一种真空烧结炉专用石墨箱及包含其的烧结炉论文和设计

全文摘要

本实用新型提供了一种真空烧结炉专用石墨箱及包含其的烧结炉，所述石墨箱包括箱体，所述箱体包括分别位于其左右两侧的第一盖板和第二盖板；所述第一盖板和第二盖板上设置有通孔；所述通孔内插入隔离套。所述烧结炉包括炉体和设置在所述炉体内部的石墨箱。由于石墨箱通孔产生文丘里管效应导致石墨箱内碳氛围增加同时随着设备及抽气状况不同时形成碳氛围的极端分布，本实用新型通过增设隔离套，避免了盖板通孔处由于产生文丘里管效应导致孔内的碳氛围带入石墨箱内造成产品良率降低。

主设计要求

1.一种真空烧结炉专用石墨箱，其特征在于，所述石墨箱包括箱体，所述箱体包括分别位于其左右两侧的第一盖板和第二盖板；所述第一盖板和第二盖板上设置有通孔；所述通孔内插入隔离套。

设计方案

1.一种真空烧结炉专用石墨箱，其特征在于，所述石墨箱包括箱体，所述箱体包括分别位于其左右两侧的第一盖板和第二盖板；所述第一盖板和第二盖板上设置有通孔；所述通孔内插入隔离套。

2.根据权利要求1所述的石墨箱，其特征在于，所述隔离套呈中空的圆柱状结构；

所述隔离套的外径与所述通孔孔径相匹配用于卡紧所述隔离套。

3.根据权利要求2所述的石墨箱，其特征在于，所述通孔孔径为3～7mm；

所述隔离套的外径为3～7mm；

所述隔离套的内径为1～2mm。

4.根据权利要求1所述的石墨箱，其特征在于，所述的隔离套按照安装位置的纵截面呈T形，所述隔离套沿安装位置的水平轴线方向设有气孔。

5.根据权利要求4所述的石墨箱，其特征在于，所述隔离套包括突出段和与所述突出段固定的嵌合段，其中的突出段位于所述箱体外部，嵌合段插入所述通孔内。

6.根据权利要求5所述的石墨箱，其特征在于，所述突出段位于所述箱体外部，所述突出段的内侧端面与所述第一盖板或第二盖板的外侧面贴合，用于顶住箱体防止隔离套滑入；

所述嵌合段为中空柱状结构；

所述嵌合段的外径与所述通孔孔径相匹配用于卡紧所述隔离套。

7.根据权利要求5所述的石墨箱，其特征在于，所述通孔孔径为3～7mm；

所述嵌合段的外径为3～7mm；

所述气孔的孔径为1～2mm。

8.根据权利要求1-7任一项所述的石墨箱，其特征在于，所述隔离套的材质为陶瓷材料；

所述隔离套的材质选自氧化铝、氧化锆、氮化硼或氮化硅中的任意一种。

9.根据权利要求8所述的石墨箱，其特征在于，所述石墨箱还包括设置于所述箱体内的托板，所述托板用于放置待烧结的工件。

10.一种烧结炉，其特征在于，所述烧结炉包括炉体和设置在所述炉体内部的石墨箱；

所述石墨箱采用如权利要求1-9任一项所述的真空烧结炉专用石墨箱。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于工业用炉技术领域，涉及一种烧结炉专用石墨箱及包含其的烧结炉，尤其涉及一种可防止文丘里效应的真空烧结炉专用石墨箱及包含其的烧结炉。

背景技术

金属粉末注射成形是传统的粉末冶金工艺与塑料成形工艺相结合的新工艺，是集塑料成形工艺学、高分子化学、粉末冶金工艺学、热流场与气流场技术和金属材料学等多学科交叉运用的复合科学。利用模具可注射成形，快速制造高密度、高精度、复杂形状的结构零件，能够快速准确地将设计思想转变为具有一定特征结构及功能特性的制品，并可直接批量生产出零部件，是制造技术行业一次新的变革。

其工艺原理为：通过注射机将金属粉末与粘结剂充分的混合物均匀，以一定的注塑温度、速度和压力注入并充满模腔，经冷却定型出模得到一定形状、尺寸的生胚预制件，再依不同黏结剂种类脱出生胚预制件中的粘结剂并进行高温烧结，可得到具有高密度且有一定的机械性能制件。

其工艺流程如下：1、金属粉末和粘结剂混料；2、成形；3、脱脂；4、烧结；5、后处理；6、成品。其中，脱脂和烧结为主要关键步骤。脱脂是成形坯在烧结前去除体内所含粘结剂的过程。脱脂工艺必须保证粘结剂从坯块的不同部位沿着颗粒之间的微小通道逐渐地排出，而不损害成形坯的高强度。烧结能使具有多孔的脱脂褐坯，因质量扩散原理而收缩致密化并成为具有一定晶相组织和机械性能的制品。

烧结过程通常采用真空烧结炉，在烧结炉内放置一个大型石墨箱，将待烧制的工件放置在石墨箱内，然后对石墨箱进行抽真空并且加热处理，使工件烧结成型。

CN205904442U公开了一种金属注塑成型烧结用组合石墨箱，包括安装在烧结炉内的石墨子箱组，所述石墨子箱组中包含至少两个从上往下排列分布的石墨子箱，相邻石墨子箱之间通过供气串联管道和抽气串联管道串联连接；石墨子箱组中位于最上层的石墨子箱上设有进气并联管道，该进气并联管道与进气管路连接，该进气管路与供气系统连接；石墨子箱组中位于最下层的石墨子箱上设有抽气并联管道，该抽气并联管道与抽气管路连接，该抽气管路与抽气系统连接；墨子箱内设有工件托板，该工件托板上放置工件。

CN205619765U公开了一种石墨箱托板插槽结构，包括石墨箱和托板，所述石墨箱的两侧内壁自上而下、左右成对设置有凹槽，所述托板的厚度小于所述成对的凹槽的槽宽，托板的两边分别插入所述成对的凹槽中。本实用新型在石墨箱的侧壁设置了放置托板的凹槽，使得托板能够很方便得插入凹槽中，层叠的托板能够放置更多的产品，不同层的托板上能够放置不同的产品，便于随时更换各层的烧结产品，还可以根据产品的大小增减托板，提升石墨箱的容积利用率。

CN205904443U公开了一种金属注塑成型烧结用石墨箱，包括至少两个安装在烧结炉内的总托板上的石墨子箱，所述石墨子箱中设有进气通道、排气通道和抽气通道；各个石墨子箱的进气通道并联连接后通过进气管与供气系统连接；各个石墨子箱的排气通道并联连接后通过排气通道与排气系统连接，各个石墨子箱的抽气通道并联连接后通过抽气管与抽气系统连接，石墨子箱上设有正压排气阀和负压排气阀。

石墨箱两端盖板设计了数组通孔以利于气氛进入石墨箱内部，期望均匀的流场能使温度分布均匀同时烧结产品的尺寸、密度一致性高。但实际上经常在靠近炉体门边附近产品的尺寸忽大忽小不易管控，所以影响产品特性的因子并不是只有一种还有别的变因不为行业者熟悉。针对这些良品及不良品进行成分分析，得知良品的碳含量一般都偏高很多，这是由于当气流由大截面积突然流经小截面积时，产生文丘里管效应。文丘里管原理表现在受限流动在通过缩小的过流断面时，流体出现流速或流量增大的现象，其流量与过流断面成反比。而由伯努力定律可知流速的增大伴随流体压力的降低，即常见的文丘里管现象。通俗地讲，这种效应是指在高速流动的流体附近会产生低压，从而产生吸附作用。所以在高速气流通过石墨箱盖板通孔时，会将孔内的碳氛围剥离并带入石墨箱内，导致石墨箱内碳氛围增加同时随着设备及抽气状况不同时形成碳氛围的极端分布。产业工程师及专家学者对于上述产品烧结密度高低、尺寸大小变异及表面光泽问题的原因众说纷纭，所以也无法提出良好的解决方案。因此，如何解决降低碳来源甚至根治碳来源问题，是亟待解决的技术问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种烧结炉专用石墨箱及使用其的烧结炉，通过增设隔离套，解决了由盖板进气带入的微量碳氛围造成的产品不良问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

第一方面，一种真空烧结炉专用石墨箱，所述石墨箱包括箱体，所述箱体包括分别位于其左右两侧的第一盖板和第二盖板；所述第一盖板和第二盖板上设置有通孔；所述通孔内插入隔离套。

当气流由大截面积突然流经小截面积时，产生文丘里管效应。文丘里管原理表现在受限流动在通过缩小的过流断面时，流体出现流速或流量增大的现象，其流量与过流断面成反比。因此在高速气流通过石墨箱盖板(包括第一盖板和第二盖板)的通孔时，会将孔内的碳元素剥离从而将微量碳氛围带入石墨箱内，导致石墨箱内碳氛围增加同时随着设备及抽气状况不同时形成碳氛围的极端分布。本实用新型通过增设隔离套，避免了由于文丘里管效应导致气流将微量碳氛围带入石墨箱内从而造成产品良率降低。

作为本实用新型优选的技术方案，所述隔离套呈中空的圆柱状结构；所述隔离套的外径与所述通孔孔径相匹配用于卡紧所述隔离套。

作为本实用新型优选的技术方案，所述通孔孔径为3～7mm，例如可以是3mm、4mm、5mm、6mm或7mm，优选为5mm。

优选地，所述隔离套的外径为3～7mm，例如可以是3mm、4mm、5mm、6mm或7mm，优选为5mm。

优选地，所述隔离套的内径为1～2mm，例如可以是1mm、1.5mm或2.0mm，优选为1.5mm。

作为本实用新型优选的技术方案，所述的隔离套按照安装位置的纵截面呈T形，所述隔离套沿安装位置的水平轴线方向设有气孔。

作为本实用新型优选的技术方案，所述隔离套包括突出段和与所述突出段固定的嵌合段，其中的突出段位于所述箱体外部，嵌合段插入所述通孔内。

作为本实用新型优选的技术方案，所述突出段位于所述箱体外部，所述突出段的内侧端面与所述第一盖板或第二盖板的外侧面贴合，用于顶住箱体防止隔离套滑入。

所述嵌合段为中空柱状结构，优选为中空的圆柱状结构。

所述嵌合段的外径与所述通孔孔径相匹配用于卡紧所述隔离套。

作为本实用新型优选的技术方案，所述通孔孔径为3～7mm，例如可以是3mm、4mm、5mm、6mm或7mm，优选为5mm。

优选地，所述嵌合段的外径为3～7mm，例如可以是3mm、4mm、5mm、6mm或7mm，优选为5mm。

优选地，所述气孔的孔径为1～2mm，例如可以是1mm、1.5mm或2.0mm，优选为1.5mm。

作为本实用新型优选的技术方案，所述隔离套的材质为陶瓷材料。

优选地，所述隔离套的材质选自氧化铝、氧化锆、氮化硼或氮化硅中的任意一种。

作为本实用新型优选的技术方案，所述石墨箱还包括设置于所述箱体内的托板，所述托板用于放置待烧结的工件。

第二方面，本实用新型提供了一种烧结炉，所述烧结炉包括炉体和设置在所述炉体内部的石墨箱。

所述石墨箱采用如第一方面所述的真空烧结炉专用石墨箱。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

由于石墨箱通孔产生文丘里管效应导致石墨箱内碳氛围增加同时随着设备及抽气状况不同时形成碳氛围的极端分布，本实用新型通过增设隔离套，避免了盖板通孔处由于产生文丘里管效应导致孔内的碳氛围带入石墨箱内造成产品良率降低。

附图说明

图1为本实用新型实施例1提供的烧结炉的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1提供的石墨箱第一盖板结构示意图；

图3为本实用新型实施例1提供的隔离套与第一盖板组合后的剖视图；

其中，100-烧结炉炉体；200-石墨箱箱体；201-第一盖板；202-第二盖板；203-托板；204-隔离套。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

在一个具体实施方式中，本实用新型提供了一种真空烧结炉专用石墨箱，所述石墨箱的结构如图1所示，包括石墨箱箱体200，所述石墨箱箱体200包括分别位于其左右两侧的第一盖板201和第二盖板202；所述第一盖板201的结构如图2所示，其上设置有通孔，通孔内插入隔离套204，第二盖板202的结构与第一盖板201相同，此处不再赘述。

该石墨箱为一密闭空间，同时连接进气管道(图中未示出)、控制正负压差装置(图中未示出)、真空泵及相关必要连接管路(图中标示了抽气方向，其余未示出)。石墨箱箱体200上还设有压力安全阀，且石墨箱内部与脱脂管道有阀门管控而相通。

本实用新型提供了以下两种不同的隔离套结构：

第一种，所述隔离套呈中空的圆柱状结构；其外径与所述通孔孔径相匹配用于卡紧所述隔离套。

第二种，如图3所示，所述的隔离套204按照安装位置的纵截面呈T形，所述隔离套204沿安装位置的水平轴线方向设有气孔。所述隔离套204包括突出段和与所述突出段固定的嵌合段，其中，突出段位于所述石墨箱箱体200外部，其内侧端面与所述第一盖板201或第二盖板202的外侧面贴合，用于顶住石墨箱箱体200防止隔离套204滑入。嵌合段插入所述通孔内，其结构为中空圆柱，嵌合段的外径与所述通孔孔径相匹配用于卡紧所述隔离套204。

所述隔离套204的材质为陶瓷材料，可选自氧化铝、氧化锆、氮化硼或氮化硅中的任意一种。

所述石墨箱还包括设置于所述石墨箱箱体200内的托板203。

在另一具体实施方式中，本实用新型提供了一种真空烧结炉，所述烧结炉如图1所示，包括炉体100和设置在所述炉体内部的石墨箱200；其中，所述的石墨箱200为本实用新型提供的一种真空烧结炉专用石墨箱。此外，所述的真空烧结炉还包括可选的加热体、保温层和充气管道。为了保证所述石墨箱及包含其的真空烧结炉的功能完整性，本申请对于某些必要装置部件未做具体限定和特殊要求，例如加热体、保温层和充气管道等必要装置部件。为实现烧结工艺并保证设备可完整实现其功能所必须的部件或装置可选自现有技术中已公开或新技术中未公开的内容，本实用新型对此不作具体限定，在本实用新型权利要求所要求保护的范围内，本领域的技术人员根据实际生产需要对石墨箱或真空烧结炉的结构进行变形或调整均落入本实用新型的保护范围和公开范围之内。

应用实施例<\/u>

采用本实用新型具体实施方式提供的真空烧结炉对成形坯进行脱脂以除去其中的粘结剂，所述的脱脂过程包括：

在真空炉中100℃至600℃的脱脂过程中，加热体加热，真空泵组通过脱脂管道抽气，充气管道充入保护性气体，生胚产品内部残留的高分子随着温度的增加，经过熔融、碳化、汽化过程，最后排至石墨箱内，使石墨箱内外形成压差，促使气体单向流动，自石墨箱第一盖板201和第二盖板202中的隔离套204进入石墨箱内，最后被真空泵抽离石墨箱。

申请人声明，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。

设计图