[发明专利]控制烧结过程的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及控制烧结过程的设备和方法以及包含该设备的烧结炉。

背景技术

金属注射成型是由与粘合剂材料混合的金属粉末形成部件的方法。将金属粉末和粘合剂材料的混合物压制成型。然后，例如使用溶剂、热处理、催化过程或其组合，去除粘合剂材料。

该过程的结果是金属部件必须通过使用称作炉法的烧结进一步致密化。在该炉法中，炉内气氛用于控制在金属部件的表面上发生的反应。可以通过改变炉内气氛的组成而控制炉内气氛中的反应。

金属注射成型(MIM)烧结过程包括复杂的化学反应，其要求大量的测量和精密的控制。由于高热和部件的复杂几何形状，金属注射成型组件中的碳含量的控制是极其敏感的过程。可以借助分析仪实施热处理炉的气氛控制。

现有的用于控制待烧结的组件的热处理气氛的系统仅依赖于进入炉中的输入气体以及已经烧结的组件的结果。取决于这些结果，部件可以适合于其他用途的方式加以处理，或者作为废料处理。改变条件仅影响在炉的相应特定区域内的部件的品质。经过这些区域的部件被忽略，这些部件的结果不会改变。

因此，有待解决的问题是提供控制烧结过程的可能性，从而经历较长的时间获得高品质的烧结组件，特别是具有恒定的碳含量的组件。

发明内容

该问题通过根据独立权利要求的控制烧结过程的设备、包含该设备的烧结炉以及控制烧结过程的方法解决。有利的实施方案是从属权利要求及以下说明书的主题。

本发明的优点

根据本发明的设备用于控制包含预热区和高热区(high heat zone)的烧结炉中的烧结过程。所述设备包含至少两个测量装置，其中所述至少两个测量装置包含至少一个在预热区中的测量装置及至少一个在高热区中的测量装置。所述测量装置用于分析各自区域的炉内气氛。所述设备进一步包含基于通过至少两个在各自区域中的测量装置获得的测量值调节炉内气氛的组成的调节装置。

使用烧结设备的不同区域中的测量装置，通过仅依赖于输入气体组成及判断在该过程真正结束时的结果，改善对炉内气氛的组成的调节。根据本发明的设备允许分析烧结炉的预热区中及高温区中的组成。取决于通过这两个测量装置测量的值调节炉内气氛的组成。取决于不同区域选择不同的组成，也可以实现炉内气氛中恒定的碳势，及由此实现烧结部件例如金属注射成型部件中恒定的碳含量。

所述至少两个测量装置优选选自：氧分析仪、露点分析仪、Lambda探头和氢分析仪。这些测量装置允许分析使用常用气体的炉内气氛的组成。

若所述至少两个测量装置选自：高热区中的氧分析仪及预热区中的露点分析仪，则是有利的。这些位于烧结炉的所述区域中的测量装置产生最佳分析结果。

所述调节装置优选适合于通过改变湿度和/或改变氢气、氮气和丙烷的浓度中的至少一种调节炉内气氛的组成。这些气体通常用于烧结炉中的炉内气氛。因此，通过依赖于对炉内气氛的分析改变这些气体中的至少一种以调节组成，从而产生改善的烧结结果。然而，调节所有这些气体也是优选的，并产生甚至更优的结果。

取决于通过位于预热区中的测量装置获得的测量值及取决于通过位于高热区中的测量装置获得的测量值，控制预热区中的炉内气氛。取决于这两个测量值，例如通过引入一股或多股气流及由此改变预热区中的气体组成，从而改变预热区中的气氛。

这同样适用于高热区中的炉内气氛：其取决于通过位于预热区中的测量装置获得的测量值及取决于通过位于高热区中的测量装置获得的测量值加以控制。

根据本发明分析预热区中的气氛及高热区中的气氛，即测量至少一个表征预热气氛的值和至少一个表征高热气氛的值。将对这两个测量值的分析用于控制预热区和高热区中的气氛。因此，预热区中的气氛的调节取决于这两个测量值，高热区中的气氛的调节也取决于这两个测量值。

优选将通过这两个测量装置获得的测量值与预定或预设的值比较，并取决于名义值与实际值之差改变预热区中的气氛及高热区中的气氛。