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热压烧结炉在粉末冶金、陶瓷材料和硬质合金领域用得很多,它是在真空或者惰性保护气氛下,把材料加热到高温同时加压成型的成套设备,靠电阻加热或感应加热升温,液压压头上下施压,做出高密度高强度的制品。不少人买设备只看温度和压力参数,其实设备结构设计直接决定长期运行稳不稳。下面把四大组成部分拆开说清楚。
一、炉体:双层不锈钢水冷结构
炉体全部用不锈钢制造,做成双层结构分内桶和外桶,炉底封头用旋压工艺加工,密封性比焊接封头好。为什么要双层?因为热压装置产生的压力要由炉体承受,炉体必须有足够强度和刚度,在外力和高温下不能变形。双层夹层走冷却水,把外壁温度压下来,操作人员靠炉边不烫伤,外壁变形量也小。炉底动密封装置的固定座中心线必须跟炉体上法兰盘垂直,这样下顶杆上下运动才不偏,顶杆跑偏了密封圈很快磨偏,漏率就上去了。
动密封固定座还要有良好冷却条件,把密封件处温度控制在合理范围,硅橡胶圈才用得住。装配时用百分表打顶杆跳动量,控制在0.1毫米以内才算合格。炉体焊接后要做去应力处理,不然焊后残余应力在长期高温高压下慢慢释放,法兰面变形漏率就慢慢涨。
二、炉盖和保温桶:承力加隔热
炉盖由炉盖体、举起油缸和上压头组成,也是双层结构。因为要承受下顶杆传上来的压力,炉盖必须够厚够刚。上压头下端工作时直接伸进高温区,温度上千度,必须通冷却水强制冷却,否则压头材质很快软化变形。保温桶是隔热核心,从内到外分四层:石墨隔热桶、钼片反射桶、石墨毡保温层和不锈钢外桶。
石墨桶挡住大部分热辐射,钼片反射桶把发热元件发出的辐射热再反射回去,石墨毡吸收残余热量,最外面不锈钢桶跟炉体接触。这套组合把高温区和水冷外壁隔开,外壁温度保持在50℃以下,热量不浪费。钼片反射屏用个几百炉后会变脆掉渣,定期检查更换,不然碎渣掉进发热体跟保温层之间容易造成短路打火。
三、热压装置:液压系统是动力核心
热压装置由液压站、主油缸、举起油缸、下顶杆和控制器组成。液压站有两路压力输出:一路驱动炉盖上下开合,另一路驱动热压油缸往上顶。热压油缸支持手动和自动两种控制方式,自动模式下根据设定压力自动保压,让制品在整个烧结过程中始终处于恒压状态,不会因为热膨胀或收缩掉压。加热方式有电阻加热和感应加热两种,电阻加热靠石墨或金属发热体通电发热,结构简单温度均匀性好,是主流方案;感应加热靠交变电磁场在工件或石墨模具里产生涡流直接加热,升温快,但温度均匀性靠模具结构设计。
液压系统的油液清洁度也直接影响压头稳定性。新设备跑半年液压油还清亮,跑一两年油液发黑带杂质,伺服阀阀芯卡滞,压力就开始发抖。建议液压站装精密回油滤,每年换一次液压油,换油时把油缸活塞密封圈检查一遍。夏天车间温度高液压油粘度下降,压力保不住往下掉,冬天粘度上来升温慢,这些季节性变化要在控制系统里做温度补偿,别一到换季就以为设备出了问题。
炉门开合的举升油缸也要定期换液压油。油缸长期不动密封件老化,开炉门时门下沉,压头上压时炉盖受力偏斜,动密封那边压头跟着偏。门开到位后看左右间隙是不是均匀,不均匀就调油缸同步阀。炉子停产后再启用,先空载跑一两个温区循环,把液压系统里的空气排干净,直接带料跑压力会忽大忽小。
炉体外壳喷塑层掉了别拖着不修,不锈钢外壳虽然不锈,但焊缝处被车间酸碱气腐蚀时间长了还是会漏,小锈点及时打磨补漆,能用十来年不出大问题。
炉盖抬起后别让它悬空晃,到位后用机械支撑托住,靠油缸一直憋着时间长了密封圈漏油。
做硬质合金和陶瓷批量生产多数选电阻加热方案。我们碰到过两个实际案例:一家硬质合金模具厂原来下顶杆跳动偏大,压出来的模具坯密度不均,后续加工废品率高,更换动密封座并重新校准顶杆垂直度后,密度偏差从正负0.15克每立方厘米降到正负0.05,成品率从91%提到98%;另一条陶瓷密封环生产线原来保温层用普通碳毡,炉壁温度高车间闷热,改成钼片反射屏加石墨毡复合保温后,外壁温度从80℃降到45℃,每炉节电约15%。买设备不能只看温度和压力,还要看结构设计、加工精度和密封水平,东莞市志远工业设备有限公司在热压炉制造上有成熟结构设计经验,可按客户工艺要求定制。