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]本發明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，故加工產品的致密度高、均勻性好、性能優異，同時該技術具有生產周期短、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，已經歐洲都實現了產業化，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熱等靜壓技術應用的設備研發和生產的前景都非常大。
[0003]在對制品進行熱等靜壓生產時，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有生產的需求，現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，制品內部出現孔洞，影響制品質量的問題，現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，增加企業的生產成本。
[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的成產成本。
【發明內容】
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[0005]本發明提供一種小型熱等靜壓爐裝置，由溫控系統、水冷系統、密封系統、加熱系統和安全系統組成，該裝置為小型設備，通過特殊合金加工密封系統，增加了使用的安全性；通過設置陶瓷缸體，內部纏繞環形加熱絲進行內部加熱，外部設置氧化鋁保溫層，保溫層外部設置環形水冷系統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，絕對保證產品的安全性能和可靠性，高效、節能、環保，節省了企業的生產成本，提高了生產效率，增加企業的經濟收入。
[0006]本發明所要解決的技術問題采用以下的技術方案來實現:
[0007]—種小型熱等靜壓爐裝置，由加熱系統、安全系統、密封系統、水冷系統和溫控系統組成，所述安全系統設置在加熱系統的外部，所述安全系統設置在密封系統的內部，所述水冷系統設置在密封系統的外部，所述溫控系統設置在水冷系統的外部一側并與加熱系統內部連接，其特征在于:
[0008]所述加熱系統包括陶瓷缸體和加熱絲，所述加熱絲環繞在陶瓷缸體內部，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，節能、高效、環保。
[0009]所述安全系統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，避免粉末燒結出現液相導致制品出現孔洞，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會出現孔洞，使高溫、高壓氣流通過孔洞溢出，避免產生爆炸等安全事故，安全，耐用，提高了本裝置的安全系數。
[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]所述水冷系統為環形水冷結構，設置在腔體外側，環形設計，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，增強了腔體的穩定性和牢固性。
[0017]所述溫控系統包括溫控裝置和K型熱電偶