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工業(yè)箱式臺車爐的燒結(jié)流程是怎樣的

更新時間：2025-05-22

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工業(yè)箱式臺車爐的燒結(jié)流程在完成裝爐和預(yù)熱階段后

，便進(jìn)入核心的升溫?zé)Y(jié)環(huán)節(jié)。此時爐內(nèi)溫度以程序化控制方式勻速上升，通常設(shè)定為5-10℃/分鐘的梯度

，確保坯體內(nèi)部水分和有機(jī)添加劑逐步排出

。當(dāng)溫度達(dá)到800℃臨界點時

，控制系統(tǒng)會自動切換為階梯式升溫模式

，這是為了避免坯體因熱應(yīng)力驟增而產(chǎn)生裂紋

。

在1200-1600℃的高溫區(qū)間

，爐內(nèi)發(fā)生著微觀層面的質(zhì)變

。坯體顆粒間開始形成頸部連接，通過表面擴(kuò)散和體積擴(kuò)散機(jī)制，材料孔隙率逐漸降低

。這個階段需要精確控制氧分壓

，特別是處理易氧化金屬時，需通入氮氫混合氣體作為保護(hù)氣氛

。臺車爐的分區(qū)加熱設(shè)計在此顯現(xiàn)優(yōu)勢

，通過三溫區(qū)獨立控溫，能有效補(bǔ)償爐門區(qū)域的溫度損失

，使工件受熱均勻性誤差控制在±5℃以內(nèi)

。

當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)的最高燒結(jié)溫度后，系統(tǒng)進(jìn)入保溫階段

。這段時間持續(xù)2-4小時不等

，具體取決于工件厚度和材料特性。保溫期間晶粒會完成再結(jié)晶過程

，爐內(nèi)紅外測溫儀實時監(jiān)測工件表面溫度

，數(shù)據(jù)反饋至PLC系統(tǒng)形成閉環(huán)控制。值得關(guān)注的是

，現(xiàn)代臺車爐已引入模糊PID算法

，能夠根據(jù)熱慣性自動調(diào)整加熱功率，將溫度波動范圍壓縮到±1.5℃的精密級別

。

工業(yè)箱式臺車爐是一種常用于金屬熱處理

、粉末冶金、陶瓷燒結(jié)等領(lǐng)域的大型工業(yè)設(shè)備

，其燒結(jié)流程需結(jié)合工藝需求（如材料類型

、燒結(jié)溫度、氣氛環(huán)境等）進(jìn)行設(shè)計

。以下是其典型的燒結(jié)流程及關(guān)鍵環(huán)節(jié)解析：

一
、燒結(jié)前準(zhǔn)備

1. 工藝參數(shù)設(shè)定

溫度曲線：根據(jù)材料特性（如金屬粉末的熔點、陶瓷的燒結(jié)溫度）設(shè)定多段升溫
、保溫
、降溫程序。
? 示例：升溫速率 5℃/min→保溫溫度 1200℃（保溫 2 小時）→隨爐冷卻至室溫
。
氣氛控制（如需）：

真空環(huán)境：提前啟動真空泵
，將爐膛真空度抽至目標(biāo)值（如 10?2Pa）。
保護(hù)氣氛：通入氮氣（N?）
、氬氣（Ar）等惰性氣體
，或氫氣（H?）等還原性氣體
，通過流量計控制流量（如 500mL/min）
。

臺車裝卸：通過電動軌道將臺車移出爐體，裝載待燒結(jié)工件（如金屬預(yù)制件、陶瓷坯體）
，注意工件間距均勻以保證受熱一致
。

2. 設(shè)備檢查

確認(rèn)加熱元件（如電阻絲、硅鉬棒）無斷裂或老化
，熱電偶位置準(zhǔn)確（通常位于爐膛頂部或側(cè)壁）
。
檢查爐門密封性能（如硅橡膠密封圈是否完好），避免氣氛泄漏或熱量散失
。
測試控制系統(tǒng)功能：手動模擬升溫程序
，確認(rèn)溫控儀表、報警系統(tǒng)（如超溫聲光報警）正常工作
。

二
、燒結(jié)過程

1. 升溫階段

低速升溫：初始階段以較低速率升溫（如 1~3℃/min），避免工件因熱應(yīng)力開裂（尤其對多孔材料或復(fù)雜結(jié)構(gòu)件）
。
分段保溫：在關(guān)鍵溫度點（如材料相變溫度
、揮發(fā)物析出溫度）設(shè)置保溫段，例如：
? 陶瓷燒結(jié)：500℃保溫 0.5 小時
，排除坯體中的有機(jī)物黏結(jié)劑
；
? 金屬粉末燒結(jié)：800℃保溫 1 小時，促進(jìn)擴(kuò)散初期顆粒間結(jié)合
。
功率調(diào)節(jié)：通過 PID 控制自動調(diào)整加熱功率
，確保實際溫度與設(shè)定曲線偏差≤±5℃（工業(yè)級控溫精度）。

2. 高溫保溫階段

核心燒結(jié)期：達(dá)到目標(biāo)溫度后進(jìn)入保溫階段
，持續(xù)時間根據(jù)工件厚度
、材料致密化需求確定（通常 0.5~8 小時）。
物理變化：

金屬燒結(jié)：顆粒間原子擴(kuò)散形成冶金結(jié)合
，孔隙率降低
，密度接近理論值（如粉末冶金零件致密度≥95%）。
陶瓷燒結(jié)：通過晶粒生長
、玻璃相形成實現(xiàn)致密化
，需嚴(yán)格控制保溫時間避免過燒（如 Al?O?陶瓷保溫過長會導(dǎo)致晶粒粗大、強(qiáng)度下降）
。

氣氛維持：實時監(jiān)測爐膛內(nèi)氣壓或氣體濃度（如氧含量＜10ppm）
，自動補(bǔ)入氣體維持設(shè)定環(huán)境。

3. 降溫階段

隨爐冷卻：多數(shù)情況下采用自然降溫
，避免急冷導(dǎo)致工件開裂（如高碳鋼淬火需控制冷卻速率）
。
強(qiáng)制冷卻（如需快速周轉(zhuǎn)）：開啟爐壁風(fēng)冷系統(tǒng)或通入循環(huán)冷卻水，將降溫速率提升至 10~20℃/min（需注意工件材質(zhì)耐受能力）
。
相變控制：對有相變要求的材料（如馬氏體不銹鋼）
，需在特定溫度區(qū)間（如 Ms 點以下）控制冷卻速度
，確保組織轉(zhuǎn)變。

三
、燒結(jié)后處理

1. 工件取出與檢測

臺車出爐后
，使用專用夾具或叉車卸下工件，避免碰撞損傷
。
質(zhì)量檢測：

外觀：檢查表面有無裂紋
、氧化色（如真空燒結(jié)應(yīng)保持金屬光澤）；
性能：測量硬度（如 HRC）
、密度
、抗彎強(qiáng)度等指標(biāo)，抽檢不合格品分析原因（如溫度不足
、氣氛污染）
。

2. 設(shè)備維護(hù)

清理爐膛：用毛刷或吸塵器去除氧化物碎屑、揮發(fā)物殘留（如陶瓷燒結(jié)后的釉料飛濺）
。
檢查元件：高溫下加熱元件可能因升華或氧化導(dǎo)致電阻變化
，需定期校準(zhǔn)阻值并更換老化部件。
密封件保養(yǎng)：真空爐門密封圈需定期涂抹真空脂
，避免橡膠硬化失效
。

四、關(guān)鍵工藝參數(shù)與控制要點

參數(shù)	影響	控制方法
升溫速率	過快易導(dǎo)致熱應(yīng)力開裂，過慢影響生產(chǎn)效率	根據(jù)材料熱膨脹系數(shù)設(shè)定（如陶瓷≤3℃/min）
保溫溫度	直接決定燒結(jié)驅(qū)動力（如金屬燒結(jié)溫度為 0.7~0.9 倍熔點）	熱電偶實時反饋 + PID 調(diào)節(jié)功率
保溫時間	影響致密化程度，過長可能導(dǎo)致晶粒粗化	通過前期工藝試驗確定最佳時長
氣氛類型	防氧化（惰性氣體）、還原（H?）或反應(yīng)氣氛（如 N?用于滲氮）	氣體純度≥99.99% ，流量穩(wěn)定
爐內(nèi)壓力	真空度影響揮發(fā)物排出（如粉末冶金脫除潤滑劑），正壓防止外界空氣滲入	真空泵 + 壓力傳感器聯(lián)動控制