[发明专利]烧结坯件炉内矫直的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及对烧结坯件进行炉内矫直的方法和用于该方法的装置。

背景技术

在冶金、过滤器生产等许多工业生产中都具有烧结工序，烧结是一个传统工艺过程，指的是把粉状物料转变为致密体的一种过程。人们很早就利用这个工艺来生产陶瓷、粉末冶金、耐火材料、超高温材料等。以粉末冶金为例，一般生产过程是先将金属粉末通过模具高压(100MPa以上)挤压，在高压下金属粉末物理聚集成一体，其形状与模具相适应，这时候得到的半成品俗称压坯。然后再将压坯放入加热炉中加热并保温，通常加热的最高温度低于压坯的熔点，目的是使金属粉末颗粒间互相融合或发生化学反应，压坯由此转化成一个致密的整体。对压坯加热的过程俗称烧结，其作用是使压坯的金属粉末颗粒融结成一体，烧结得到的半成品俗称烧结坯。压坯是金属粉末颗粒物理聚集形成的粉末体，而烧结坯为烧结后的金属构件，金属粉末颗粒之间通过化学反应结合，例如铁棍、铁管等。最后对烧结坯进行机械加工即可得到需要的各种零件。

在实际生产中，通常希望压坯在烧结过程中其形状是规则无变形的，但是由于压坯每个部位的材料并不完全均匀，而且在加热过程中，不能保证压坯各个部位受热完全均匀，压坯在高温作用下发生蠕变，自身强度大幅降低，由此可能导致烧结时压坯的局部产生收缩或膨胀的形变，从而发生弯曲等不可恢复的塑性变形。同时又因为受烧结工艺的限制，烧结过程中压坯没有刚性束缚，因此也就无法在烧结过程中约束其形变。在一般的生产中，对各种烧结坯件的形变程度是有限制的，超出限制的烧结坯件只能弃用，作为废品处理，这使得生产成本高居不下，严重影响了成品合格率。

发明内容

本发明提供了一种烧结坯件炉内矫直的方法和装置，用以对发生明显形变的烧结坯件进行矫直，使其达到相应的工业要求，提高烧结坯件的合格率，降低企业的生产成本。

本发明烧结坯件炉内矫直的方法，包括：将外形有瑕疵形变的烧结坯件固定于加热炉中加热，加热温度小于所述烧结坯件的熔点；再通过压块对所述烧结坯件施加压力，使烧结坯件产生形变直至烧结坯件的外形达到标准要求后，保持压块对烧结坯件的压力，并降低加热炉中的温度，烧结坯件冷却后释放压块压力。不同材料的烧结坯件，其加热后能够进行矫直形变的温度也不一样，根据不同的烧结坯件材料设置相应的加热温度即可。金属材料形成的构件具有一种性质，即达到一定温度后，金属构件的内应力和强度会大幅度降低。在此温度下，金属构件可在外力作用下发生塑性变形。一般情况下，温度降低后金属构件会保持塑性变形后的形状，而不会恢复原来的形状。尽管这一性质是金属材料普遍存在的，但并没有被利用到对烧结坯件的矫直工艺中。本领域的技术人员长期希望减小或克服烧结坯件形变的技术问题，但始终没有得到有效的解决，因此本发明是利用了金属的普遍特性，解决了本领域长期希望解决而未能解决的问题，其方式看似简单，却对整个产业和生产企业具有重要的环保意义和经济意义，在不增加企业过多的生产成本的基础上，大幅度的提高了烧结坯件的合格率。

在将所述烧结坯件固定在加热炉中时，可以使烧结坯件的外形瑕疵形变的凸出高点与所述压块对应。直接对形变的凸出高点施压能够更有效的对烧结坯件矫直，如果是反向对所述凸出高点的周围施压，不但施压面积增大，使接触点的压强减小，而且也容易使周围部分产生二次形变。

进一步的，所述压块通过加热炉上的压块窗口进入加热炉中对烧结坯件施压。压块与施压驱动装置连接，在对烧结坯件施压前压块位于加热炉外，当加热炉中的温度达到相应温度后再将压块伸入加热炉中对烧结坯件施压。这样能够有效减小加热炉的体积，并且也利于对压块的施压力度、时间等进行方便和准确的控制。

具体的，通过加热炉中的温度传感器对加热炉中的温度进行监控，也可以直接通过电脑等设备对加热炉中的温度进行设置和监控。

本发明还提供了一种用于上述方法的装置，包括压块和具有炉门的加热炉，加热炉中具有设于加热板上的底座，在底座周围设有加热装置，压块至少可沿所述加热板底面垂直方向运动并与底座对应，还具有对加热炉内温度的监控系统。底座应和待矫直烧结坯件的大体外形相适应，才有利于对烧结坯件固定和限位。加热装置可以是在加热板下方设置的多条加热棒，或是底座周围设置的加热块，也可以在加热板上设置电阻丝等结构直接对底座和底座中的烧结坯件加热。所述的监控系统可以对加热炉内的温度进行控制和查看，监控系统可以是与加热炉连接的专用设备，也可以是与加热炉为一体的控制面板等结构。压块与驱动系统连接，并由该驱动系统控制。压块的驱动系统可以采用常规的自动化控制结构实现。