一種小型熱等靜壓爐裝置的制造方法
【技術領域】
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[0001]本實用新型涉及熱等靜壓設備領域，具體涉及一種小型熱等靜壓爐裝置。
【背景技術】
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[0002]熱等靜壓技術是一種集高溫、高壓于一體的工藝生產(chǎn)技術，加熱溫度通常為1000?2000°C，通過以密閉容器中的高壓惰性氣體或氮氣為傳壓介質，工作壓力可達200MPa。在高溫高壓的共同作用下，被加工件的各向均衡受壓，故加工產(chǎn)品的致密度高、均勻性好、性能優(yōu)異，同時該技術具有生產(chǎn)周期短、工序少、能耗低、材料損耗小等特點，是高性能材料制備的必要手段，目前在美國、日本，已經(jīng)歐洲都實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，在海洋、航空、航天、汽車等領域應用，因此，熱等靜壓技術的應用以及實現(xiàn)熱等靜壓技術應用的設備研發(fā)和生產(chǎn)的前景都非常大。
[0003]在對制品進行熱等靜壓生產(chǎn)時，對熱等靜壓裝置的密封性能、加熱性能、保溫性能以及冷卻性能都有其嚴格的要求，目前我國的熱等靜壓裝置并不能滿足現(xiàn)有生產(chǎn)的需求，現(xiàn)有技術的熱等靜壓裝置由于密封性不嚴、加壓加熱不均勻、保溫性能不高以及冷卻時間過長等原因，導致很多金屬粉末制品在燒結工藝過程中出現(xiàn)液相、制品成型困難或者成型后的問題，以及成型后的制品在進行熱致密化處理時，致密度不高，制品內部出現(xiàn)孔洞，影響制品質量的問題，現(xiàn)有技術熱等靜壓裝置及方法，如專利號CN101992298A的專利“用于熱等靜壓容器的裝置和方法”提供了一種用于使用熱等靜壓形成坯件的改進的方法和容器，避免在高溫高壓下出現(xiàn)變形，保證制品具有預定的形狀，這種方式雖然能避免決容器變形，保證制品具有預定形狀，但是由于容器內部壓力較大，很容易出現(xiàn)容器爆炸等安全事故，而且所需要的粉末比較昂貴，增加企業(yè)的生產(chǎn)成本。
[0004]專利號CN101909789A的專利“熱等靜壓裝置”，提供了一種用于通過熱等靜壓處理物品的熱等靜壓裝置，通過使用換熱器單元并使用壓力介質冷卻熱換器單元的方式，用于消除鑄件中的空隙，增加鑄件的使用壽命和強度，這種方式需要較高的溫度和壓力，因此比較耗能，無形當中增加了企業(yè)的成產(chǎn)成本。
【實用新型內容】:
[0005]本實用新型提供一種小型熱等靜壓爐裝置，由溫控系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、密封系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和安全系統(tǒng)組成，該裝置為小型設備，通過特殊合金加工密封系統(tǒng)，增加了使用的安全性；通過設置陶瓷缸體，內部纏繞環(huán)形加熱絲進行內部加熱，外部設置氧化鋁保溫層，保溫層外部設置環(huán)形水冷系統(tǒng)的方式相互配合加熱和降溫，降低了功率和能耗，通過進氣孔沖入惰性氣體加壓，實現(xiàn)1200°C -1500°C高溫，20MPa-50MPa高壓下，將粉末直接加熱加壓燒結成型，或將成型后的鑄件，包括鋁合金、鈦合金、高溫合金等，縮松縮孔的鑄件進行熱致密化化處理，通過熱等靜壓處理后，鑄件可以達到100%致密化，提高鑄件的整體力學性能，長時間使用，絕對保證產(chǎn)品的安全性能和可靠性，高效、節(jié)能、環(huán)保，節(jié)省了企業(yè)的生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率，增加企業(yè)的經(jīng)濟收入。
[0006]本實用新型所要解決的技術問題采用以下的技術方案來實現(xiàn):
[0007]—種小型熱等靜壓爐裝置，由加熱系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、密封系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)和溫控系統(tǒng)組成，所述安全系統(tǒng)設置在加熱系統(tǒng)的外部，所述安全系統(tǒng)設置在密封系統(tǒng)的內部，所述水冷系統(tǒng)設置在密封系統(tǒng)的外部，所述溫控系統(tǒng)設置在水冷系統(tǒng)的外部一側并與加熱系統(tǒng)內部連接，其特征在于:
[0008]所述加熱系統(tǒng)包括陶瓷缸體和加熱絲，所述加熱絲環(huán)繞在陶瓷缸體內部，通過很小的功率即可使陶瓷缸體內部快速均勻加熱，加熱溫度達到1200 °C -1500 °C高溫，節(jié)能、高效、環(huán)保。
[0009]所述安全系統(tǒng)包括氧化鋁保溫層和氧化鋁保溫蓋，所述氧化鋁保溫層設置在陶瓷缸體的外部，所述氧化鋁保溫蓋設置在陶瓷缸體的頂部入口，通過氧化鋁保溫層和氧化鋁保溫蓋，對陶瓷缸體進行保溫，同時對保溫層外部進行隔熱，這樣既保證陶瓷缸內部持續(xù)高溫，又避免保溫層外部溫度過高，燙傷工人，增加了熱等靜壓爐的安全性能。
[0010]所述密封系統(tǒng)包括腔體和設置在腔體頂部的腔體上蓋，所述腔體和腔體上蓋之間通過法蘭密封，所述法蘭通過螺栓固定，避免外部氣體入內或內部高溫高壓外泄，導致陶瓷缸體內部的粉末或制品壓力和溫度不均，造成粉末無法直接燒結或制品致密度不高的問題，從而進一步提高本裝置內部粉末燒結或制品的質量；
[0011]所述腔體為“U”形結構的小型腔體，上部外側側壁設置陶瓷電極，所述陶瓷電極穿過腔體側壁與腔體內部的陶瓷缸內的加熱絲連接，通過陶瓷電極對陶瓷缸內的加熱絲通電加熱，所述陶瓷電極設置兩個，其中某一陶瓷電極的上部設置進氣孔，所述進氣孔穿過腔體與腔體內部連通，通過進氣孔沖入惰性氣體對腔體內部加壓，加壓壓力可達到20MPa-50MPa高壓，由于腔體為“U”形結構，惰性氣體在密封腔體內部循環(huán)流動，使密封腔體內部壓力均衡，增加了陶瓷缸體內部粉末燒結均勻度或制品的致密度，避免粉末燒結出現(xiàn)液相導致制品出現(xiàn)孔洞，使粉末直接燒結，制品達到100%致密化，提高鑄件的整體力學性能，同時，由于腔體的腔室較小，陶瓷缸體內部的材料選材更加廣泛，在同樣的溫度和壓力下，只需要普通材料即可達到高等材料的燒結效果或致密效果，更加節(jié)省成本。
[0012]所述腔體上蓋還設置出氣孔、截止閥、泄壓閥和壓力表，所述出氣孔透過上蓋本身與腔體內部連通，所述截止閥設置腔體上蓋的上部，并與出氣孔連通，所述泄壓閥設置在截止閥的一側，與截止閥連通，所述壓力表設置在截止閥的上部，并與截止閥和出氣孔連通，通過開合截止閥對出氣孔進行密封，避免外部氣體入內或內部高溫高壓外泄，導致陶瓷缸體內部的粉末或制品壓力和溫度不均，造成粉末無法直接燒結或制品致密度不高的問題，從而進一步提高本裝置內部粉末燒結或制品的質量，通過泄壓閥進行泄壓，避免腔體內部壓力過大無處泄壓，增加了腔體的安全性能，通過壓力表檢測腔體內部的壓力，便于及時掌握腔體內部壓力變化。
[0013]所述腔體和腔體上蓋采用特殊合金鋼加工而成，當陶瓷缸體內部的溫度過高，氧化鋁保溫層和氧化鋁保溫蓋受高溫烘烤，向外部釋放熱量，腔體內部的壓力過大，超出預期設定，腔體和腔體上蓋的局部地區(qū)會出現(xiàn)孔洞，使高溫、高壓氣流通過孔洞溢出，避免產(chǎn)生爆炸等安全事故，安全，耐用，提高了本裝置的安全系數(shù)。
[0014]所述法蘭采用CF16法蘭，法蘭的刀口向內，增加了密封效果。
[0015]所述水冷系統(tǒng)為環(huán)形水冷結構，設置在腔體外側，環(huán)形設計，可以有效的對設備進行散熱，且結構簡單，散熱均勻。
[0016]所述水冷系統(tǒng)底部還設置底腳，起到支撐作用腔體的作用，增強了腔體的穩(wěn)定性和牢固性。
[0017]所述溫控系統(tǒng)包括溫控裝置和K型熱電偶，所述K型熱電偶一端與陶瓷缸內