真空热压烧结炉设计设计说明书作者姓名专业指导教师姓名专业技术职务目录摘要 (1)ABSTRACT (1)第一章绪论 (2)1.1 真空热压烧结炉概述 (2)1.2真空热压烧结炉的国内外发展现状 (3)第二章真空热压烧结炉的整体设计 (4)2.1 炉体部件设计 (5)2.1.1 炉盖设计 (5)2.1.2 炉体的设计 (6)2.1.3 保温桶的设计 (7)2.1.4 保温桶底座的设计 (7)2.1.5 加热体的设计 (8)2.2 密封处的设计 (9)2.3水冷装置的设计 (10)2.3.1 炉盖处水冷装置的设计 (10)2.3.2 炉体处水冷装置的设计 (11)2.3.3 上压头水冷装置的设计 (11)2.3.4下顶杆处的水冷装置的设计 (11)2.3.5 电极的冷却 (12)第三章辅助设备的选择 (13)3.1液压装置的设计 (13)3.1.1 液压系统的设计 (13)3.1.2 液压缸的选择 (14)3.1.3 液压泵的选择 (14)3.1.4 节流阀的选择 (14)3.1.5 先导式溢流阀 (14)3.1.6 三位四通方向阀 (15)3.2 变压器的选择 (15)3.3 电机的选择 (15)3.4 水泵的选择 (16)3.5 真空系统的选择 (16)3.5.1 真空泵的选择 (16)3.5.2 扩散泵的选用 (17)3.5.3高真空阀门 (18)3.5.4 低真空阀门 (18)3.5.5 真空计的选择 (19)3.6 压力传感器 (19)3.7 控制箱，水箱，红外测温仪的选择 (19)3.7.1 控制箱的选择 (19)3.7.2 水箱的配用 (19)3.7.3 红外测温仪的选择 (20)3.8 控制系统选择 (20)第四章优化部分-水冷系统 (21)第五章安装，使用，维护的注意事项 (22)5.1 安装 (22)5.2. 操作注意事项 (23)5.3 维护 (24)第六章结论与展望 (24)参考文献 (26)致谢 (27)摘要本文根据真空热压烧结炉的结构特点，对其水冷结构进行了优化设计，并对其主要结构的设计进行了说明。
结构设计主要包括炉体的双层结构设计，液压装置系统的结构设计和选择，上下压杆水冷部位结构设计,输电装置中导入电极与发热体接触的设计，导入电极的冷却和密封，发热区获得1700℃高温的保温措施和保温桶、隔热桶、反射桶的设计，下顶杆的密封处采用双向动密封的设计，温度探测和加热底座耐高温性能与其结构的设计。
关键词：真空热压烧结炉水冷系统保温动密封ABSTRACTIn this thesis, according to the structure of a vacuum hot press sintering furnace, The structure of the water cooling system is the main optimization design part. The structure design was including a double lining structure, hydraulic device system architecture design and choice, the next part of the structure of water-cooled pressure bar, transmission devices with the introduction of heat-electrode contact with the design, introduction of the electrode cooling, the introduction of the electrode and the insulation of high temperature insulation material properties. District heating is a temperature of 1700℃insulation measures and temperature-constant drum, and insulation barrel, reflecting the barrel design, mandrill under seal, a two-way dynamic seal design and temperature detection in the design and performance of high temperature heating base and the structural design.Key Words: vacuum hot pressing furnace; water-cooling system; thermal retardation; dynamic seal第一章绪论1.1 真空热压烧结炉概述真空烧结炉是在真空环境中对被加热物品进行保护性烧结的炉子，其加热方式比较多，如电阻加热、感应加热、微波加热等。
在真空或保护性气氛中，对金属、陶瓷及一些难熔金属中间化合物粉末加热烧结，要获得一定密度和具有一定机械性能的材料时，一般采用两种工艺：即有压烧结和无压烧结。
有压烧结工艺是将粉状材料置于真空和保护性气氛中的高碳模具中，高温加热到软化状态时，加压成型。
这种工艺需要一种真空热压烧结炉才能实现[1]。
由于现代工业生产中迫切需要这种高质密产品，从而需要一种专门用来烧结处理的加热设备。
为了避免工件在烧结过程中被氧化，须进行真空保护。
在真空中，对金属、陶瓷及一些难熔金属化合物粉末进行加热烧结。
要获得一定密度和具有一定机械性能的材料，一般还要采用有压烧结，原理是将粉末材料置于保护气氛中的高碳模具中，高温加热到软化状态时，加压成型。
这种工艺需要在一种真空热压炉中才能实现。
随着对硬质合金工具材料的要求越来越高，对烧结工序的要求也越来越高，为了满足烧结要求，新的烧结技术不断涌现，而烧结技术的真正实施需要通过烧结设备来完成，所以硬质合金烧结设备将随着烧结技术的发展不断更新。
我国高品质硬质合金生产使用的烧结设备主要依赖进口，无形中加大了生产成本，不利于我国硬质合金生产和高端产品发展，实现产品升级，所以随着真空热压烧结炉性能的稳定，技术指标的提高，并通过采用现代化仪器仪表，实现了准确的测控，对完善、发展真空烧结工艺，降低国内加工成本有重大的意义。
伴随着我国材料工业发展的需要，我国先后从国外引进及国内自行研制成功了多种新的炉种——例如气氛保护热压炉、真空热压炉、热等静压烧结炉等。
气氛保护热压炉按照其制备工件的受热形式可分为两种：其一是直热式的，即制备工件作为发热元件直接接受热量；其二是间接加热式，即制备工件是接受加热器的辐射热量。
它广泛适用于各种高性能陶瓷材料的制备，并可制作较大尺寸的构件。
同时还可应用于各类金属陶瓷、硬质合金等其他粉末冶金材料的合成，也是正在发展和未来高性能、高技术材料制备不可缺少的工艺手段和工艺设备。
该烧结炉具有温度高、真空度高、热压力高的特点。
目前这种炉型在我国尚未见定型产品。
根据制备陶瓷材料的工艺要求，经过努力，设计了一台真空热压炉。
本文对该炉在设计过程中遇到的主要技术问题予以介绍，并且主要对水冷系统进行了优化设计，以供读者借鉴。
1.2真空热压烧结炉的国内外发展现状中国航天科技集团四十三所在三十余年的科研试制中,自行制造了各种中高温电阻炉、感应炉、热压炉,形成了Φ150 至Φ850 中温石墨电阻炉, Φ50 至Φ600 高温石墨电阻炉,Φ50 至Φ300 高温热压炉三个系列[3]。
这三个系列的电炉已在航空、化工、碳素、陶瓷等行业的研究试验中发挥了巨大作用,受到科研单位、大专院校的欢迎。
这些电炉都是大型电炉厂不生产的。
现在我国东方有色金属集团已先后拥有钽钼钨坩埚的烧结、铍制品多个科研课题的研究试验设备。
我国大部分的热压炉零部件采用了标准件，具有很大的互换性。
进入90年代以来，我国的一些粉末冶金烧结设备生产企业，或与国外有关厂商合作，或参照国外相关设备试制与生产了一些粉末冶金烧结设备，诸如南京粉末冶金专用设备厂与英国FHD炉子制造公司合作，试制了推杆式高温烧结护;淄博鲁京热工技术研究所等合作生产了RST一120推杆式烧结炉;贵州高强度螺栓厂可控气氛热处理设备研究所试制了sJ100进梁式烧结炉。
日本的粉末冶金零件生产企业除60年代引进过几台步进梁式炉外，生产中主要用的是网带式炉。
在烧结不锈钢零件和烧结温度必须高于1150℃的场合，主要使用推杆式炉.80年代初，西欧粉末冶金机械零件行业共拥有网带式脚270台和步进梁式仰25台[2]。
对于真空热压烧结炉的改进中国学者也做出了很大的努力。
山东大学材料科学与工程学院的韩建德，闵光辉等研制出新型的真空热压烧结炉。
其结构特点包括热压装置中下冲头的动密封采用双向密封，输电装置中引入电极的绝缘和耐高温性能，发热区获得2300℃高温的保温措施和保温桶的设计。
合肥工业大学电气工程学院的王鹏，温阳东等教授进行了对气氛保护热压炉温度的设计。
针对烧结过程中存在的缺点，如只能单件生产、材料制备周期长、热能利用率低等缺点，哈尔滨理工大学的材料科学与工程学院及机械动力工程学院的俞泽民，郭英奎等导师共同设计出连续热压烧结炉，提高了烧结材料的生产效率。
天津大学的付桂珍，王培堂等结合了机械、电气、真空、电加热和微机控温技术设计出了一种真空热压炉，为物料工作安排了一个适合于热压工艺要求的高温、恒压、真空环境，通过液压机的加压，使物料达到理想得致密度，从而获得材质优良的特种陶瓷。
并且在主电路中还设有水压和缺相报警、操作安全可靠。
在诸多专家学者的不断努力之下中国真空热压烧结炉有了很大的完善，对中国工业发展做出了巨大贡献。
第二章真空热压烧结炉的整体设计该真空热压烧结炉工作温度高、真空度高、压合力大、冷却条件好，主要用于金属、金属复合材料、无机非金属陶瓷材料、硬质合金材料、纳米陶瓷材料的成型烧结。
整个炉体除发热和保温部件外,其余各部位均强烈冷却,这对结构设计和制造精度都提出了较高的要求。
真空热压烧结炉由炉体、炉盖、保温桶、热压装置、发热体和电源、真空系统、水冷却系统及测温系统等组成（见图2-1）。
图2-1 真空热压烧结炉结构简图主要技术参数：有效工作区（mm）Φ180×260最高温度（℃） 2000工作温度（℃） 1700炉温均匀性（℃） +5加热功率 (KW) 50压头直径（mm）Φ100压头行程（mm） 120最大压力（MPa） 30为了减小占地面积此次设计的真空热压烧结炉为立式，最高温度为2000℃，工作区温度为1700℃左右。
