粉末冶金燒結爐是一種利用金屬粉末(或金屬粉末與非金屬粉末的混合物)作為原料，經過成形和燒結製成金屬或合金零部件的熱處理設備。主要用於壓製成形的鐵基、銅基及其它相關粉末冶金製品。類型燒結爐主要是電爐。
基本介紹
- 中文名：粉末冶金燒結爐
- 外文名：sintering furnace powder metallurgy
- 工作溫度：可達1200～1300℃
- 用於：粉末冶金製品燒結的冶金爐
粉末冶金燒結爐
燒結電爐分為電阻燒結爐和感應燒結爐兩大類，電阻燒結爐使用較多。電阻燒結爐是通過電熱元件將電能轉變為熱能用來進行燒結的電爐；感應燒結爐是利用電磁感應在金屬內激勵出電流使其加熱的電爐。
按爐內使用氣氛和真空度，電阻燒結爐分為普通氣氛電阻燒結爐和真空電阻燒結爐，感應燒結爐亦可分為普通氣氛感應燒結爐和真空感應燒結爐；按爐子結構型式，電阻燒結爐分為豎式電阻燒結爐和臥式電阻燒結爐，感應燒結爐亦可分為豎式感應燒結爐和臥式感應燒結爐；按作業性質，電阻燒結爐分為間斷式電阻燒結爐和連續式電阻燒結爐，感應燒結爐亦可分為間斷式感應燒結爐和連續式感應燒結爐。此外，感應燒結爐按使用的頻率，可分為中頻感應燒結爐(500Hz-10kHz)和高頻感應燒結爐(70～200kHz)。
按加熱方式，電阻燒結爐又分為間接加熱式電阻燒結爐和直接加熱式電阻燒結爐。間接加熱式電阻燒結爐是指電流通過電熱元件發出熱量，借輻射傳熱使爐膛溫度升高從而將製品加熱；直接加熱式電阻燒結爐是指電流由電源通過接頭直接流過被加熱製品使其加熱，例如，用於鎢、鉬、鉭和鈮等難熔金屬高溫燒結的高溫垂熔爐便是一種典型的直接加熱式電阻燒結爐。
燒結時需要使用壓力而有加壓燒結爐，這種爐子主要用於薄層製品如粉末冶金摩擦片的燒結，鐘罩爐便是一種典型的加壓燒結爐。
電熱元件電阻燒結爐的電熱元件分為金屬電熱元件和非金屬電熱元件兩大類。金屬電熱元件有純金屬和合金兩種。純金屬電熱元件有：鉑(最高使用溫度1400℃)、鉬(最高使用溫度1600℃)、鎢(最高使用溫度21()()～2500℃)、鉭(最高使用溫度2500℃等）；合金電熱元件有：鎳鉻系(最高使用溫度1050～1100℃)、鐵鉻鋁系(最高使用溫度1300～1400℃)。非金屬電熱元件有：碳化矽(最高使用溫度1450℃)、矽化鉬(最高使用溫度1700℃)、石墨(最高使用溫度：3000℃)等。
利用金屬和合金作電熱元件的電阻燒結爐，根據電熱元件的材質和形狀，可分為鉬絲爐、鎢絲爐、鎢棒爐、鉬片爐、鉭片爐、鎳鉻絲爐和鐵鉻鋁絲爐等。其中最有代表性的是鉬絲爐，套用也較廣泛。鉬絲燒結爐的結構示意圖如圖1所示，工作溫度1500℃，常用來燒結粉末冶金材料和製品，特別是燒結硬質合金。如果需要使用真空，便可製成真空鉬絲爐、真空鎢棒爐等。
圖1 臥式連續鉬絲燒結爐結構示意圖一冷卻水進口；2氫氣進口；3冷卻水出口；4一鉬絲；5一爐殼；6高溫測溫計；7一熱電偶8鎳鉻片；9氫氣出口；10 點火裝置}11一推舟裝置；1 2 電動機；1 3減速器；14 爐架
利用非金屬作電熱元件的電阻燒結爐，根據電熱元件的材質和形狀，可分為碳化矽棒爐、碳管爐、炭布爐等。碳化矽棒爐的工作溫度為13001℃，常用來燒結粉末冶金鐵基制吊；炭布爐的工作溫度為1300～1600℃，常用來燒結硬質台金；碳管爐的工作溫度為1200～1800℃，主要用作碳化，有時也可用作燒結爐。碳管爐的結構示意圖如圖2所示。如果需要使用真空，則可製成真空碳管爐。
發展為了提高生產效率和保證產品質量，在粉末冶金鐵基製品的燒結中，發展了金屬網帶傳送式燒結爐和步進梁式燒結爐。金屬網帶傳送式燒結爐的電熱元件，低溫段用鎳鉻絲，高溫段用碳化矽棒，工作溫度可達1300℃。在高溫段也有用高溫鐵鉻鋁鈷合金絲作電熱元件的，步進梁式燒結爐的電熱元件，低溫段用0Cr25Al5鐵鉻鋁絲，高溫段用鉬絲或高溫鐵鉻鋁鈷合金絲，也有用碳化矽棒的。
為了提高硬質合金的性能，在硬質合金燒結中，20世紀80年代發展了低壓熱等靜壓真空燒結裝置，把脫蠟、燒結、熱等靜壓(低壓)集中於一套設備內。對於鈦、鈮、鉭、鋯和反應堆用金屬材料的熱處理以及對於需要在潔淨環境中進行金屬材料的退火者，需要在高真空中進行。20世紀70年代發展了一種連續式電子束退火爐。
圖2碳管爐結構示意圖1 石墨管；2一炭黑；3一石墨套；4一導電鋼套；5一輻射高溫計孔 6推舟裝置；7壓縮空氣；8一冷卻水入口；9冷卻水出口
