專利名稱：豎式加壓連續(xù)燒結(jié)爐及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用豎式加壓連續(xù)燒結(jié)爐來制造燒結(jié)金屬摩擦片和復(fù)合材料及其制品的生產(chǎn)裝置及其工藝方法，屬于用金屬粉末燒結(jié)制造機(jī)械另件坯料的金屬材料成型設(shè)備及其生產(chǎn)工藝的技術(shù)領(lǐng)域。
燒結(jié)是將粉末或壓坯在低于其主要組份熔點的溫度下進(jìn)行高溫處理以增高工件機(jī)械強(qiáng)度的工藝過程。目前，燒結(jié)通常是在還原氣氛中的恒溫下進(jìn)行的，加壓燒結(jié)爐則是實施燒結(jié)生產(chǎn)工藝的主要設(shè)備。自從1937年～1941年，美國的威爾曼(S.K.Wellman)和他的合作者在鐘罩爐中采用加壓燒結(jié)法制造出金屬摩擦片以來，鐘罩爐至今仍然是工業(yè)生產(chǎn)中生產(chǎn)燒結(jié)金屬摩擦片的傳統(tǒng)加壓燒結(jié)設(shè)備，不但中國如此，日本、美國和捷克等國主要使用的也都是這種爐子。(參見《粉末冶金機(jī)械零件》P.442機(jī)械工業(yè)出版社1987年12月版)這種設(shè)備存在的缺陷是爐膛內(nèi)的各部分溫度難以控制均勻，即爐膛內(nèi)溫度的一致性差;生產(chǎn)效率低，通常燒結(jié)一爐的時間約需12～19小時;能耗大和生產(chǎn)工人勞動強(qiáng)度大。再者，大型鐘罩爐的加熱鐘罩重量大，移動困難。而在蘇聯(lián)等國使用較多的另一種加壓燒結(jié)設(shè)備-井式爐，也同樣存在著與鐘罩爐類似的問題和不足之處;而且，這種爐的密封和熱電偶的接線端都位于溫度高的上部，容易損壞。移送容器時還可能損傷水冷和供氣軟管。
本發(fā)明的目的是提供一種能較好地克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷的新型加壓燒結(jié)設(shè)備-豎式加壓連續(xù)燒結(jié)爐及其生產(chǎn)方法。
本發(fā)明是一種豎井式加壓連續(xù)燒結(jié)爐，是制造燒結(jié)金屬摩擦片和復(fù)合材料及其制品的專用設(shè)備，也是與發(fā)明專利申請CN88103144.5配套使用的專用燒結(jié)設(shè)備。包括有爐頂?shù)募訅貉b置、上料裝置，爐體中部的加熱裝置、冷卻裝置和爐體底部的托頂裝置、出料裝置等部件組成的本發(fā)明，其特點是在爐頂有垂直向下施加壓力的加壓油缸，側(cè)面是鏈?zhǔn)缴狭涎b置，在爐體底部有兩組共8個在同一個水平位置上徑向動作的托臂油缸和柱塞垂直向上承重的上頂油缸組成的托頂裝置。燒結(jié)生產(chǎn)時，用壓力傳遞盤來支承工件，一個個地垂直重疊摞放，并自上而下地逐漸通過低溫、高溫、保溫和冷卻各段爐膛而完成的連續(xù)生產(chǎn)式燒結(jié)工藝過程。在整個燒結(jié)過程中，始終利用壓力傳遞盤和工件的自重逐漸增壓，也可利用爐頂?shù)募訅河透讓ぜ簛硗瓿杉訅簾Y(jié)和冷卻。
本發(fā)明是一種豎井式貫通爐，工件在壓力傳遞盤及其自重逐漸增壓和外力施壓的條件下，依次通過由低溫到高溫，再冷卻的爐膛。由于其加熱裝置和冷卻裝置是可以分段控制和設(shè)置的，可以根據(jù)工件材料的化學(xué)成分與用途、機(jī)械另件的組織結(jié)構(gòu)和使用條件任意選擇最佳的燒結(jié)時施加的壓力、燒結(jié)溫度、保溫時間和冷卻速度等工藝參數(shù)。這樣就為生產(chǎn)質(zhì)量上乘的燒結(jié)另件坯料提供了比較理想的生產(chǎn)設(shè)施裝備。用本發(fā)明燒結(jié)生產(chǎn)的工件摩擦層與鋼支承片的結(jié)合強(qiáng)度高，并提高了燒結(jié)另件的其他物理-機(jī)械性能，可以適當(dāng)減少后續(xù)加工工藝。生產(chǎn)效率也明顯提高，比傳統(tǒng)的鐘罩加壓燒結(jié)爐提高工效10～20倍。另外，設(shè)備機(jī)械化程度高，改善了操作工人的勞動條件;耗用能量也顯著減少，趨于合理。
本發(fā)明的設(shè)備除了用于燒結(jié)金屬摩擦片的用途外，也可作為熱壓復(fù)合材料及其制品、雙金屬材料制品等加工設(shè)備使用，還可作為防止變形的薄片園形、環(huán)形機(jī)械另件的平整、退火等熱處理工藝所需用的設(shè)備。所以，本發(fā)明是一種多用途的、性能比較理想的連續(xù)加壓燒結(jié)的設(shè)備。
本發(fā)明的附圖有三個，下面結(jié)合附圖具體闡述之。


圖1是本發(fā)明設(shè)備總成簡圖。
圖2是托臂油缸部件的結(jié)構(gòu)簡圖。
圖3是壓力傳遞盤另件圖。
圖1表明了本發(fā)明的設(shè)備主要有六個部分總成組成位于爐頂?shù)募訅貉b置1和上料裝置2，豎井式爐體中部上端的加熱裝置3和冷卻裝置4，爐體底部的托頂裝置和出料裝置5。加壓裝置1主要是一個柱塞垂直向下施力的加壓油缸，上料裝置為普通鏈?zhǔn)缴狭蠙C(jī)構(gòu)。托頂裝置主要是由8個共兩組在同一個水平位置上安裝而分別徑向動作的托臂油缸6和柱塞垂直向上承重的上項油缸7兩部分構(gòu)成。圖1還表明了設(shè)備作用時的工件摞放情況在上頂油缸柱塞端部放置一個壓力傳遞盤8(又稱支承盤)，其上放置一個加工工件9，在該工件上方則是另一個支承盤，其上也放有另一個加工工件，如此垂直交叉重疊摞放至爐頂。爐體中部的加熱和冷卻裝置可以分段控制和調(diào)節(jié)其加熱的溫度高低、保溫時間長短和冷卻降溫的快慢。上料和下料裝置可采用傳統(tǒng)的鏈?zhǔn)絺魉蜋C(jī)構(gòu)適當(dāng)改裝而成。
圖2是托臂油缸部件的側(cè)視與俯視圖。在同一個水平位置上均勻?qū)ΨQ布置了兩組各4個徑向動作的托臂油缸。每組為4個呈十字交叉式安裝和動作。圖示位置為托臂油缸Ⅰ組10的四個托臂11處于向心位置，支托住位于中心的壓力傳遞盤8的外圈部位。托臂油缸Ⅱ組12的四個托臂13都處于離心位置，沒有起墊托作用。
圖3表明壓力傳遞盤是個園盤狀的鋼制件，其園周邊上有四個互相垂直的凹入園弧缺口，缺口的大小應(yīng)不小于托臂油缸的托臂端部伸入到傳遞盤下側(cè)的面積。
本發(fā)明的工作過程是這樣的首先是在開爐運行(工作)前，把工件和支承盤由下而上地逐個摞放至爐頂。這時，操作工人打開爐子下端側(cè)門，在上頂油缸柱塞的端部放上第一個壓力傳遞盤，并注意使該盤的園弧形缺口處于與托臂Ⅱ組相對應(yīng)的位置，再在盤上擺放一個與上、下料裝置中的機(jī)械手臂等高的金屬墊塊，以便使機(jī)械手往上裝卸工件時有個回旋的空間。這時，啟動上頂油缸動作，使柱塞向上運動到達(dá)終點時，托臂油缸Ⅰ組也隨著動作，托臂Ⅰ組的四個托臂同時從四個方向朝中心運動，到達(dá)其終點時，四個托臂應(yīng)處于第一個支承盤下面準(zhǔn)備支承工件。然后，啟動上頂油缸的下行開關(guān)，柱塞向下動作并回到起始位置，而由托臂Ⅰ組支承壓力傳遞盤與其上的工件。接著，再把第二個壓力傳遞盤置放于上頂油缸的柱塞端部，注意使其園弧缺口與托臂Ⅰ組的相應(yīng)位置對齊。同樣在盤上擺放金屬墊塊后，按動上頂油缸的上行開關(guān)，柱塞向上運動，直至托住第一個支承盤的底部又一起向上運動到終點。這時托臂Ⅱ組的四個油缸啟動，Ⅱ組的四個托臂向中心運動到終點。于是，上頂油缸的柱塞再啟動往下運動，而此時，托臂Ⅱ組已托墊住最下端的支承盤(按送入順序是第二個)，在上頂柱塞向下運動的同時，托臂Ⅰ組油缸則使其托臂向外運動，回到起始狀態(tài)。依次重復(fù)循環(huán)上述過程，到壓力傳遞盤和工件自下而上摞滿整個爐膛為止，這時關(guān)閉爐門，可以開爐了。
正式運行時，由爐頂?shù)纳狭涎b置的機(jī)械手推送摞放了燒結(jié)工件的壓力傳遞盤，把它置放在爐膛內(nèi)最上層的一個同樣摞放有燒結(jié)工件的壓力傳遞盤之上。這時需注意這兩個支承盤的缺口園弧應(yīng)該互相錯開45°，以便托臂Ⅰ組和Ⅱ組能交替工作。其他過程有如開爐準(zhǔn)備的逆過程而逐步進(jìn)行當(dāng)上頂油缸柱塞上升頂住最底下的壓力傳遞盤之后，已托住最底下的支承盤的托臂Ⅰ組的四個托臂就向外運動撤離支承，由上頂油缸柱塞承受全部燒結(jié)工件和支承盤的重量緩緩下行。此時，托臂Ⅱ組的四個托臂應(yīng)作向心運動，等待向下緩行的最后第二個壓力傳遞盤到位后就托墊支承上面全部工件，而上頂油缸繼續(xù)下行，直到把柱塞上面的最后一個壓力傳遞盤及其上工件置放于出料裝置的傳送鏈條上，由鏈條向外傳送，將燒結(jié)工件運出爐口之外。在工件上料和出料過程中，逐步自上而下通過爐膛的加熱和冷卻裝置，并且，加壓裝置的柱塞也向下對工件施加壓力。這樣，就完成了一個進(jìn)料、燒結(jié)、加壓、冷卻和出料的全過程。整個生產(chǎn)過程的步驟就是如此重復(fù)循環(huán)地進(jìn)行著。
權(quán)利要求
1.一種豎式加壓連續(xù)燒結(jié)爐，由爐頂?shù)募訅貉b置、上料裝置，爐體中部的加熱裝置、冷卻裝置以及爐體底部的托頂裝置、出料裝置等部件組成，其特征是爐體呈豎井貫通型，其頂部是柱塞垂直向下施力的加壓油缸，側(cè)面為鏈?zhǔn)缴狭蠙C(jī)構(gòu)，在爐體底部有兩組共8個在同一個水平位置上徑向動作的托臂油缸和柱塞垂直向上承重的上頂油缸組成的托頂裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的豎式連續(xù)燒結(jié)爐，其特征是8個托臂油缸呈徑向均勻安裝，其中每組四個為十字交叉式布置和動作。
3.如權(quán)利要求1所述的豎式連續(xù)燒結(jié)爐，其特征是壓力傳遞盤是園盤狀鋼制件，其園周邊上有四個互相垂直的凹入園弧缺口，缺口的大小應(yīng)不小于托臂油缸的托臂端部伸入到傳遞盤下側(cè)的面積。
4.一種豎式加壓連續(xù)燒結(jié)金屬摩擦片或復(fù)合材料坯料的生產(chǎn)方法，其特征是用壓力傳遞盤作為工件的支承，使工件垂直重疊摞放并由低溫到高溫、保溫、冷卻，作自上而下地通過豎井型燒結(jié)爐而完成的連續(xù)生產(chǎn)式燒結(jié)工藝，在整個燒結(jié)過程中，始終利用壓力傳遞盤和工件的自重以及外力對工件實現(xiàn)加壓燒結(jié)和冷卻。
5.如權(quán)利要求4所述的豎式加壓連續(xù)燒結(jié)金屬摩擦片或復(fù)合材料坯料的生產(chǎn)方法，其特征是工件加熱的溫度高低和保溫時間的長短都可以分段控制和調(diào)節(jié)。
全文摘要
一種豎井式加壓連續(xù)燒結(jié)爐設(shè)備及其生產(chǎn)方法，利用壓力傳遞盤和工件在其自重的逐漸增壓和外力施壓的條件下，依次通過由低溫到高溫、再冷卻的爐膛來實現(xiàn)加壓燒結(jié)和冷卻。本發(fā)明較好地克服現(xiàn)有鐘罩爐和井式爐的缺陷，可任意選擇最佳燒結(jié)壓力、溫度、保溫時間和冷卻速度等工藝參數(shù)，提高工件的物理——機(jī)械性能，生產(chǎn)效率高、耗能少、機(jī)械化程度高，改善了操作工人的勞動條件。
文檔編號B22F3/00GK1049903SQ89106589
公開日1991年3月13日 申請日期1989年8月29日 優(yōu)先權(quán)日1989年8月29日
發(fā)明者胡長安, 張文閣 申請人:胡長安, 張文閣