CS253006B1 - Zařízení pro indukční ohřev keramiky, zejména na bázi nitridu boru - Google Patents

Abstract

Zařízení pro indukční ohřev keramiky, zejména z nitridu boru, spočívá v tom, že grafitové lisovací nástroje, jimiž je vybaven žárový lis jsou uloženy do děleného poklopu s vodním chlazením, kde horní díl poklopu je opatřen induktorem a je vůěi spodnímu dílu utěsněn, přičemž lisovací nástroje jsou opatřeny izolačními díly.

Description

Vynález se týká zařízení pro indukční ohřev slinovaných výrobků, zejména kroužků z nitridu boru.

V současné době je výroba slinovaných výrobků prováděna na žárových lisech, kde horní a spodní příčník žárového lisu je opatřen přísluěným razníkem a matricí, zhotoveným z vhodného žáruvzdorného materiálu, např. grafitu. Předlisovaný polotovar výrobku je uložen do lisovacího nástroje, ohřát na potřebnou teplotu slinování, po jejímž dosažení, při dostatečném prohřátí předlisku, je polotovar slinován.

Při výrobě slinované keramiky z nitridu boru je pro dokonalé prohřátí polotovaru, a tím i následná slinování, zapotřebí dosáhnout minimálních teplot 1700 až 1800 °C.

Tepelné namáhání materiálu lisovacích nástrojů při procesu je značné. Potřebná hodnota uvedená teploty je v současné době dosahována odporovým ohřevem grafitových lisovacích nástrojů - forem, ve kterých je umístěn předlisek. Přívod proudu pro odporový ohřev předlisku je realizován specificky tvarovanými grafitovými kontakty, které v případě výroby kroužku, jsou při napájení třífázovým proudem tvořeny obvykle Šesti segmenty ve tveru mezikruhové výseče. Tyto segmenty je nutno před každým ohřevem uspořádat tak, aby nedocházelo k dotyku jednoho segmentu k druhému.

Nevýhodou tohoto uspořádáni odporového ohřevu je skutečnost, že v důsledku teplotní závislosti elektrického odporu grafitu lze přístupný maximální proud nastavit teprve při dosaženi slinovací teploty a maximální topný výkon stroj nelze tedy využít během celého ohřevu.

DalSim prakticky neodstranítelným jevem při odporovém ohřevu je intenzívní odvod teple přes razníky do chlazených přívodních elektrod, který má negativní vliv na energetickou náročnost slinovacího procesu zejména při vysokých teplotách.

Napájecí proudy jednotlivých fází jsou při určité velikosti napájecího napětí ovlivňovány rozložením ohmickýoh odporů matrice, razníku, topných kroužků a přívodních elektrod (vliv struktury materiálu) a zejména přechodových odporů mezi těmito částmi. Přestože lze nesymetrii protékajících proudů do jisté míry kompenzovat nestavením nestejných napájecích napětí jednotlivých fází, zůstává zásadní nevýhodou tohoto uspořádání značná nerovnoměrnost ohřevu, která má nepříznivý vliv ne homogenitu vyráběné keramiky.

Výše uvedené nevýhody jsou odstraněny do značné míry zařízením pro indukční ohřev keramiky, zejména na bázi nitridu boru, sestávajícím z grafitových lisovacích nástrojů, induktoru a tepelné izolace, jehož'podstatou je, že horní příčník lisu je opatřen horním válcovým pokjopem, který na svém spodním konci má těsnící těleso s uloženým těsněním, jehož vnější průměr odpovídá vnitřnímu průměru spodního válcového poklopu, připevněnému ke spodnímu příčníku lisu, přičemž horní válcový poklop je opatřen vodou chlazeným induktorem s vnitřním průměrem větším než vnšjší průměr izolačního válce matrice, obepínající vnější grafitovou trubkovou matrici, opatřenou z obou čelních stran izolač^ nimi kroužky, do které je uložen předlisovaný polotovar, nasazený na grafitovém trubkovém jádře, opatřeném izolačními válečky jádra, na který doléhají z obou čelních stran grafitové razníky o průměrech odpovídajících průměrům nezikružf, vytvořeném mezi jádrem a matricí.

Horní i spodní poklpp je opatřen z vnější strany vodním pláštěm. K podstatě vynálezu rovněž náleží, že horní i spodní razník je příčně dělený a opatřený dělící rovině izolační deskou. Izolační válec ve jmenovaném zařízeni je podle vynálezu příčně dělený.

Výhody řešení podle vynálezu jsou zejména ve snížení měrné spotřeby energie, úspoře jakostního grafitu, zvýšení produktivity práce a jakosti výrobků.

Vynález je patrný ze schematického zobrazení příkladného provedení.

Na horním příčníku 46 žárového lisu je upevněn horní válcový poklop 32. Spodní okraj tohoto válcového poklopu je opptřen těsnícím tělesem 30. které může být vytvořeno ve formě kroužku se dvěma vnějšími drážkami, ve kterých jsou uloženy gumové těsnící 0 kroužky 21· Vnější průměr těsnícího kroužku odpovídá vnitřnímu průměru spodního válcového poklopu 6,do kterého se při činnosti lisu zasouvá. Spodní válcový poklop 6 je připevněn v ose zařízení ke spodnímu příčníku 1 lisu. V horním válcovém poklopu 32 je upevněn vodou chlazený induktor 29. jehož vnitřní průměr je větší než vnější průměr izolačního válce 12. Izolační válec 19 je zhotoven např. z porézní korundové keramiky a je s vůlí nasazen na vnější grafitové matrici 20. Uvnitř matrice 20, souose, je uloženo grafitové trubkové jádro 22. Mezi matrici 20 a trubkové jádro 22 je uložen předlisovaný polotovar. Grafitové razníky 17. 25. odpovídající svými průměry mezikruží vytvořenému mezi matricí 20 a jádrem 22. doléhají z obou čelních stran na předlisovaný polotovar. Grafitová matrice 20 i jádro 22 je z obou čelních stran rovněž opatřena izolačními válečky 18, 2324. např. z korundů. Z montážních důvodů je horní i spodní rszník 17. 25 příčné podélný a opatřený v dělící rovině izolační deskou 16, 26, Rovněž izolační válec 19 je z důvodů snažší montáže příčně dělený. Pro snížení tepelného namáhání obou poklopů jsou horní i spodní poklopy vybaveny vodním chlazením 33. které může být provedeno např. ve formě vhod ně uspořádaných přiletovaných trubek s chladící vodou.

Pro dosažení co nejdelší životnosti grafitového nástroje a vyloučení oxidace slinovaných výrobků se do uzavřeného poklopu s výhodou přivádí ochranný plyn, např. dusík.

Pro konstrukci tepelně i magneticky namáhaných částí lze použít elektrovodný měděný materiál. Takto vytvořený poklop tvoří současně i stínění okolní konstrukce před účinky rozptylovaného magnetického pole. Induktor i přívodní vedení je chlazené vodou obvyklým způsoben]. Přívod elektrického proudu ze zdroje přes spojovací vedení do induktoru lze s výhodou řeěit převlečenými maticemi, které umožňují snadnou montáž induktoru a spojovacího vedení.

Claims (4)

1. Zařízení pro indukční ohřev keramiky, zejména z nitridu boru, sestávající z grafitových lisovaných nástrojů, induktoru a tepelné izolace, uložených mezi příčníky žárového lisu, vyznačené tím, že horní příčník lisu (46) je opatřen horním válcovým poklopem (32), který na svém spodním konci má těsnící těleso (30) a uloženým těsněním (31), jehož vnější průměr odpovídá vnitřnímu průměru spodního válcového poklopu (6), připevněnému ke spodnímu příčníku (1) lisu, přičemž horní válcový poklop (32) je opatřen vodou chlazeným induktorem (29) s vnitřním průměrem větším než vnější průměr izolačního válce (19) mať-ice (20), obepínajícího vnější grafitovou trubkovou matrici (20), opatřenou z obou čelních stran izolačními kroužky (24), do které je uložen předlisovaný polotovar, nasazený ne grafitovém trubkovém jádře (22), opatřeném izolačními válečky (23,18) jádra, na který doléhají z obou čelních stran grafitové' razníky (17,25) o průměrech odpovídajících průměrům mezikruží, vytvořeném mezi jádrem (22) a matricí (20).

2. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že horní a spodní válcový poklop (32, 6) je opatřen z vnější strany vodním pláštěm (33).

3. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že horní i spodní řezník (17, 25) je příčně dělený a opatřený v dělící rovině izolační deskou (16, 26).

4. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že izolační válec (19) je příčně dělený.