專利名稱：一種粉末冶金大制品旋轉(zhuǎn)燒結(jié)爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種粉末冶金制品的燒結(jié)爐，特別是能使產(chǎn)品在燒結(jié)爐內(nèi) 由現(xiàn)行的定位燒結(jié)法變?yōu)樾D(zhuǎn)燒結(jié)法的粉末冶金大制品旋轉(zhuǎn)燒結(jié)爐。
背景技術(shù)：
目前生產(chǎn)的硬質(zhì)合金大制品單重大，單件重量己達到150kg;直徑大，大密
封環(huán)直徑已達到600mm左右。隨著硬質(zhì)合金大制品在向各行各業(yè)的市場開拓， 如大軋輥、煤氣管道的拉管模、化工行業(yè)的耐腐蝕密封環(huán)、大板坯等，其單件 重量將突破500kg，大型密封環(huán)直徑需求在1000mm以上。對這些特大型的硬質(zhì) 合金大制品如何燒結(jié)才能確保產(chǎn)品質(zhì)量，成為了一個新的技術(shù)難題。現(xiàn)在所用 的粉末冶金大制品燒結(jié)爐有兩種， 一種為真空燒結(jié)爐，另一種為過壓燒結(jié)爐。 真空燒結(jié)爐在四周裝有發(fā)熱材料，而過壓燒結(jié)爐則在左右及下部裝有發(fā)熱材料， 但兩種燒結(jié)爐正對爐門的前后兩端均沒有發(fā)熱體。因此，硬質(zhì)合金大制品在燒 結(jié)過程中，它的各部位受熱程度不同，導致壓坯在燒結(jié)過程中出現(xiàn)液相的時間 不同，靠近發(fā)熱體部位溫度高，先出液相，而遠離發(fā)熱體處因壓坯受熱滯后， 出現(xiàn)液相的時間推遲，且鈷在高溫時有向高溫自動遷移的性能，結(jié)果導致產(chǎn)品 內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)及各項物理力學性能指標出現(xiàn)密度梯度、硬度梯度、強度梯度、 磁力梯度、粘結(jié)相分布不勻等致命缺陷，同時還引起產(chǎn)品幾何形狀的嚴重變形， 極大地影響了大制品硬質(zhì)合金產(chǎn)品的使用性能及壽命，也影響了大制品硬質(zhì)合 金制造的合格率，這些致命缺陷在燒結(jié)特大型制品時將更為突出。因此迫切需 要有一種全新的燒結(jié)爐，解決硬質(zhì)合金大制品，特別是特大型制品燒結(jié)這個技 術(shù)難題，否則不可能生產(chǎn)制造出內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)及各項物理力學性能均勻一致的
，口 廣叩o

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的就是為了克服現(xiàn)有燒結(jié)爐燒結(jié)硬質(zhì)合金大制品時存在的上述導致產(chǎn)品內(nèi)部出現(xiàn)密度梯度、硬度梯度、強度梯度、磁力梯度、粘結(jié)相分 布不勻等致命缺陷，提供一種能使壓坯在燒結(jié)過程中各部位受熱均勻致的粉 末冶金大制品旋轉(zhuǎn)燒結(jié)爐，從而保證大制品硬質(zhì)合金產(chǎn)品整件內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)及 各項物理力學性能的均勻性。提高大制品硬質(zhì)合金產(chǎn)品的使用性能及壽命，及 大制品硬質(zhì)合金制造的合格率。
為實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型提出了一種均勻連續(xù)地改變壓坯在 燒結(jié)爐燒結(jié)過程中的位置，即由現(xiàn)行的定位燒結(jié)法變?yōu)椴粩噢D(zhuǎn)換壓坯燒結(jié)位置 的旋轉(zhuǎn)燒結(jié)法的全新設計理念，具體采用的技術(shù)方案是
本實用新型的粉末冶金大制品旋轉(zhuǎn)燒結(jié)爐包括大腔體燒結(jié)爐的爐體，密封 機構(gòu)，傳動電機，變速機構(gòu)。特別還包括置于大腔體燒結(jié)爐爐體的爐殼內(nèi)的扁 平發(fā)熱機構(gòu)和置于發(fā)熱機構(gòu)的縱剖面為矩形的管狀空間內(nèi)的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)。扁平發(fā) 熱機構(gòu)包括發(fā)熱體，包裹在發(fā)熱體外部的保溫層和襯于發(fā)熱體內(nèi)部的內(nèi)膽；旋 轉(zhuǎn)機構(gòu)包括通過若干根穿過發(fā)熱機構(gòu)的支柱固定在爐殼上的凹狀圓形承重托 盤，承重托盤上端的環(huán)形盤壁上設置的固定圓弧形齒輪，外徑略小于承重托盤 環(huán)形盤壁內(nèi)徑的圓形旋轉(zhuǎn)大托盤，可從爐殼、發(fā)熱機構(gòu)和承重托盤的底盤中心 軸孔中穿過并與旋轉(zhuǎn)大托盤的中心孔配合的傳動軸，設置于承重托盤底盤內(nèi)平 面上的至少兩條與承重托盤中心軸同軸的環(huán)形導位槽，設置于旋轉(zhuǎn)大托盤的底 面上并與環(huán)形導位槽的相對應的至少兩組均勻?qū)ΨQ分布的若干個承重球球窩， 一一對應地放置在旋轉(zhuǎn)大托盤底面上的承重球球窩內(nèi)、并可在環(huán)形導位槽內(nèi)自 由滾動的若干個承重球，若干個中心軸定位于旋轉(zhuǎn)大托盤上相應的軸孔中、外 側(cè)壁上設有與固定圓弧形齒輪嚙合的齒輪的圓形裝舟用帶齒輪舟皿。設置于旋 轉(zhuǎn)大托盤頂面上分別與各個帶齒輪舟皿同中心軸且對應每個舟皿至少一條的小 環(huán)形導位槽，各個帶齒輪舟皿底面均勻?qū)ΨQ分布的至少一組與小環(huán)形導位槽相 對應的若干個小承重球球窩， 一一對應地放置在各個帶齒輪舟皿底面上的小承 重球球窩內(nèi)、并可在相對應的小環(huán)形導位槽內(nèi)自由滾動的若干個小承重球。若 干個帶齒輪舟皿沿固定圓弧形齒輪的圓周緊密排列并與其嚙合，位于旋轉(zhuǎn)大托 盤中間的帶齒輪舟皿與外圍的一個帶齒輪舟皿嚙合。
本實用新型的粉末冶金大制品旋轉(zhuǎn)燒結(jié)爐在具體實施時，大腔體燒結(jié)爐可 以制作成大腔體真空燒結(jié)爐，也可以制作成大腔體過壓(低壓)燒結(jié)爐。
本實用新型的粉末冶金大制品旋轉(zhuǎn)燒結(jié)爐在具體實施時，承重托盤及其支柱、旋轉(zhuǎn)大托盤、裝舟用帶齒輪舟皿、承重球、傳動軸、固定圓弧形齒輪、小 承重球均由碳纖維材料或石墨材料制成。
本實用新型的粉末冶金大制品旋轉(zhuǎn)燒結(jié)爐在具體實施時，環(huán)形導位槽和小 環(huán)形導位槽的橫截面可以制作成U形或V形。
本實用新型的優(yōu)點在于提出并實施了一種均勻連續(xù)地不斷轉(zhuǎn)換壓坯在燒結(jié) 過程中燒結(jié)位置的旋轉(zhuǎn)燒結(jié)法的全新理念，徹底解決了采用現(xiàn)行的定位燒結(jié)法 制備硬質(zhì)合金大制品時產(chǎn)品內(nèi)部常出現(xiàn)的密度梯度、硬度梯度、強度梯度、磁 力梯度、粘結(jié)相分布不勻等技術(shù)問題，可極大地提高大制品硬質(zhì)合金產(chǎn)品的使 用性能和壽命，及產(chǎn)品制造的合格率。


附圖1為本實用新型粉末冶金大制品旋轉(zhuǎn)燒結(jié)爐組裝示意附圖2為本實用新型粉末冶金大制品旋轉(zhuǎn)燒結(jié)爐的扁平發(fā)熱機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意
附圖3為本實用新型粉末冶金大制品旋轉(zhuǎn)燒結(jié)爐的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖4為本實用新型粉末冶金大制品旋轉(zhuǎn)燒結(jié)爐的帶齒輪舟皿的排列示意圖。
具體實施方案
以下結(jié)合附圖對本實用新型的粉末冶金大制品旋轉(zhuǎn)燒結(jié)爐作進一部詳細說明。
本實用新型的粉末冶金大制品旋轉(zhuǎn)燒結(jié)爐主要包括大腔體燒結(jié)爐爐體，密 封機構(gòu)，傳動電機，變速機構(gòu)，還包括特殊的扁平發(fā)熱機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機構(gòu)。扁平 發(fā)熱機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機構(gòu)均置于大腔體燒結(jié)爐爐體的爐殼l內(nèi)，由發(fā)熱機構(gòu)包圍形 成的是一個縱剖面為矩形的管狀空間，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)就安裝在這矩形空間內(nèi)。扁平 發(fā)熱機構(gòu)包括發(fā)熱體2，包裹在發(fā)熱體2外部的保溫層3和襯于發(fā)熱體2內(nèi)部的 內(nèi)膽4。旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括呈凹狀的圓形承重托盤5，若干根(4-6根)支柱設置在 它盤底上的相應定位孔中，這些支柱穿過內(nèi)膽4、發(fā)熱體2、保溫層3后再固定 在爐殼1上，從而使承重托盤5得以定位，并承擔所有待燒結(jié)壓坯的重量。承 重托盤5上端的環(huán)形盤壁上設有一圓弧形內(nèi)齒輪(即固定圓弧形齒輪)11;它 的底盤中心開有內(nèi)徑略大于傳動軸9外徑的軸孔10，傳動軸9可以自由地從軸孔10中穿過承重托盤5的底盤，然后再穿過發(fā)熱機構(gòu)的內(nèi)膽4、發(fā)熱體2、保 溫層3和爐殼1，并與變速機構(gòu)連接；承重托盤5的底盤內(nèi)平面上至少開有兩條 與其中心軸同軸的環(huán)形導位槽12，環(huán)形導位槽12的橫截面為U形或V形，以利 于支承旋轉(zhuǎn)大托盤6的承重球8能在這導位槽12內(nèi)自由滾動。圓形旋轉(zhuǎn)大托盤 6的外徑略小于承重托盤5環(huán)形盤壁的內(nèi)徑，它的上頂面應略低于固定圓弧形齒 輪ll的下底面；旋轉(zhuǎn)大托盤6上設有中心孔，傳動軸9與旋轉(zhuǎn)大托盤6的中心 孔配合，并能平穩(wěn)有力地帶動旋轉(zhuǎn)大托盤轉(zhuǎn)動，而不會在該中心孔內(nèi)滑動；旋 轉(zhuǎn)大托盤6的底面上開有與承重托盤5上的環(huán)形導位槽12相對應的至少兩組均 勻?qū)ΨQ分布的承重球球窩13，所謂均勻?qū)ΨQ分布是指對應每一條環(huán)形導位槽12 有一組(4 8個)承重球球窩13，這樣，承重球8就可以一一對應地放置在旋 轉(zhuǎn)大托盤6底面上的承重球球窩13內(nèi)，承重球8就可以定位，并在導位槽12 內(nèi)自由滾動，以確保旋轉(zhuǎn)大托盤6的平穩(wěn)運轉(zhuǎn)。若干個圓形的裝舟用帶齒輪舟 皿7 (為使圖面清晰，附圖1、 3僅畫出了一個帶齒輪舟皿7)的中心軸定位于 旋轉(zhuǎn)大托盤6上的對應軸孔內(nèi)，該中心軸可在軸孔中轉(zhuǎn)動；帶齒輪舟皿7的外 側(cè)壁上設有與固定圓弧形齒輪11嚙合的齒輪，裝有硬質(zhì)合金大制品壓坯的石墨 舟皿就放置在帶齒輪舟皿7上。為了使帶齒輪舟皿7能平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，采用上述使 旋轉(zhuǎn)大托盤6平穩(wěn)運轉(zhuǎn)相同的設計方案，即在旋轉(zhuǎn)大托盤6頂面上對應于每個 帶齒輪舟皿7設置至少一條小環(huán)形導位槽14，小環(huán)形導位槽14與對應的帶齒輪 舟皿7同中心軸，小環(huán)形導位槽14的橫截面也為U形或V形，每個帶齒輪舟皿 7底面均勻?qū)ΨQ地分布至少一組與小環(huán)形導位槽14相對應的若干個小承重球球 窩15，若干個小承重球16 —一對應地放置在各個帶齒輪舟皿7底面上的小承重 球球窩15內(nèi)，并可在相對應的小環(huán)形導位槽14內(nèi)自由滾動。根據(jù)待燒結(jié)硬質(zhì) 合金大制品的大小確定沿固定圓弧形齒輪11的整個圓周緊密設置帶齒輪舟皿7 的個數(shù)，原則是每個沿圓周排列的帶齒輪舟皿7都要與固定圓弧形齒輪11嚙合， 而位于旋轉(zhuǎn)大托盤6中間的1 N個不能與固定圓弧形齒輪11嚙合的帶齒輪舟 皿7應與沿固定圓弧形齒輪11的圓周排列的(即外圍的)l個帶齒輪舟皿7嚙 合(如圖4所示)。這樣，當帶齒輪舟皿7由旋轉(zhuǎn)大托盤6帶動旋轉(zhuǎn)時，在固定 圓弧形齒輪ll的作用下，所有裝舟用帶齒輪舟皿7同時產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，即實現(xiàn)了對 爐內(nèi)進行燒結(jié)的全部大制品壓坯的均勻連續(xù)旋轉(zhuǎn)換位燒結(jié)。
木實用新型的粉末冶金大制品旋轉(zhuǎn)燒結(jié)爐可以制作成大腔體真空燒結(jié)爐也可以制作成過壓(低壓)燒結(jié)爐。
本實用新型的粉末冶金大制品旋轉(zhuǎn)燒結(jié)爐的承重托盤5及其支柱、旋轉(zhuǎn)大
托盤6、裝舟用帶齒輪舟皿7、承重球8、傳動軸9、固定圓弧形齒輪ll和小承 重球16均由碳纖維材料或石墨材料制成。
本實用新型的粉末冶金大制品旋轉(zhuǎn)燒結(jié)爐在實施過程中的工作程序是由 旋轉(zhuǎn)燒結(jié)爐傳動電機產(chǎn)生的動力經(jīng)變速機構(gòu)變速后傳給傳動軸9，傳動軸9將旋 轉(zhuǎn)動力傳遞給旋轉(zhuǎn)大托盤6，使旋轉(zhuǎn)大托盤6按待燒結(jié)的硬質(zhì)合金大制品壓坯設 計的工藝要求旋轉(zhuǎn)，其壓坯重量由承重托盤5承擔。在旋轉(zhuǎn)大托盤6旋轉(zhuǎn)時使 擱置于帶齒輪舟皿7上的被燒結(jié)的壓坯從靠近發(fā)熱體處向沒有發(fā)熱體處轉(zhuǎn)動； 由于帶齒輪舟皿7與固定圓弧形齒輪11相嚙合，在旋轉(zhuǎn)大托盤6旋轉(zhuǎn)力的帶動 下，帶齒輪舟皿7同時產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，又使被燒結(jié)的壓坯本身靠近發(fā)熱體的一面向 遠離發(fā)熱體的一面旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)爐內(nèi)裝的全部壓坯都能得到均勻連續(xù)的旋轉(zhuǎn) 換位燒結(jié)。
權(quán)利要求1. 一種粉末冶金大制品旋轉(zhuǎn)燒結(jié)爐，包括大腔體燒結(jié)爐爐體，密封機構(gòu)，傳動電機，變速機構(gòu)，其特征在于還包括置于大腔體燒結(jié)爐爐體的爐殼(1)內(nèi)的扁平發(fā)熱機構(gòu)和置于發(fā)熱機構(gòu)的縱剖面為矩形的管狀空間內(nèi)的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，扁平發(fā)熱機構(gòu)包括發(fā)熱體(2)，包裹在發(fā)熱體(2)外部的保溫層(3)和襯于發(fā)熱體(2)內(nèi)部的內(nèi)膽(4)；旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括通過支柱固定在爐殼(1)上的凹狀圓形承重托盤(5)，承重托盤(5)上端的環(huán)形盤壁上設置的固定圓弧形齒輪(11)，外徑略小于承重托盤(5)環(huán)形盤壁內(nèi)徑的圓形旋轉(zhuǎn)大托盤(6)，從爐殼(1)、發(fā)熱機構(gòu)和承重托盤(5)的底盤中心軸孔(10)中穿過并與旋轉(zhuǎn)大托盤(6)的中心孔配合的傳動軸(9)，設置于承重托盤(5)底盤內(nèi)平面上的至少兩條與承重托盤(5)中心軸同軸的環(huán)形導位槽(12)，設置于旋轉(zhuǎn)大托盤(6)的底面上并與環(huán)形導位槽(12)相對應的至少兩組均勻?qū)ΨQ分布的若干個承重球球窩(13)，一一對應地放置在旋轉(zhuǎn)大托盤(6)底面上的承重球球窩(13)內(nèi)、并可在環(huán)形導位槽(12)內(nèi)自由滾動的若干個承重球(8)，若干個中心軸定位于旋轉(zhuǎn)大托盤(6)上的相應軸孔中、外側(cè)壁上設有與固定圓弧形齒輪(11)嚙合的齒輪的圓形裝舟用帶齒輪舟皿(7)，設置于旋轉(zhuǎn)大托盤(6)頂面上且分別與各個帶齒輪舟皿(7)同中心軸且對應每個舟皿至少一條的小環(huán)形導位槽(14)，各個帶齒輪舟皿(7)底面上均勻?qū)ΨQ分布的至少一組與小環(huán)形導位槽(14)相對應的若干個小承重球球窩(15)，一一對應地放置在各個帶齒輪舟皿(7)底面上的小承重球球窩(15)內(nèi)、并可在相對應的小環(huán)形導位槽(14)內(nèi)自由滾動的若干個小承重球(16)，若干個帶齒輪舟皿(7)沿固定圓弧形齒輪(11)的圓周緊密排列并與其嚙合，位于旋轉(zhuǎn)大托盤(6)中間的帶齒輪舟皿(7)與外圍的一個帶齒輪舟皿(7)嚙合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉末冶金大制品旋轉(zhuǎn)燒結(jié)爐，其特征在于所述的 大腔體燒結(jié)爐為大腔體真空燒結(jié)爐，或為大腔體過壓燒結(jié)爐。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的粉末冶金大制品旋轉(zhuǎn)燒結(jié)爐，其特征在于所 述的承重托盤(5)及其支柱、旋轉(zhuǎn)大托盤(6)、裝舟用帶齒輪舟皿(7)、承重 球(8)、傳動軸(9)、固定圓弧形齒輪(11)、小承重球(16)均由碳纖維材料 或石墨材料制成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的粉末冶金大制品旋轉(zhuǎn)燒結(jié)爐，其特征在于所 述的環(huán)形導位槽(12)、小環(huán)形導位槽(14)的橫截面為U形或V形。
專利摘要本實用新型公開了一種粉末冶金大制品旋轉(zhuǎn)燒結(jié)爐，主要包括扁平發(fā)熱機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機構(gòu)。扁平發(fā)熱機構(gòu)包括保溫層、發(fā)熱體和內(nèi)膽。旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括固定在爐殼上的凹狀圓形承重托盤，承重托盤環(huán)形盤壁上的固定圓弧形齒輪，位于承重托盤內(nèi)的旋轉(zhuǎn)大托盤，從承重托盤中心軸孔中穿過的旋轉(zhuǎn)大托盤傳動軸，設置于承重托盤內(nèi)底盤上的環(huán)形導位槽和旋轉(zhuǎn)大托盤底面上的承重球球窩，位于承重球球窩內(nèi)并在環(huán)形導位槽內(nèi)滾動的承重球，定位于旋轉(zhuǎn)大托盤上且與圓弧形齒輪嚙合可以自轉(zhuǎn)的帶齒輪舟皿。本實用新型實現(xiàn)了壓坯在燒結(jié)過程中的旋轉(zhuǎn)換位燒結(jié)，解決了現(xiàn)行的定位燒結(jié)法制備硬質(zhì)合金大制品時產(chǎn)品內(nèi)部易出現(xiàn)密度梯度、硬度梯度、強度梯度、磁力梯度、粘結(jié)相分布不勻等問題。
文檔編號F27B9/08GK201237433SQ200820053658
公開日2009年5月13日 申請日期2008年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月8日
發(fā)明者伍文輝, 劉建輝, 王力民, 肖可俊, 劼 董, 董愛國 申請人:株洲硬質(zhì)合金集團有限公司