專利名稱：感應式加熱快速成膜處理裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及對導電類材質的工件以感應方式快速加熱升溫的加熱-控溫系統和工件輸送裝置，特別適用于硅鉬棒、硅碳棒以及Fe-Cr-Al系等電熱棒的局部加熱和表面氧化成膜處理等。
背景技術：
通常，為了使硅鉬棒、硅碳棒以及Fe-Cr-Al系等電熱棒能夠在大氣環境下使用，要通過加熱氧化處理在其表面形成致密的氧化膜保護層，從而提高此類發熱體的耐氧化壽命。特別是硅鉬棒，由于其存在有致命的低溫氧化弱點(這往往是導致硅鉬棒壽命短的根本原因)，所以在高質量硅鉬棒的生產工藝中要進行冷端的高溫氧化成膜處理(RIKEN CORPORATION技術資料Cat.No.1997-10-PX-S)，以保證其表面形成致密的氧化物保護膜，提高硅鉬棒發熱體冷端的抗低溫氧化壽命。
對于硅鉬棒冷端棒材現在常采用的加熱氧化成膜處理方法有兩種。一種是將冷端棒材批量排布在熱處理爐內，通過將爐溫升至一定溫度進行保溫的方法來達到氧化成膜的目的。這種方法的優點是操作簡單適用于批量生產，缺點是由于排布不當會使本來直線度很好的棒材變彎，成膜后還需追加矯直處理工藝，造成工藝復雜化和高成本。而且用這種方法成膜時，多層排布的棒材間相互接觸，會導致表面膜的不均勻，影響商品的外觀形象。另一種方法是利用電極將棒材兩端夾持，通過通電自行電阻加熱使棒材升至一定溫度達到氧化成膜的目的。這種方法的優點是形成的氧化膜比較均勻、細膩、干凈，缺點是由于整根棒材都要加熱，耗電量大，處在高溫的棒材會因其自重而產生彎曲變形和伸長，影響產品質量。
發明內容
本實用新型的目的在于提供一套感應式加熱快速成膜處理裝置，利用感應加熱原理局部加熱工件至致密氧化膜形成溫度，通過工件輸送裝置使工件逐次被加熱氧化，形成連續致密而且均勻的氧化物保護膜。通過本實用新型的實施，可以克服以往兩種加熱成膜方法的缺點，簡單、高效地對發熱體棒材進行局部加熱和表面氧化成膜處理。
本實用新型是以下述方式實現的感應式加熱快速成膜處理裝置主要由兩部分組成一部分是快速感應加熱系統，本系統特點在于紅外探測儀通過反饋系統可以達到自動調整高頻加熱系統的輸出功率，從而能夠自動并且穩定地控制工件的加熱溫度；另一部分是工件輸送系統，本系統的特點在于該機構的下夾板采用滾珠絲杠傳動，步進電機驅動，無級變速，而上夾板則通過固定桿與下夾板相聯接，這樣不僅能夠使工件以適當的速度做上下運動，而且可以適應不同長度的工件的處理，從而實現工件的連續加熱；為了使工件能夠均勻受熱，機構中采用無級變速的回轉工作臺可以使工件以適當的速度自身旋轉。
工作的時候，首先根據要處理工件的長度，通過調整上夾板在固定桿上的位置，使上、下夾板保持適當距離，然后將工件通過感應線圈，經過卡盤固定，在啟動加熱系統之前，通過控制柜使絲杠運轉，使感應線圈的位置位于工件的一端，然后開啟加熱設備，利用紅外溫度探測儀控制設備輸出功率，并且通過其反饋系統使工件溫度保持穩定，接著開啟回轉工作臺使工件以一定速度轉動，當工件保溫一定時間后，啟動絲杠運動系統，使工件以適當的速度上升或下降，當工件加熱處理完畢后，關閉加熱開關，打開上(下)夾板卡盤，通過控制絲杠運動，使下(上)夾板帶動工件從感應線圈退出，取下工件即可。本實用新型的優點顯而易見的(1)可根據工件的材質和尺寸不同，其升溫-控溫系統的功率，能量輸出端的線圈及夾持工件的卡盤和夾板均能通過調整與工件相對應。
(2)對工件加熱溫度的控制是通過紅外溫度探測儀采集工件表面溫度，通過信息反饋與設定值比較，調整輸出功率以保證被加熱工件表面溫度的一致性。
(3)通過控制工件輸送裝置可以調整工件的上下運動和自旋轉運動的速度，從而通過局部加熱完成對整個工件實施連續、均勻的加熱過程。
圖1為工件快速加熱處理設備的主視圖；圖2為工件快速加熱處理設備的俯視圖。
1-高頻加熱-控溫系統、2-感應線圈、3-工件、4-可拆卸卡盤、5-回轉工作臺、6-導軌、7-下夾板、8-絲杠、9-上夾板固定桿、10-控制柜、11-緊固螺釘、12-上夾板、13-紅外溫度探測儀
具體實施方式
如圖1、2所示，該裝置主要有兩部分組成一部分是由高頻加熱電源和控溫系統1和感應線圈2及紅外溫度探測儀13組成的快速感應加熱系統；另一部分是由上夾板12、緊固螺釘11、下夾板7、工件3、卡盤4、回轉工作臺5、導軌6、絲杠8、上夾板固定桿9及控制柜10組成的工件輸送系統。在加熱系統中，感應線圈由銅管制作，內通冷卻水，并通過銅板電極與高頻電源相連，紅外溫度探測儀則通過信息反饋系統與高頻加熱電源和控溫裝系統連接，實現高頻電源的功率輸出自動調節；在工件輸送系統中，絲杠8連接無級調速電機控制，無級調速電機由控制柜10調控，下夾板7通過導孔和螺紋與導軌6和絲杠8連接，由絲杠控制其上下運動。回轉工作臺5由無級調速電機控制，卡盤4與回轉工作臺活性連接，上夾板12通過導孔和緊固螺釘11和導軌(6)與上夾板固定桿9連接，其中固定桿9與下夾板7固定連接，通過緊固螺釘可以調節上夾板在固定桿上的位置，從而可以調控上下夾板之間距離，以適應不同長度工件的需要。
利用本實用新型提供的快速加熱膜裝置具體使用方法如下利用振蕩功率為30KW、振蕩頻率為0.3～0.5MHz、感應線圈為10匝，內徑為φ30mm的高頻快速加熱設備將直徑為φ18mm、長度為700mm的MoSi2棒材在由上至下局部加熱至1500℃左右進行氧化成膜處理，工件的表面溫度誤差為＜±5℃，基本保持穩定，工件轉動速度為1.11弧度/s，工件上下運動速度為2mm/s。通過對工件切斷取樣研磨后測試得知，在工件表面形成了厚度約30μm的致密氧化膜。由此可知，通過調整工件運動速度可以控制工件表面膜厚度和工件處理速度。
權利要求1.一種感應式加熱快速成膜處理裝置，共特征在于(a)由快速感應加熱系統和工作輸送系統二部份組成；(b)所述的快速感應加熱系統是由高頻加熱電源和控溫系統(1)，感應線圈(2)和紅外溫度探測儀(13)組成，感應線圈(2)通過銅板與高頻加熱電源和控溫系統(1)相連；紅外溫度探測儀通過信息反饋系統與高頻加熱電源和控溫系統(1)連接的；(c)所述的工作輸送系統中的絲杠(8)連接無級調速電機，下夾板(7)通過導孔和螺紋與導軌(6)和絲杠(8)連接；卡盤(4)與回轉工作臺(5)連接；上夾板(12)和導軌(6)與固定桿(9)連接，固定桿(9)與下夾板(7)固定連接。
2.按權利要求1所述的感應式加熱快速成膜處理裝置，其特征在于所述的絲杠(8)通過相連接的無級調速電機電控制柜(10)調控。
3.按權利要求1所述的感應式加熱快速成膜處理裝置，其特征在于上夾板(12)與導軌(6)和固定桿(9)是通過導軌和緊固螺釘(11)連接的。
4.按權利要求1所述的感應式加熱快速成膜處理裝置，其特征在于所述的下夾板(7)與絲杠控制其上下運動。
5.按權利要求1所述的感應式加熱快速成膜處理裝置，其特征在于上夾板(12)和下夾板(7)之間的距離的調控是通過緊固螺釘(11)調節上夾板(12)在固定桿(9)上的位置。
專利摘要本實用新型涉及一種感應式加熱快速成膜處理裝置，其特征在于它由感應加熱快速升溫－控溫系統部分和工件輸送裝置部分構成，所述的快速感應加熱系統是由高頻加熱電源和控溫系統，感應線圈和紅外溫度探測儀組成，感應線圈通過銅板與高頻加熱電源和控溫系統相連；紅外溫度探測儀通過信息反饋系統與高頻加熱電源和控溫系統連接的；所述的工作輸送系統絲杠連接無級調速電機，下夾板通過導孔和螺紋與導機和絲杠連接；上夾板和導軌與固定桿連接，固定桿與下夾板固定連接。通過對工件輸送裝置的控制和調整能夠使工件以適當的速度一邊自旋轉一邊由下至上(或由上至下)運動，從而通過局部加熱完成對整個工件實施連續、均勻的加熱過程，實現逐次對工件表面進行熱處理。
文檔編號H05B3/10GK2626172SQ03231428
公開日2004年7月14日 申請日期2003年5月21日 優先權日2003年5月21日
發明者江莞, 何樹先, 徐洪發, 沈貴高 申請人:中國科學院上海硅酸鹽研究所, 蘇州吳中區蘇城電器廠