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RECOMMOND一般可按壓坯移動方式不同把燒結(jié)爐分為兩大類:連續(xù)式燒結(jié)爐和間歇式燒結(jié)爐。
壓坯以一定的速度通過爐子的預(yù)熱段、高溫段及冷卻段的爐膛。這種爐子具有生產(chǎn)量大、產(chǎn)品質(zhì)量均勻、熱效率高、操作方便、筑爐材料和發(fā)熱元件費用低且壽命長、峰值電力小、燒結(jié)費用節(jié)省等優(yōu)點。在粉末冶金機械零件生產(chǎn)中,常用的連續(xù)式燒結(jié)爐有網(wǎng)帶爐、步進梁爐和推桿爐等。
1.網(wǎng)帶爐
1)網(wǎng)帶爐的特點
(1)通常條件下,不必使用燒舟,燒結(jié)件加熱均勻、變形較小。
(2)操作簡單,自動化程度高。
(3)可以使用快速燒除(RBO)機構(gòu)加速潤滑劑的燒除,以及碳補償保證爐內(nèi)碳勢。
(4)具有驅(qū)動、傳動裝置,進料、出料穩(wěn)定并連續(xù)地進行。傳送帶的速度可以在1.4~14m/h之間進行調(diào)節(jié),以適應(yīng)各種壓坯燒結(jié)時間不同的要求。
(5)有各種安全裝置。為了確保運轉(zhuǎn)安全,采用能應(yīng)用的所有警報系統(tǒng)和相應(yīng)措施。例如氣體低壓報警,冷卻水斷流報警,溫度異常報警等。
(6)設(shè)有輔助部分。每個燒結(jié)加熱帶的溫度、緩冷區(qū)的溫度都有自動控制裝置,并有自動記錄燒結(jié)氣氛純度的裝置、氣體壓力與流量的自動控制裝置。
2)網(wǎng)帶爐的結(jié)構(gòu)
網(wǎng)帶爐由驅(qū)動裝置,燒除區(qū),燒結(jié)區(qū),冷卻區(qū)(水套冷卻式),進、卸料裝置,加熱裝置,各種配管及電氣、測試裝置組成。
(1)預(yù)燒區(qū)。
為了使蒸發(fā)的潤滑劑順利排除出爐外,加有氣流流動系統(tǒng),便于部分未能排出的潤滑劑沉渣的清除,在爐底下部設(shè)有收集口,很容易從爐外清掃。
預(yù)燒區(qū)的爐蓋以及與燒結(jié)區(qū)的法蘭連接,均使用螺栓,所以檢測簡單。
(2)燒結(jié)區(qū)。
燒結(jié)區(qū)爐管采用耐熱鑄鋼制的馬弗爐爐管,且爐管留有充分的長度,可使保護氣氛穩(wěn)定,能保證傳送帶上的橫向溫差控制在±2℃以內(nèi)。
為了不使在預(yù)燒區(qū)脫潤滑劑時污濁了的保護氣體流入燒結(jié)區(qū),在預(yù)燒區(qū)和燒結(jié)區(qū)之間設(shè)有擋板,以阻止這部分氣體流入。
爐管的隔熱材料除承受爐管的重力外,全部采用陶瓷纖維,因此熱經(jīng)濟性好,隔熱效果好,從而使爐體表面溫度控制在60℃以下。
用SiC加熱元件間接式加熱??梢詮耐獠扛鼡Q。另外加熱器的各個端子采用的是耐熱材料。
(3)緩冷區(qū)。
緩冷區(qū)采用的是自然冷卻(空氣)。備有充分的長度(1200mm),用隔熱材料保溫,具有恢復(fù)碳含量的作用。該區(qū)與燒結(jié)區(qū)是用同一耐熱鑄鋼一體加工而成。
(4)冷卻區(qū)。
冷卻區(qū)分為三段。第一段底部加工成船形,這種設(shè)計是為了加快水的流速。以防止水垢等黏附堵塞水流,造成底部高溫而引起燒結(jié)零件開裂。為便于水垢等的清掃,各區(qū)均設(shè)有清掃口。
3)使用注意事項
(1)必須嚴格限制使用溫度,控制在1120~1150℃范圍內(nèi),否則網(wǎng)帶壽命將大大縮短。
(2)網(wǎng)帶失效的主要形式是:變形拉長,超過允許伸長10%~20%的范圍;網(wǎng)帶絲的材料因氧化、滲碳及疲勞,截面縮小,產(chǎn)生疲勞裂紋,甚至斷裂。網(wǎng)帶使用壽命較短(約為6~9個月),網(wǎng)帶費用高。
(3)爐門始終是敞開的,留出的間隙以讓壓坯剛剛通過為好,這種爐子需要大量的保護氣氛。
2.推桿式燒結(jié)爐
這種爐子是將壓坯裝于燒舟中或墊塊上,用機械(或手動)傳動,推進爐內(nèi)進行燒結(jié)。根據(jù)推舟是連續(xù)的還是間歇的,這種爐子又分為連續(xù)推進式和間歇推進式兩種。
1)爐子結(jié)構(gòu)
這種爐子適用于合金化要求高的粉末冶金機械零件的生產(chǎn),一般燒結(jié)溫度在1200~1250℃范圍。
推桿式燒結(jié)爐是由推進裝置和預(yù)熱帶、高溫帶、冷卻帶等組成。各段溫度均自動控制。為了盡可能降低推進力,除高溫燒結(jié)帶外,在預(yù)熱帶和冷卻帶中鋪設(shè)了輥道。預(yù)熱帶加熱元件為Ni-Cr合金。燒結(jié)爐進、出料時,要先關(guān)閉中間門,在燒結(jié)爐進出口形成火簾后再進、出料。燒舟材料,用于1150℃以下時,可采用耐熱合金鋼;用于高于1150℃時,可采用陶瓷、石墨等耐高溫材料。燒結(jié)帶加熱元件為SiC棒或鉬。燒結(jié)氣氛可采用吸熱性氣氛及分解氨等。
2)注意事項
(1)高溫段如使用鉬作為加熱元件時,預(yù)燒段可選擇如下保護氣氛:
240℃以下:大氣或氮氣
240~720℃:氮氣
720℃以上:氮氣混合氣體(氫氣 20%)
(2)進、出料。
進料時,置換室入口側(cè)門自動開啟,由汽缸將燒舟推入置換室內(nèi);然后,入口側(cè)門自動關(guān)閉,室內(nèi)充氮氣進行清洗。
然后打開預(yù)熱帶的爐門,燒舟被送入馬弗爐內(nèi),門關(guān)閉。燒舟進爐以這樣的方式不斷循環(huán)反復(fù)。出料機構(gòu)與操作與進料類似。
燒舟的運送可以進行定時設(shè)計。
置換室由氮氣清洗,以防止混入空氣,保證產(chǎn)品燒結(jié)質(zhì)量和保護加熱器。
(3)鉬加熱元件是掛在耐火側(cè)墻上。既要防止鉬的氧化,也要防止鉬的碳化。
(4)與爐體結(jié)合的法蘭盤要用硅酮膠密封。要定期進行泄漏檢查。
(5)冷卻裝置上設(shè)有爆發(fā)口,以防止打爆。運轉(zhuǎn)時抬起搖柄使用。停爐和檢查,向爐內(nèi)加壓時,放下?lián)u柄,進行完全的密封。
這種爐子是按一定時間間隔,進行開爐、壓坯進爐、燒結(jié)及燒結(jié)零件出爐的工作循環(huán)。其優(yōu)點是可以進行各種各樣的特殊燒結(jié)、用氣量小、可達到連續(xù)式燒結(jié)爐不可能達到的高溫,易應(yīng)用真空等。因此它適合于摩擦片、高速鋼、不銹鋼等特殊的粉末冶金零件燒結(jié)。常用的間歇式燒結(jié)爐有鐘罩爐和真空爐等。
1.鐘罩式加壓燒結(jié)爐
這是用于生產(chǎn)粉末冶金摩擦片的專用燒結(jié)爐。在燒結(jié)中可施加壓力,以使摩擦片快速、有效地與基板粘結(jié)。
爐子的工作室由耐火陶瓷塊與砂封組成。氣管及熱電偶都是從爐子的下方通過底座引入工作室的。
裝爐時,將需要燒結(jié)的摩擦片以一摞或幾摞放置在底座上,將傳遞壓力的平盤放置在摩擦片上,然后罩上加熱用的鐘罩。罩的底部是銳邊的,它們在自重的作用下,沉入砂封中。這樣形成一個密閉的工作空間。一般用分解氨氣體作為保護氣氛。壓縮空氣通入使摩擦片上平盤受壓,即可對摩擦片進行加壓燒結(jié)。
2.真空燒結(jié)爐
真空燒結(jié)爐也具有潤滑劑燒除、預(yù)燒結(jié)及高溫燒結(jié)的功能。潤滑劑含量多的壓坯可先在一般爐中燒除,然后再在真空爐內(nèi)燒結(jié)。
真空燒結(jié)爐內(nèi)部通常是由加熱部分和隔熱保溫兩部分組成的燒結(jié)區(qū)。加熱形式有電熱元件(如碳管、碳棒)加熱、中頻感應(yīng)加熱兩種。爐子的冷卻采用水夾套冷卻。為了加速冷卻,可向爐內(nèi)通入氫、氮、氬等氣體。
溫度控制采用智能型溫度儀,可實行升溫、控溫、降溫的自動控制功能,并具有儲存多條不同燒結(jié)工藝曲線的功能,還具有升降溫速度可調(diào)及準確報時功能以及顯示實際溫度和設(shè)定溫度等多種參數(shù)的功能。粉末冶金零件燒結(jié)使用的燒結(jié)爐型號多種多樣,結(jié)構(gòu)不同,其使用的方法也就不同。但就粉末冶金燒結(jié)工藝特性來分析,燒結(jié)爐使用與維護應(yīng)注意如下事項。
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