一种新型的真空烧结炉的制作方法

1.本发明涉及真空烧结炉领域，尤其涉及一种新型的真空烧结炉。


背景技术：

2.金属注射成形(metal injection molding，mim)是一种将金属粉末与其粘结 剂的增塑混合料注射于模型中的成形方法。它是先将所选粉末与粘结剂进行混 合，然后将混合料进行制粒再注射成形所需要的形状。例如钛合金、纯钛、不 锈钢、铁镍合金等mim零件，这些零件在制作时，需要使用真空烧结炉。
3.钛合金和纯钛化学活性大，易受到氧氮气体的污染，烧结过程需要在高真 空炉内烧结，而一般的真空炉烧结后氧含量偏高导致性能变差，炉内真空度或 氧氮含量达不到烧钛的要求，如产品的氧含量从0.12％增至0.30％，其断裂延伸 率则会从20％骤降至3％，因此，现有的真空度和炉内气氛很难满足钛合金的烧 结条件，因此需要通过对设备的改装，使真空度要求降低了，氧含量也可控制 在理想的范围内，大大提高钛材质的相关性能。
4.现有设备中抽真空是从里往外抽，烧结产品是在石墨框炉内保护烧结，这 种抽真空的方式会把碳毡外的氧氮等气氛在高温后挥发出来带到石墨框炉内， 给烧结的产品增加了氧氮等含量，造成产品烧结性能及尺寸的不稳定。即：现 有抽真空和通气的方式达不到真空度和降低氧等含量的要求，特别对钛合金等 对氧含量有要求的产品不利。
5.因此本发明专利的发明人，针对这一问题，旨在发明一种新型的真空烧结 炉。


技术实现要素：

6.为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种新型的真空烧结炉。
7.为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种新型的真空烧结炉， 包括外壳，所述外壳内设置碳毡，所述碳毡内设置石墨箱，且在外壳和碳毡之 间为第一间隙，在碳毡和石墨箱之间为第二间隙，在外壳上设置第一进气管道， 且所述第一进气管道从外壳外侧通至第二间隙，且在石墨箱上设置第二进气通 道，所述第二进气通道从第二间隙通至石墨箱内，同时在外壳上设置第一抽气 通道和第二抽气通道，所述第一抽气通道从外壳外侧通至第二间隙，所述第二 抽气通道从第二间隙通至石墨箱内。
8.优选地，所述第一进气通道和第二进气通道连接成为一个进气通道，且从 外壳外侧通至石墨箱内。保证了进气的及时，并使得石墨箱内处于稳定的气氛。
9.优选地，所述第一抽气通道和第二抽气通道连接成为一个抽气通道，且从 外壳外侧通至石墨箱内。保证了抽气的及时和有效。
10.优选地，所述第一抽气通道和第二抽气通道的轴线互相平行。即第一抽气 通道和第二抽气通道分开设置时，错位设置，能保证了抽气时能同时对石墨箱 内和第二间隙处进行抽气，当然不错位也可以实现同时抽气，但是错位时，效 果更好。
11.优选地，所述第一进气通道和第二进气通道连接成为一个进气通道，且第 一抽气通道和第二通道错位设置，且二者的轴线互相平行。即通过将第一进气 通道和第二进气通
道合并为一个进气通道，将第一抽气通道和第二抽气通道错 位设置，能降低炉内的氧含量，且可以通过控制炉内压力阻止氧氮等气氛进入 烧结炉内。
12.优选地，所述第一进气通道和第二进气通道、第一抽气通道和第二抽气通 道均为氩气管道。
13.本发明一种新型的真空烧结炉的有益效果是，通过改变了抽空和通气的方 式降低了氧含量，且可以通过控制炉内压力阻止氧氮等气氛进入，通过气体直 接通到烧结石墨框内，再通过泵的抽力和控制炉内压力，使气体是从石墨框内 进入到第二间隙后再抽出，解决了第二间隙处的氧氮等气氛又带入烧结石墨框 内，保证了对石墨框的稳定，同时对真空度的要求降低了，氧含量也可控制在 理想的范围内大大提高的钛材质的相关性能，为钛合金的烧结提供了保证。
附图说明
14.图1为新型的真空烧结炉的第一种炉内结构示意图。
15.图2为新型的真空烧结炉的第二种炉内结构示意图。
16.图3为新型的真空烧结炉的第三种炉内结构示意图。
17.图4为新型的真空烧结炉的第四种炉内结构示意图。
18.图5为现有的炉内结构示意图。
19.图6为采用图1、2和5对应的产品的测试数据图。
20.图7为测试数据对应的抗拉强度折线图。
21.图8为测试数据对应的屈服强度折线图。
22.图9为测试数据对应的伸长率折线图。
23.图10为测试数据对应的含氧量折线图。
24.图11为测试数据对应的含氮量折线图。
25.图12为测试数据对应的密度折线图。
26.图中：
27.1、外壳，2、碳毡，3、石墨箱，4、第一间隙，5、第二间隙，6、第一进 气通道，7、第二进气通道，8、第一抽气通道，9、第二抽气通道。
具体实施方式
28.下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和 特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚 明确的界定。
29.参见附图1-12所示，本实施例中的一种新型的真空烧结炉，包括外壳1， 外壳1内设置碳毡2，碳毡2内设置石墨箱3，且在外壳1和碳毡2之间为第一 间隙4，在碳毡2和石墨箱3之间为第二间隙5，在外壳1上设置第一进气管道， 且第一进气管道从外壳1外侧通至第二间隙5，且在石墨箱3上设置第二进气通 道7，第二进气通道7从第二间隙5通至石墨箱3内，同时在外壳1上设置第一 抽气通道8和第二抽气通道9，第一抽气通道8从外壳1外侧通至第二间隙5， 第二抽气通道9从第二间隙5通至石墨箱3内。参见附图3。
30.第一进气通道6和第二进气通道7连接成为一个进气通道，且从外壳1外 侧通至石墨箱3内。保证了进气的及时，并使得石墨箱3内处于稳定的气氛。 参见附图1。
31.第一抽气通道8和第二抽气通道9连接成为一个抽气通道，且从外壳1外 侧通至石墨箱3内。保证了抽气的及时和有效。参见附图2。
32.第一抽气通道8和第二抽气通道9的轴线互相平行。即第一抽气通道8和 第二抽气通道9分开设置时，错位设置，保证了抽气时能同时对石墨箱3内和 第二间隙5处进行抽气。参见附图1。
33.第一进气通道6和第二进气通道7连接成为一个进气通道，且第一抽气通 道8和第二通道错位设置，且二者的轴线互相平行。即通过将第一进气通道6 和第二进气通道7合并为一个进气通道，将第一抽气通道8和第二抽气通道9 错位设置，能降低炉内的氧含量，且可以通过控制炉内压力阻止氧氮等气氛进 入烧结炉内。参见附图1，此为最佳的技术方案。
34.当然，也可以将第一进气通道和第二进气通道合并为一个，将第一抽气通 道和第二抽气通道合并为一个，参见附图4。
35.而且根据实际测试得出，四种方案中，附图1对应的方案为最佳方案。
36.第一进气通道6和第二进气通道7、第一抽气通道8和第二抽气通道9均为 氩气管道。
37.新型的真空烧结炉的有益效果是，通过改变了抽空和通气的方式降低了氧 含量，且可以通过控制炉内压力阻止氧氮等气氛进入，通过气体直接通到烧结 石墨框内，再通过泵的抽力和控制炉内压力，使气体是从石墨框内进入到第二 间隙5后再抽出，解决了第二间隙5处的氧氮等气氛又带入烧结石墨框内，保 证了对石墨框的稳定，同时对真空度的要求降低了，氧含量也可控制在理想的 范围内大大提高的钛材质的相关性能，为钛合金的烧结提供了保证。
38.本发明的所针对的主要是钛合金mim金属粉末注射成型的拉伸样条
39.参见附图1-5，对炉内的氩气管道改装，进气时，第一进气通道6和第二进 气通道7合并为一个，直接通入石墨箱3内；抽气时，先从石墨箱3进入第二 间隙5(即碳毡2内)，再从第二间隙5抽出，同时炉内压力保持在0.1kpa-86kpa 之内，有效的用氩气带出氧等气氛。利用烧结出炉后测量氧氮含量、延伸率、 抗拉强度、屈服强度性能；通过结果对比改装后烧结出的产品性能明显提升。
40.具体包括3个方案，分别是原有方案(附图5)、改进方案1(附图2)和 改进方案2(附图3)，采用3种方案，对炉内的15个点分别进行测试，得出 图6所示的数据，并按照数据绘制相应的折线图，参见附图7-11。
41.参见附图7，在抗拉强度的图中，最上方的为改进方案2，中间为改进方案 1，最下方的为原有方案，可以看出，采用改进方案2后，产品的抗拉强度稳定 在950以上，且很平稳，远远超过原有方案。
42.参见附图8，在屈服强度的图中，最上方的为改进方案2，中间为改进方案1，最下方的为原有方案，可以看出，采用改进方案2后，产品的屈服强度稳定 在850左右，且很平稳，远远超过原有方案。
43.参见附图9，在伸长率的图中，最上方的为改进方案2，中间为改进方案1， 最下方的为原有方案，可以看出，采用改进方案1和2后，产品的伸长率的得 到提升，原有方案的伸长率在5％以下，改进方案1的伸长率在5-10％之间，而 改进方案2的伸长率在15％以上，甚至能达到20％，远超原有方案。
44.参见附图10和11，在氧含量和氮含量的图中，最上方的为原有方案，中间 的为改进方案1，最下方的为改进方案2，可以看出，采用改进方案后，整体的 氧氮含量均有所降低，特别是采用改进方案2时，降低效果最为显著，氧含量 降低至0.2％左右，氮含量降低至0.1％以下。
45.参见附图12，最上方的改进方案2，中间的为改进方案1，最下方的为原有 方案，通过比对可知，采用改进方案后，其密封均有所提升，特别是改进方案2， 能提升至4.4以上。
46.通过三个方案的测试，改进方案2的氮氧含量明显控制下降了，其它性能 效果明显，特别是伸长率达到了20％左右。效果远超现有方案。
47.以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项 技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围， 凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围 内。