烧结炉存在的一些问题进行改进性设计。在设计过程中， 对结构设计和数据的计算做了大量的工作，经过反复的修改，在结构和性能方面 与原有同类型设备比较，有许多独到之处，达到了设计要求的技术指标。 6.1 总结 在金

29、属热处理、磁性材料、粉末冶金和电子陶瓷等众多领域内，热压烧结炉 是一种关键的大型专用设备。烧结是硬质合金毛胚生产的最后一道工艺，也是决定硬质合金结构与性能的关键工序。因此烧结炉需要在结构和功能上逐步进行改 进，以更好地满足材料烧结过程的需要。本次设计在结构和性能方面与国外同类 型设备比较，有许多独到之处： （1）全部采用国产零部件。互换性强，结构紧凑，使用安全可靠，便于维 修，价格便宜。 （2）发热元件热效率高，采用石棉作保温隔热层，降低了炉壁的蓄热量， 提升了烧结温度的速率。加热电源采用可控硅调压器恒流控制，升温速率快，工 作稳定，安全保护电路灵敏度高。 （3）炉内有效工作空间大，操作灵活，

30、应用范围广。 （4）在烧结热压过程中，液压站可根据工艺要求实行手动调压和自动保压， 热压装置操作灵活，提高了产品在烧结过程中的内在质量，也提高了生产效率， 缩短了制品的制造周期，实现了制品的热压脱膜，烧结产品致密性好，硬度高， 性能稳定。 （5）真空烧结可使产品无氧化、无孔隙,从而提高烧结制品胎体的机械强度和冲击韧性以及对金刚石的包镶强度。 （6）通过对密封结构的改进，尤其是加工工艺和装配工艺的改进和完善， 使真空炉在制造过程中的可能泄露得到有效地防止，使真空度大大的提高，保证 了产品的生产质量。 （7）真空烧结可极大地提高石墨模具的使用寿命,降低材料消耗,减少成本。 （8）真空烧结可以提供保

31、护气氛所需的能量,可能占整个烧结过程的能量消耗的一半,真空烧结可以极大的减少烧结过程的能量消耗,节能是其特点之一。 6.2 真空烧结炉的发展趋势热处理是机械工业的一项重要基础技术，通常像轴、轴承、齿轮、连杆等重要的机械零件和工模具都是要经过热处理的，而且，只要 选材合适，热处理得当，就能使机械零件和工模具的使用寿命成倍、甚至十几倍的提高，实现“搞好热处理，零件一顶几”的目标， 收到事半功倍的效果。热处理对于充分发挥金属材料的性能潜力，提高产品的内在质量，节约材料，减少能耗，延长产品的使用寿命 ，提高经济效益都具有十分重要的意义。 建国以来，我国的热处理技术有了很大的发展，现有热处理生产厂点一万

32、余家，职工15万人，专业科技人员约1000余人，热处理 加热设备11万台，年生产能力660万吨钢件，年产值约50亿元，全员劳动生产率约3万元/人*年。目前我国在热处理的基础理论研究和 某些热处理新工艺、新技术研究方面，与工业发达国家的差距不大，但在热处理生产工艺水平和热处理设备方面却存在着较大的差距 ，还没有完全扭转热处理生产工艺和热处理设备落后、工件氧化脱碳严重、产品质量差、生产效率低、能耗大、成高、污染严重的 局面。为促进我国热处理技术的发展，我们应全面了解热处理技术的现状和水平，掌握其发展趋势，大力发展先进的热处理新技术、 新工艺、新材料、新设备，用高新技术改造传统的热处理技术，实现“优

33、质、高效、节能、降耗、无污染、低成、专业化生产”， 力争到2015年时与工业发达国家相距逐步减少。参考文献1 机械工程手册编辑委员会. 机械工程手册M. 北京: 机械工业出版社, 1997.7:354-3982 姜培刚等主编. 机电一体化系统设计M.北京：机械工业出版社,2008:85-963刘鸿文. 材料力学.北京:高等教育出版社 1991年4濮良贵、纪名刚.机械设计(第八版) 北京:高等教育出版社 2006:50-62.5 芩军健主编.非标准设备设计手册M.国防工业出版社.1978:220-230.6 罗良武,王嫦娟.工程图学及计算机绘图M.北京：机械工业出版社,2003:45-60.7肖

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35、:30-153.14 徐海峰.改进结构防止真空烧结炉的泄漏J.硬质合金,1985(2):123-126. 15 凌云.硬质合金真空烧结炉电发热体的设计与计算N.湖南:湖南冶金职业技术学院学报,2003-12-03(4). 16 韩建德,闵光辉,于化顺,王维倜.热压烧结炉的研制J.工业炉,2001 (2):8-11. 17 李晓,匡社颖.大型过压烧结炉氩气供应及回收净化系统J.湖南有色金属,2003(1):20-22. 18 徐润泽.粉末冶金电炉及设计M.中南工业大学出版社.1990. 19 石金林.保护气氛烧结炉J.工业加热,2002(6):46-49. 20 徐荣.真空烧结炉的技术改进J.硬

36、质合金,1998(2):119-122.21Dr.Waleed Khalid Jawad. Design Modification in a Multi-stage Deep Drawing ProcessJ.2008, ENG.&TECH.VOL.26,NO.1.22 Seda Alp, Gurdal Ertek*, S.Ilker Birbil. Application of the Cutting Stock Problem to a Construction Company: A Case Study.Department of Industrial Engineering，May 2

37、9-31, 2006: 652-661. 附录 热压烧结炉是十分重要和具有潜在危险性的科研设备，请严格按照如下操作 规范使用： 1、具体使用步骤（以上次烧结后未开启烧结炉为例）： （1）打开烧结炉下方主油缸油阀，使油缸顶杆退回原位，慢慢拉下压头； （2 ）打开上压头上方的液压缸油阀，使油缸顶杆退回原位，适当提升上压 头，并将上压头与炉盖固定； （3）松开紧固螺栓，下压杠杆提升炉盖，将炉盖平移滑动到炉子一侧； （4 ）小心取出烧结压块和模具，注意不要碰到发热体，以免发热体损伤； （5）清理炉膛底部杂质，仔细检查下压头顶部是否平整，顶部边缘是否变 形，如发现变形，请立即更换； （6）确认上压头正常

38、后，下压下压头，使其上部与炉膛底部平齐，并注意 下压头的冷却管与电极之间保持一定的距离，以防通电后出现打火现象； （7）开始装炉，注意不要碰撞发热体，并使石墨压块、模具等处于发热体 内腔中心位置，注意调整整体高度，使最上层的石墨压块略低于炉口水平面； （8）盖上耐高温石棉，压下杠杆，平移滑动上盖到炉口上方，缓慢放下， 左右转动炉盖，以使炉盖卡到炉口槽内，上紧紧定螺栓； （9）拿开上压头支架，缓慢放下上压头并压在炉内的石墨压块上，打开液 压站，使上液压缸工作，缓慢加一点压力，以使上压头能和炉上部支架顶紧； （10）打开配料室内两个高压开关柜柜门，检查两个数字式电表电量，并在 烧结炉设备使用记录本

39、上记下电表数值，以便有充足的电力保证试验正常进行； （11）检查水箱内的水量是否充足，如不充足，打开水泵开关后，打开自来 水阀门，及时补充冷却水； （12）打开高纯氮气阀门，调整炉上气流阀，流量通常为10-20L/min，检查 炉上方排气管是否友齐体均匀溢出； （13）仔细检查循环冷却水路各接口是否有溢水现象，如有渗水现象，立即 处理； （14）检查电极各连接是否有松动现象，如有松动则必须紧定后才能接通电 源，打开烧结炉总电源。在控制柜上预先调整保温温度及其上下浮动值，将控制 开关旋至自动处，烧结炉开始加热，注意控制柜上的三相电源，正常情况下，三相电流的大小基本相同，如若发现其中一相或两相较小

40、或没有，一般说明与发热 体连接异常，立即将控制柜电源开关旋回中间位置，给烧结炉断电，以便及时处 理，如一切正常，则开始烧结； （15）切记，在烧结的过程中一定缓慢加压，压力最高不能超过10Mpa； （16）烧结保温结束并且断电后，保护气体和循环冷却水绝不能停，使烧结 炉正常冷却。直至从炉腔观察孔看不到灯亮后，关闭保护气体罐阀门，最后关闭 冷却循环水水泵； （17）在热压炉断电后冷却过程中至少有一位员工在现场，并密切关注烧结 炉和循环水泵运转，以免出现意外情况。 2、出现上述异常现象后的处置方法： （1）铜板电极与加热电极连接处如发红或打火，则说明铜板电极与加热电 极连接处松动或下压头冷却管与电

41、极接触，应立即停止加热，保持冷却水泵正常 工作，直至冷却至室温方可停止水泵运转； （2 ）如在烧结、降温过程中循环水泵断电或停止工作后，立即关闭烧结炉 炉和水泵电源总开关，转换为自来水进行冷却； （3）冷却管渗漏严重的情况下，应立即停止加热，保持冷却水泵正常工作， 直至冷却至室温方可停止水泵运转； （4 ）密切注意控制柜上的三相电流，正常情况下，三相电流大小基本相同， 如若发现其中一相或两项较小或没有，一般说明电极与发热体连接异常，立即将 控制柜电源开关旋回中间位置，烧结炉断电，关闭电源总开关。 3、烧结炉使用注意事项： （1）压头是否发生变形； （2）电极是否发生变形； （3）水泵电机是否运转正常。