真空燒結爐關鍵組件

一．介紹

在過去的二三十年，技術生產的零件日趨復雜，其應用領域已覆蓋到種類繁多的不同行業。

真空燒結爐關鍵組件

大約６０％的ＭＩＭ生產材料是不銹鋼，***常見的合金是１７-４ＰＨ和奧氏體不銹鋼３０４Ｌ以及３１６Ｌ?，F成的注射原料的價格在３０-５０美元（約１８４-３０７元（人民幣）／ｋｇ）。在成形和脫脂后，裝載人爐的原始零件價值可以超過數千美元（約合數千或數萬元人民幣）。這樣，真空燒結爐關鍵組件的可靠性就至關重要。

4.1熱區設計和氣體管理系統

如上文提及的，在升溫和平均熱處理溫度達到６００°C時，殘余聚合物粘結劑的除氣過程發生。為了有效輸送氣體物質到熱區外，需要在箱體內各個點都有一股連續同質的凈化氣流。氣密爐膽（或馬弗）的設計可以減小真空燒結爐的尺寸，實現外部 加熱。這種設計的主要優勢在于，爐子提供了高純 氣氛并確保熱氣流均勻地穿過零件。然而，在爐內安裝一個冷卻風扇并不是件容易的事情，這會導致較長的生產周期，爐膽也會產生更多的投資、維護和能源成本。

易普森的ＴＩＴＡＮ＠ＤＳ實現了一個更低成本密集、控制一致化的概念。工作區容量為１ ０００Ｌ的單體，能實現１００ｔ的年產量。熱區設計見圖ｌ。

圖1：ＴITAＮ＠ＤＳ真空燒結爐熱區設計

其基礎架構是一個圓形的碳鋼結構（分配器）， 它為熱區、加熱元件和隔熱層提供均勻的支撐。扁平條狀的石墨加熱元件完全包圍了熱區的圓柱形部分，并且均勻排列以便為工作區提供***佳能量傳遞。 附加在前后端部的加熱元件進一步提升溫度均勻性至±３°C。保溫層內部是多層高性能石墨氈，表面是CFC材料。工藝氣體的輸入獨立可調且流量可控， 這有助于在熱區內部和分配器及爐殼的間隙中保持一個壓差。均勻的工藝氣體在熱區內外循環，以確保粘結劑均勻蒸發，防止粘結劑再次沉積，也使熱區免受污染。

4.2脫脂系統

在仔細去除熱區的聚合物粘結劑殘留后，為了避免粘結劑在管道、閥門或者泵上沉積，需要持續有效地處理和過濾載有粘結劑的工藝氣體。

圖２在真空泵內的粘結劑污染

如果要不間斷生產、保持低維護成本，就必須考慮通過有效的粘結劑收集系統來保護關鍵結構部件。氣流和粘結劑的分離可在圖１所示的現代真空燒結爐中得以實現。一個強大的真空泵實現了***的熱區抽真空，它由一個機械泵支持的羅茨泵構成。高溫和高速率的工藝氣體攜帶著飽和蒸發的聚合物材料，經真空爐殼底部的排氣管抽出。當氣流受冷管壁影響而轉向的時候，突然降速、冷卻，導致部分氣態粘結劑瞬間再次冷凝；這樣，高達２０％～２５％的粘結劑材料已經在管道沉積，***終將導致管道堵塞。為了避免人工維護，通過電動擠壓機來實現 必要的清潔工序自動化，將沉積物擠壓出管道（見圖3和4）

圖3 TITAN＠ＤＳ真空燒結爐 帶自動柱塞清潔系統的水冷/熱收集管

圖4 TITAN＠ＤＳ收集管的***脫脂

通過冷卻和加熱順序的不同，粘結劑冷凝及隨后的去除可以得到改善。雙壁管道的水冷支持能提 高粘結劑材料的冷凝效果，但也會導致冷凝液更快地凝固。因此，管道上纏繞的加熱線圈必須在電動擠壓機運作前幫助粘結劑層再次軟化。

通過水平的管道后，仍有約７５％的粘結劑污染物包含在氣流中。為了保護***重要和值錢的結構部件不被損壞，保證進一步的清潔程序順利進行，上游連接有專門的過濾系統（在泵之前）?；谑褂玫恼辰Y劑和個性化程序參數，區別于傳統的過濾理念可能是***有效的。圖５所示的是一個便于清潔的濾芯是過濾體系的工作原理，它能**地縮短維護時間。它設有四個階段的污物截留系統：***階段利用大的表面積捕獲重顆粒、冷凝的揮發性固體和液體；第二和第三階段通過在特定位置安裝的金屬線網篩，逐步過濾粘結劑；***后一個階段用于捕獲可能在之前幾個階段遺漏的氣態微粒。模塊化的系統帶有加熱功能，從而能溶解捕獲的粘結劑，使之收集在一個能被輕易移除和清潔的桶中。

圖5：帶有加熱元件和可快速更換收集桶的多功能粘結劑收集器

即使真空泵的污染風險現在已經降到了***低，長期的粘結劑沉積（如葉片或者殼體）仍會在７天２４ｈ不間斷運行的情況下產生。為了保持***大的真空性能，以***小間隙安裝的快速旋轉部件需要保持清潔。***近，在一臺新的易普森真空燒結爐上測試了一種創新理念，即基于軟件控制的真空泵沖洗程序。在真空系統中注入液體溶劑，溶解已經硬化的聚合物粘結劑；葉片或螺旋槳的旋轉速度可以通過變頻驅動進行調整以控制液體流速，確保對沉積聚合物的有效沖刷。為了加強清潔流程的效率，溶劑需要加熱到接近它的沸點溫度。

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