Печь для спекания колец, преимущественно из ферромагнитных порошков

(71) Рубцовский проектно-конструкторский технологический институт тракторостроения(54) (57) 1. ПЕЧЬ ДЛЯ СПЕКАНИЯ КОЛЕЦ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ИЗ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ПОРОШКОВ, содержащая футерованную огнеупорным материалом камеру с каналом для перемещения колец и нагреватель, выполненный в виде проходнодуктора футеро и ой я тем,трукции их изделии с ко ченн выпо иена в люченныходк итковыполнен и и ричем днм к гориора заках,полув боков по п, тем,итки инд х его с онтали, а креплены2. Печщ а я с якамерой пр 1,отл то. онательного й в виде а абженагреваеталлидв колец, выполи ями сос кана к области к оборудоий из порошционным печам чес твоано тем,сположеныипеканию порошкванию ои металлургии,я спекания издел ков, в для спе ферромаИзве из метал гориэон тельног астности к индуания кольцевыхнитных порошковтна печь для сплических порошкальную камеру длнагрева изделии елин и изделиеодин кания изделий этом случае одятся и тношению то вызыва словиях по в, содержащая я предвари- вертикаль- механизм к нагревателям, номерность свойс тв каждого иэделияе в свойтакже разл о сечению нуюпере ные затво- ствах изделий иэ ичных астеи . топы. нои печи являют статкипечи дляенно иэ елъность, выз аботы камеры ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ П(НТ СССР зобретение относитс амеру для спекания ещения изделий и в ы.Недостатками извея ее низкая произвоанная периодичность с обмоткой, закрепленке, о т л и ч а ю щ ато, с целью упрощения повышения каества спеобмотка индуктора иде двух параллельно вытянутых вдоль канала анал в поперечном сечен виде вытянутого по ртикали прямоугольника,нала расположено под угл ческого короба с нагреват противления и состыкованн лом в футерованной камере спекания, а также низкое к спеченных изделий. Это выз что при спекании изделия р топои, а это приводит к пр екоторЫх видов изделий др роме того различные части Б значительной мере недизвестной печи устранены в спекания колец, преимуще3904 ферромагнитных порошков, являющейся наиболее близкой по технической суп-: ности и достигаемому эффекту к предлагаемой печи и содержащей футерованную огнеупорным материалом камеру с каналом для перемещения колец и нагреватель, выполненный в виде проходного индуктора с, обмоткой, закрепленной в футеровке. Эта печь снабжена.механизмами для загрузки, выгрузки колец и их перемещения в печи, канал в поперечном сечении выполнен в виде вытянутого по горизонтали прямоугольника, обмотка индукторавыполнена в виде двух рядов полуколец, расположенных в дне и своде канала симметричноо относительно вертикальной плоскости, проходящей вдоль оси канала.Известная печь имеет сложную конструкцию .(необходим механизм загрузки-выгрузки, обеспечивающий заданную подачу), а также недостаточно высокое качество спеченных изделий, что вызвано постоянством точек контакта изделий друг с другом и с направляющими (это приводит к искажению Формы изделий, припеканию их друг к другу), неодинаковой скоростью разогрева изделий по их площади, что может привести к их короблению, Кроме того в,случае секания изделий,сормованных с пластификатором, из-за быстрого их разогрева возможно заплывание пор, что препятствует. выходу из изделия воздуха, а это может привести к местному разрушению изделия.Цель изобретения - упрощение конструкции и повьппение качества спеченных изделий за счет исключения постоянства точек контакта изделий друг с другом и с направляющими, обеспечения одинаковой интенсивности нагрева любой части объема изделия.Поставленная цель достигается тем, что в известной печи для спекания колец, преимущественно из ферромагнитных порошков, содержащей футерованную огнеупорным материалом камеру с каналом для перемещения колец и нагреватель, выполненный в виде проходного индуктора с обмоткой, за,крепленной в футеровке, обмотка индуктора выполнена в виде двух параллельно подключенных вытянутых вдоль канала полувитков, канал в поперечном сечении выполнен в виде вытянутого по вертикали прямоугольника, при 2424чем дно канала расположено под угломк горизонтали, а полувитки индукторазакреплены в боковых его стенках,Кроме того, печь снабжена камеройпредварительного нагрева колец, выполненной в виде металлического короба с нагревателями сопротивленияи состыкованной с каналом в футерованной камере.На Фиг, 1 изображена печь, общийвид; на фиг. 2 - сечение по А-Афиг, 1; на Фиг. 3 - сечение по Б-БФиг, 1; на фиг, 4 - индуктор соспекаемыми изделиями,Индукционная печь для спеканияколец из металлических ферромагнитныхпорошков состоит из загрузочного лотка 1, камер 2 и 3, установленных на 20 клонно на подставке 4, выгрузочноголотка 5, звездочки 6, вращающейсяс постоянной скоростью на валу 7,Загрузочный 1 и выгрузочный 5лотки снабжены боковыми щечками25 (не показаны) для удержания изделийот заваливания.Камера 2 выполнена с внутреннимметаллическим массивным коробом 8.Материалом для изготовления коробаЗО служит немагнитная сталь или медь,Ширина короба выполняется такой,чтобы изделия типа колец свободнос зазором со стенками перекатывалисьвнутри короба, но при этом не. заклинивались друг с другом. Высота коробатакже должна обеспечивать свободноеперекатывание изделий.. Слишком большие зазоры стеноккороба с изделиями (более 3 мм) ислишком большая его высота (более,40. чем диаметр изделия) уменьшают эффективность печи, так как лишний объем камеры 2 приводит к дополнительным затратам энергии на поддержаниеоптимальной температуры,Поверх короба 8 выполняется электроизоляция 9, которая должна обладать достаточной теплостойкостью.Поверх изоляции укладываются нагревательные элементы 10, в качестве которых может служить нихромовая проволока, Поверх нагревательных элементоввыполняется шлаковая засыпка 11.В камере 2 за счет элементов 10подцерживается температура 150-200 С.Длина камеры 2 выбирается такой,чтобы при заданном темпе выдачиизделий из печи в камере 2 помещалосьтакое количество изделий, которое5 904242обеспечивает при непрерывном их пере-,мещении равномерный нагрев изделийпо объему перед выходом их из камеры 25Короб 8, выполненный металлическим,за счет хорошей теплопроводности равномерно прогревается по всей длине,Это уменьшает требования к равномерности расположения нагревательных 10элементов 10,Камера 3 служит для спекания изделий и выполнена с внутренней частью12 из огнеупорного материала, например из огнеупорного кирпича, В пазах 15огнеупорного кирпича располагают индикатор 13. Его выводы 14 и 15, служащие для подключения к источникуТВЧ, вынесены за пределы печи,Индуктор 13 (фиг,4) состоит издвух полувитков 16 и 17, которые подключены параллельно к источнику ТВЧчерез перемычки 18 и 19 и выводы 14и 15,Полувитки 16 и 17 удлинены по ходу.25перекатываемых изделий 20 и расположены вдоль их торцов.Вертикальные части полувитков 16и 17 выполнены с удалением от изделия. Это сделано с той целью, чтобы 30они не влияли на характер нагреваизделий перед их выходом из камеры 3,Нирина полувитков 16 и 17 выполняется такой, чтобы своими поверхностямиони перекрывали кольца. Длина полувитков 16 и 17 выбирается такой, чтобыпри заданном темпе выдачи изделийиз печи в зоне индуктора 13 помещалось такое количество изделий, которое обеспечивало при непрерывном их 40перемещении нагрев по объему от 150200 С до 1100-1200 С, т,е до температуры спекания. Конструкция индуктора 13 обеспечивает равномерный пообъему изделий нагрев до температурыспекания . Кроме того, конструкция индуктора обеспечивает такое взаимодействие электромагнитных полей между изделиями, что они в холодном состоянии (до точки йори) не притягиваются друг к другу, а легковесные изделия - кольца даже отталкиваются друг от друга, В горячем состоянии (свыше точки Кюри) . изделия ведут себя по отношению друг к другу магнитно нейтрально, что позволяет им свободно перекатываться под д йствием собственной тяжести,Поверхности.индуктора, обращенные к иэделиям, покрываются эмалью,Индуктор 13 выполняется из профилированной на квадрат или прямоугольник медной трубки, по которой подается охлаждающая вода, Изделия в зоне индуктора перекатываются по внутренней части 12 из огнеупорного материала (фиг. 2)Полувитки 16 и 17 уложены в пазы внутренней части 12 таким образом, чтобы изделия при своем перекатывании боковыми поверхностями базировались на выступающие поверхности части 12, а не на активные части индуктора 13 (фиг, 2).Обе камеры 2 и 3 состыкованы таким образом, что они образуют непрерывную трассу транспортирования иэделий.Индукционная печь для спекания изделий типа колец из металлических порошков работает следующим образом,Нагревательные элементы 10 подключаются к источнику переменного или постоянного тока, и температура в камере 2 доводится до расчетнойо(150-200 С), после чего вся трасса транспортирования печи заполняется изделиями, Звездочке 6 придают вращательное движение с заданным темпом выдачи изделий из печи, Трасса транспортирования по мере выдачи изделий из печи наполняется новыми . изделиями. Напряжение ТВЧ на индуктор 13 подается только тогда, когда в него входит изделие, полностью прошедшее камеру 2, С этого изделия начинается процесс спекания всех последующих изделий.Все предыдущие изделия считаются необработанными, .и их вновь загружают в печь. При непредвиденной или очередной остановке печи процесс запуска ее в работу повторяется снова. Включение индуктора к источнику ТВЧ при этом можно автоматизировать, использовать для этого сиг нал от реле времени, включаемого в электрическую печь одновременно с началом вращательного движения звездочки 6, При этом установка реле времени подбирается из расчета темпа выдачи изделий из печи (сек)., умноженного на количество изделий, находящихся на трассе транспортирования в камере 2.20 В камере 2 при температуре 150- .00 С происходит предварительное выжигание пластификатора.Поступающие в камеру 3 предвари 5 гельно нагретые изделия подвергают:я воздействию электромагнитньгх потей от индуктора, в результате че-. .о в них индуктируется ток, вызывающий разогрев изделия до 1150- 10 1200 С.Отдельно взятое нагреваемое издеие можно рассматривать как электрический магнит с полюсами, один из. соторых расположен в геометрическом центре поверхности кольца, а другойгеометрическом центре противоположюй поверхности изделия-кольца.Такие .же магнитные полюса в рассматриваемый момент времени имеются и у других изделий, находящихся в зоне индуктора,Такимобразом изделия контактируют друг с другом нейтральными поверхностями и поэтому не притягиваются 25 друг к другу, Более того, при достаточно малом диаметре нагреваемых колец и небольшом их весе изделия склонны при интенсивном нагреве к взаимному отталкиванию друг от друга. 30 Это объясняется небольшими расстояниями между одноименными полюсами соседних .изделий, Отсутствие взаимного притягивания изделий друг к другу обеспечивает их свободное перекатывание в зоне индуктора под действием собственного веса.В.описываемом индукторе наблюдается такой эффект. Когда в зону индуктора входит иэделие с температурой ни же точки Кюри, то оно полностью дотягивается в индуктор и электромагнитными полями и прижимается одной из своих поверхностей к выступающим поверхностям внутренней части 12. Сила прижима может быть настолько велика, что весь последующий столб изделий, находящийся на наклонной трассе транспортирования, не может протолкнуть прижатое изделие силой собственной тяжести.Изделие находится в прижатом состоянии до тех пор, пока не потеряет своих магнитных свойств (при температуре свыше точки Кюри), после чего вновь начинает свободно перека 55 тыв атьс я в зон е индук тор а и до грен ается до температуры спекания 11501200 С, а следующее холодное изделие,поступает в зону индуктора. Объясняется такой эффект следующим образом.Изделия иэ металлических порошков, еще не прошедшие обработкуспеканием, представляют собой магнитодиэлектрики. Мелкие частицы металлического порошка изолированыдруг от друга диэлектрическим связу- .ющим материалом или материалом свесьма малой электропроводностью,Такие материалы очень хорошо проводят магнитные потоки и имеют малуюэлектропроводность. Поэтому изделияиз металлических порошков, пока онине разогреты до точки Кюри, втягиваются в зону индуктораи удерживаютсяв нем. По мере разогревания изделиясвязующий материал разлагается и выжигается, и между частицами порошкапоявляется электрический контактЭто увеличивает электропроводностьизделия, что приводит к его болееинтенсивному разогреву, и при достижении точки магнитных превращенийизделие теряет магнитные свойства,и магнитное взаимодействие с индуктором прекращается. Этот эффект в описываемой индукционной печи можно использовать. для установления автоматического темпа выдачи спеченных изделий из печи.Качество иэделий значительно выше, чем при спекании таких же издЕлий в известной индукционной печи,Достигнута равномерность механичес-ких свойств по всему объему изделия,что" подтверждается металлографическими исследованиями,В настоящее время продолжают проводить опыты по уточнению технологических параметров для изделий различных размеров. Данная конструкцияиндукционной печи для спекания изделий типа колец из металлических порошков позволяет встроить ее в поточную линию без каких-либо усложнениймеханизмов автоматической передачиизделий с операции на операцию, поскольку в данной конструкции печивыгодно используется то, что изделияперемещаются под действием собственной силы тяжести.904242 Редактор М.Лен а Техред М.Морг еитал . Корректор Л.Пилипенк Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 О Заказ 130 ВНИИПИ Го рственно 11303Тираж комите Москва Подписноепо изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР