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放电等离子--热压烧结炉的结构

[ 发布日期:2017-01-21 点击:1262 来源:易发彩票 【打印此文】 【关闭窗口】]

 由炉体、炉盖、保温桶、热压装置、发热体和电源、真空系统、水冷却系统及测温系统等组成。 

  (1) 放电等离子热压烧结炉炉体全部采用不锈钢制造,为双层结构,分内外桶体,炉底封头采用旋压工艺加工。因为热压装置产生的力要由炉体承受,炉体必须具有很高的强度和足够的刚度,在外力和高温下不得变形。炉底动密封装置的固定座中心线与炉体上法兰盘必须垂直,以保证下顶杆运动的直线度。动密土封装置固定座有良好的冷却条件,以延长密封件的使用寿命。 

  (2) 放电等离子热压烧结炉炉盖由炉盖体、举起油缸(在图上未标出)和上压头组成。炉盖为双层结构,为承受下顶杆传递的压力,必须具有足够的强度和刚度。上压头的下端工作时处于高温区,必须强制冷却。 

  (3) 放电等离子热压烧结炉保温桶由隔热桶、反射桶、保温层及桶体组成,分别用石墨、钼片、石墨毡和不锈钢制作。用钼片制作的反射桶主要抵御由发热元件产生的辐射热,以免损害保温层和炉体

  (4) 放电等离子热压烧结炉热压装置由液压站、油缸、举起油缸、下顶杆及 控制器 组成。液压站有两路压力输出,一是驱动炉盖上下运动,二是驱动热压油缸运动。热压油缸的控制有两种方式,手动或自动。自动运行时,可根据设定的压力自动保压,使制品始终处于恒压状态。油缸运动的速度调节范围为50~300mm/min。热压油缸在有载工作时必须具有较高的稳定性,不能抖动。制备高质量的产品,热压油缸的运动质量是重要的条件之一。下顶杆是唯一一个在高温区有载运动的零件,承受高压和高温的作用,又要在高温区运动。要求它既不能变形,又不能在高温环境下氧化。因此它必须具有良好的冷却条件和动密封性能。整个炉体内的极限真空度在很大程度上取决于下顶杆动密封的情况。这是该炉的关键技术之一,要达到良好的动密封性能有很高的难度,这是不少研制者失败的原因之一。为保证极低的漏气率,一方面要提高加工精度,另一方面要选用适宜的密封材料。在该炉中,选择聚四氟乙烯作为动密封材料。其特点是能耐300℃高温、耐烘烤、放气率低、耐磨损,而且具有良好的润滑性能。密封圈的几何形状,是根据炉子在正、负压状态设计的。正压状态时,正压气室的气压使A圈抱紧下顶杆;负压时,负压气室的气流使B圈收缩,抱紧下顶杆。 

  (5) 放电等离子热压烧结炉发热体和电源由发热体、托盘、引入电极、干式 变压器 、可控硅电压调节器组成。 

发热元件是炉子的关键部件,由托盘、发热体组成,全部用高碳石墨加工。在发热电源功率一定的情况下,炉子的温度取决于发热元件的几何形状和尺寸。 

  引入电极由中心导体、上绝缘体、下绝缘体、上密封圈和下密封圈组成。该电极为低电压大电流结构,它不但起导电作用,还起到支撑发热体的作用。发热体托盘的温度直接传给中心导体,必须有良好的冷却条件。中心导体内制成空心并设回水管,以保障水的流动不出现短路现象。电极的绝缘材料不仅有良好的绝缘性能,还必须具有耐高温、耐烘烤的性能。该电极的绝缘套选择聚四氟乙烯材料,具有良好的耐热及绝缘性能,工作温度可达300℃,可用于超高真空系统,无热塑性,真空中的渗透率和放气性都很小。 

  (6) 放电等离子热压烧结炉真空系统由真空阀门、扩散泵、旋片式真空泵、管路及真空测量仪表构成。该系统是在炉体的漏率达到最低极限时,能保证炉子正常工作的关键。能否实现高真空度取决于真空泵的抽速、阀门的密封性、管路的密封和漏率性能能否达到要求。该炉中选择的旋片式真空泵抽气速率15L/S,极限真空度5╳10-4Pa;扩散泵抽气速率800 L/S,极限真空度7╳10-7 Pa。管路采用放气率低的硅橡胶管。