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真空烧结炉是粉末冶金、陶瓷、新材料这几行绕不开的设备。把金属粉末或者无机非金属粉末压成坯体,再放进真空炉里高温烧结,坯体里的颗粒互相结合、致密化,变成有强度的零件,这一步就是烧结。跟空气里烧相比,真空烧结能避免氧化、表面更干净,还能把材料里的气体抽走,成品性能更稳定。真空烧结炉属于周期作业式,一炉一炉地烧,石墨发热元件、纤维炉衬、触摸屏PLC这些配置,共同决定了它好不好用、省不省电。这篇文章就围绕这几个配置,把真空烧结炉的用途和特点讲一讲。
一、石墨发热元件为什么常用
真空烧结炉的加热区,多数用石墨管或者石墨棒做发热元件。石墨这种材料,耐高温、电阻适中、发热均匀,能做到很高的工作温度,是高温炉里常用的发热体。跟金属发热体比,石墨发热体不怕高温下的挥发,能烧到更高的温度区间,适合硬质合金、陶瓷、粉末冶金这类高温烧结工艺。
用石墨发热件有几点要注意。石墨在含氧气氛里会氧化烧损,所以必须在真空或者惰性保护气氛下用,不能敞着空气烧。石墨发热件用久了会慢慢变细、电阻变化,要定期测电阻,发现衰减明显就准备更换。另外石墨发热件旁边要配隔热屏,把热量反射回炉膛,别让高温直接烤到炉壳。发热件的布置要均匀,上下左右对称,这样炉膛里温度才均匀,工件烧结出来才一致。
二、节能纤维炉衬和抽真空配置
炉衬是炉膛里贴着发热件那一层保温材料。老式烧结炉用重质耐火砖,又重又费电,升温慢。现在多用节能型复合纤维炉衬,把轻质纤维和复合结构结合起来,保温性能好,散热损失小。跟传统砖衬比,纤维炉衬能省下不少电,升温也快,一炉接一炉生产时节能效果更明显。纤维炉衬还有个好处,整体重量轻,炉体做紧凑了,占地小。
抽真空靠的是真空泵组。真空烧结炉一般配旋片式机械泵加扩散泵——机械泵先把粗真空抽下来,扩散泵再接力抽到更高的真空度,两级配合,既能抽得快,又能抽到烧结需要的真空水平。抽到工艺真空以后,可以继续抽真空烧结,也可以充入氮气做保护气氛烧结,两种方式按工艺切换。泵组配好了,真空度才稳,烧结出来的工件表面才干净。泵组和炉衬一样,都是决定炉子用起来省不省、稳不稳的关键部件。
三、触摸屏PLC和电动升降
现代真空烧结炉的控制,基本都走触摸屏加PLC这条路。操作工在触摸屏上设定升温速率、保温段、真空度、充气量,PLC按设定把温度、真空、气氛一步步执行下来,工艺曲线自动走完。比老式的指针仪表、手动开关方便多了,而且曲线能存下来,每炉工艺都有记录,出了质量问题能回头查。自动化程度高了,对操作工的经验依赖就小,换个新人照着程序也能烧出稳定的产品。
结构上,炉体做成一体化设计,紧凑占地小,有的还带脚轮,设备搬迁时推着走就行。底部配电动升降,装料时把料台降下来、推进去,再升到位,装卸料方便平稳,不用人工硬抬。这些设计看似不起眼,却直接影响每天的干活效率。一台炉子如果装料费劲、升降卡壳,工人用着累,产能就上不去。把装料、控制这些环节做顺手,设备才真正好用。
四、真空烧结炉用在哪些场合
真空烧结炉的用途挺广。陶瓷行业用来烧结构陶瓷、电子陶瓷,在真空或者保护气氛下把陶瓷坯体烧结致密。粉末冶金行业烧硬质合金刀头、铁铜基零件,靠真空减少氧化和杂质。电子行业烧一些需要洁净气氛的元器件和封装件。化工和新材料开发里,科研院所做粉末焙烧、陶瓷烧结、高温实验,也常用这类周期式真空炉。
不同场合对炉子的要求不一样。工业批量生产要连续稳定、装料量大;科研实验要灵活、能改程序、小批量多品种。选的时候要把自己是做批量生产还是做实验、温度要多高、真空要多低、一次烧多少料,这些都想清楚,再去对发热件、炉衬、泵组和控制系统的配置。
石墨发热件把温度烧上去,纤维炉衬把电省下来,机械泵加扩散泵把真空抽干净,触摸屏PLC把工艺管起来,电动升降把装料做顺手——这就是真空烧结炉的整体搭配。了解了这些用途特点,客户选型时心里就有底。东莞市志远工业设备有限公司做真空烧结炉和真空钎焊炉多年,会根据客户是做工业批量还是科研实验、烧什么材料,把发热件、炉衬、泵组和控制系统配到合适,让设备既能烧结出合格产品,又用得省电、省心。