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          完美真空燒結分步講解#2

          發布時間:2019-04-19瀏覽:1128次
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          這是我們有關真空燒結的文章的第二部分。在本文的第一部分,我們討論了兩個處理步驟:脫脂和燒結?,F在我們將進行進一步探討,以根據您的需要選擇配件、夾具和材料。然后,我們將研究真空燒結爐,包括熱區的選擇(材料和設計)、氣流分布和裝卸箱。

          真空燒結爐應當采用的隔熱

          有多種不同類型的熱處理室可以用于燒結爐中,就隔熱類型和整體幾何形狀而言,每種類型各有特點。

          就隔熱而言,最常見的兩種類型是石墨晶片和根據不同溫度采用鉬或鎢材質的反射金屬罩。

          真空燒結爐的隔熱而言,至少要考慮兩個方面:

          1. 大多數常用材料,包括不銹鋼AISI 304 lAISI 316 l:含鉻奧氏體不銹鋼;AISI ? ? ?434:鐵素體不銹鋼;AISI 630;硼不銹鋼;300400級雙相不銹鋼,可以在石墨熱區內燒結。金屬材質的熱處理室主要用于某些生物醫學應用陶瓷材料。

          2. 金屬熱區最初為真空處理而設計,而如我們所指出的,用于燒結時,采用分壓和不可忽略的壓力值。這意味著分散能的增加,而根據氣體的種類和壓力水平,這也可能比真空條件下的分散能高一倍。這種增加可以通過運用針對這類應用的特定解決方案來緩解,比如添加一個陶瓷層來抑制對流效應。

          真空燒結爐熱區設計

          就燃燒室的幾何形狀而言,由于零件一般很小,不要求有特定的形狀,所以一般采用方形截面的水平加載熱區,因為這相比有效容積成本更為低廉,并且能夠確保氣流的穩定性條件以保證最終產品的同質性。

          主要的例外情形是極高溫燒結爐(約2000°C以上),由于缺乏適合該應用的陶瓷材料而造成支持和隔絕電阻器的技術困難,并且限制了可以使用的幾何形狀。在這種情況下,僅由回路支持的懸掛式圓柱形電阻器則是以簡單、穩健的解決方案。

          真空燒結爐內的氣流分布

          對于較為常見的熱處理爐而言,在加熱過程中引入氣體流完全是為了限制真空水平,因此不需要特殊的分布;真空燒結與之不同(同樣適用于脫脂),恰當的氣流分布可能對獲得的產品質量發揮著至關重要的作用。這是因為對燒結和脫脂而言,引入的氣體有兩種其他功能:

          1. 以粘結劑熱分離殘渣為目標的機械運輸活動,目的是使這些殘留物與爐內裝載物分離,并將其輸送到泵設備和冷凝器。

          2. 如果工藝氣體不完全由惰性氣體組成,則可能發揮還原作用。

          回顧通常使用的技術解決方案,我們可以看到三個主要類別:

          1. 箱式爐氣流分布。在這種情況下,裝載物不是直接放置到熱處理室,而是放在一個封閉箱中再放入處理室內。同時不是完全防水,從而形成內部氣氛構成與外部氣氛構成存在一定程度的差異。該密封箱設計有與泵裝置的單獨直接連接,它可能與工藝氣體供應直接相連或不相連,對于在同一熔爐中進行脫脂和燒結來說必不可少,因為它確保粘結劑的分離產物直接輸送到冷凝器,不會沉積到用于作業區域的熔爐內部溫度較低的部件上。假如不是這種情形,燒結階段的溫度進一步升高可能導致這些物質進一步蒸發,從而污染工藝氣氛,并對結果產生不利影響。因此,在脫脂階段通常將氣體引入密封箱外的真空室,并從箱內抽出,以防止粘結劑的排放。氣體進入料箱內只可能通過箱壁本身連接處出現的氣流而發生,因此沒有特定的方向,也可出于上述原因在抽吸位置對面的箱壁上鉆孔以便利地進行引導,從而在所有層架上形成均勻的氣流。除了這種排放方式外,還可以有一種氣體直接進入料箱內的情形,對此可以采用類似上述的方式進行分布,主要用于實際燒結階段,目的是保證流經燒結件的氣體盡可能純凈,且不會造成在過程中混入污染物質的風險。

          2. 非箱式氣流分布。如果燒結階段是在一個特定的爐內完成,則不需要密封箱,因為整個過程可以在最優化的清潔條件下進行。氣體的分布僅在于保證為所有零件提供統一的、可重復的工藝條件,并且可以通過集成在相同熱處理室內的一系列分布點來完成。這提供了許多優點,例如對比熱處理室時有效容積的增加、因為電阻器對裝載物的直接輻射而提高加熱速度,以及通過消除密封箱盒造成的氣體循環障礙而提高冷卻速度,即使在必要時打開密封箱的情況下也是如此。真空爐的設計也因此得到簡化,且同一真空爐可用于其他真空處理,比如淬火回火。如果燒結件需要回火,這一點可能尤為實用。

          3. 無氣流分布。在某些情況下,不需要任何特定的氣流分布即可獲得令人滿意的結果。如果要完成的工藝就屬于這種情況,而且您已經有一個普通的熱處理爐,或者可以合理價位再購買一個,那么您通過簡單的控制系統升級即可以實現所需目標。

          在結束之前,我想再談一談將密封箱固定在爐內和每次向爐中裝載時箱體可與裝載物同時移出這兩種方案的對比。

          真空燒結爐裝載:固定箱體或移動式箱體

          假定在前述的節點您確定對您的應用而言最佳解決方案是采用一個將裝載物放置于其中的箱體,那么就會出現這樣的問題:是選擇將箱體固定在爐內(在這種情況下,將裝載裝有零件的單個托盤),還是在每次裝載爐子時讓箱體都能隨裝載物而移動。

          對于這個問題,同樣也沒有最佳的預設解決方案,而是要根據其他因素而定。但好消息是,關于這一問題,選擇的標準非常簡明。

          一般來說,如果您的氣流模式有限(比如:箱內到箱外只有一種模式)而且您設想在靜態氣體中冷卻,或者在任何情況下均無需打開箱體,則可以采用合適的推車讓箱體隨每一批裝載物移動,以簡化和加快裝卸操作。如果是其他情況,料箱的交接操作包括在冷卻階段執行的吹掃或打開等更多交接操作,會增加將料箱放入真空爐或從中卸下的困難。在這種情況下,最好是把箱體固定,而移動層架。

          另有一種可能性是,將外殼固定,而內部頭架可以隨料架裝卸。這樣即可以兼得這兩種解決方案的優點。但是,因為在熱處理室中浪費的空間(指未用于裝載待燒結零件的空間)過大,這種解決方案并不常用。

          到目前為止,您已經看到了本文主要探討脫脂和燒結的第一部分以及這里的第二部分,希望這能夠給您提供有關真空燒結的一些實用信息。謹提醒您這是有關真空燒結的完整文章的第二部分,后續仍有其他內容。


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