底热式中温氮气烧结炉设计答辩稿

1 2017/10/21 2017/10/21 1底热式中温氮气烧结炉设计 作者： 指导老师： 经济技术学院 2 2017/10/21 主要内容 本设计主要从炉体优化，加热通风系统改进，以及提高设备在长期工作中保持可靠的封气和隔热效果来介绍底热式中温氮气烧结炉的研制及设计过程。这种氮气烧结炉要求节能、节气、环保、高效，能够满足国家经济科学环保的发展要求。在基础工业不断现代化，即传统的制造技术与计算机技术、信息技术自动化、新材料技术、现代管理技术的紧密结合，市场竞争更趋于白热化，产品的质量不仅要求更加严格，同时如何提高效率、效益、保护环境方面也更上一层楼，因此对本设计中新型氮气烧结炉的研制和设计急不可待。 3 2017/10/21 国内使用烧结炉现状 目前国内对三层复合材料的塑化结构主要使用上海仪器厂的箱151型炉作为烧结装置，这种烧结方式主要早空气气氛中加热烧结，这种烧结方式存在严重不足， DU材料层中的填料如铅粉铜粉等成份在高温下氧化反应，使复合材料成份和组织结构发生变化，并导致使用性能特别是摩擦磨损性能降低。因此改进金属基于氟塑材料层的复合方法，对于提高 D三层复合材料性能，进一步拓宽其使用范围有很大的现实意义。基于这种思想我们在研究烧结气氛对氟塑材料复合自润滑化材料摩擦学性能影响的基础上，提出氮气保护烧结 DU材料的工艺方法，并研制开发了新型高效节能氮气保护烧结装置 底热式中温氮气烧结炉。 4 2017/10/21 2017/10/21 4底热式氮气烧结炉技术要求 （ 1）如何在炉膛内减小温度场的分布梯度，使炉内温度充分均匀、温度波动达到最小； （ 2）如何提高炉膛内塑化烧结区的温度控制精度，以满足氟塑料充分塑化对控温精度的要求； （ 3）如何设计炉内外伸传动件的高速运转下的动态密封结构，使设备在长期工作中保持可靠地封气和隔热效果； 为解决这些技术难题，在对设计方案进行充分论证的基础上，运用所掌握的知识，科学的使用新技术和新材料。如何防止烧结过程中三层复合材料的氧化，采取氮气保护气氛；为减少氮气和热能的损失，采取全封闭状态烧结，并要求达到一定的真空度等。 5 2017/10/21 底热式氮气烧结炉的设计步骤 一 .通风系统： （ 1）风扇及风扇轴的设计与计算。 （ 2）通风道及多孔通风道的设计与选材 （ 3）炉门及其他的传动的密封设计 二 .电气系统： （ 1）加热元件的设计 （ 2）加热元件的计算 6 2017/10/21 风扇主轴的计算及选材 通过参考热处理炉的设计，并考虑到风扇轴主要承受两个力矩，一是高 速旋转时空气阻力对轴产生的阻力矩；二是由于安装等其他原因造成的偏转半 径，轴在高速旋转时产生离心力，离心力会对整根轴作用弯矩。因此整根轴设计 就是通过弯扭组合考虑它的危险截面，确定轴的最小直径尺寸。通过计算确定最小直径为 20mm，出于经济原因在满足需求的情况下选取 304号钢。 7 2017/10/21 通风道及多孔通风道的设计与选材 因为热气流有自下而上流动的特性，为了使炉膛内的温升更加均匀，使工件被加热的更加均匀，因此将通风板设计成下大孔上小孔的密孔板。这样能使更多的热气流吹向下层。这样就能避免下层工件加热的不充分，又由于热气流向上升，也加热了工件，延长了热气流的流动路线，使工件得到热量充分均匀。因此选用最常见的 430型不锈钢，成分为 1Cr17。 8 2017/10/21 炉门及其他的传动的密封设计 利用复合炉门密封结构可以将炉门外壁的温度控制在 60 80 0 C 以下，并能承受在约 400 0 C 打开炉门时热气流的冲击而长期可靠的稳定工作。同时选用复合塑料柔性自润滑材料和特殊的结构设计实现了高速风扇轴零件的动态密封。使中温氮气烧结炉的整体密封达到良好的设计求。在选材是考虑经济原因选取石棉为保温层填充材料，炉门选取不锈钢。 9 2017/10/21 加热元件的材料选取及安置 由于中温氮气烧结炉采用了内热式结构，电热丝必需置于炉膛内部，有因为氟塑烧结区域和炉膛底部严禁出现过热区。排列在炉膛底部通风口处，并用网板与烧结区隔开。在选材时考虑电热元件要在高温情况下工作及经济原因，故选用 Cr20Ni80作为加热电阻丝的材料。通过对炉子功率及电热丝功率的的计算确定电单根电热丝的直径。 10 2017/10/21 烧结炉总装图： 11 2017/10/21 底热式中温氮气烧结炉的技术特色 （ 1）炉体内全部采用全封闭结构 烧结全过程用氮气保护，并采用预抽真空后充氮气的方式，最大限度的减 少炉腔内残留的空气量，显著减缓和避免聚合物和金属的氧化，大大提高了复