Published on 9/5/2017
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完美真空烧结分步讲解#3

完美真空烧结分步讲解#3

以下是有关真空烧结的文章的第三部分。文章的第一部分介绍了两个处理步骤:脱脂和烧结。文章的第二部分主要介绍真空烧结炉,包括与之相关的几个方面:热区、气体流动和装卸操作。现在,我们将详细分析脱脂的相关内容。

脱脂方法:燃烧法与捕集法对比

零件上的粘结剂必须在窑中移除,所以必须决定是将其烧除还是在冷凝器中捕集。

选择时首先应采用的标准(强制性)是考虑这一过程是在分压(即低于大气压)还是在超压(即大于大气压)条件下进行。在第一种情况下,要抽出气体就必须让气体通过泵,而且虽然必须在粘结剂离开泵之前将其去除,但由于燃烧器只能安装在废物出口,因此在冷凝器中捕集粘合剂就成了唯一可行的选择。

而如果脱脂仅在超压下进行,那么我们就真正有选择的空间。在这种情况下,冷凝一般来说仍然是较为简单的选择,因为它在相当宽泛的气体流量和粘合剂百分比条件下都可以发挥功用而不会带来太多问题。缺点在于还需处理捕集的物质。

如果需要烧除粘结剂而不是捕集,则可以避免废物的处置费用,但这会带来其他一系列问题。首先,必须避免粘结剂在进入燃烧器之前凝结,因而要加热管道。然后,还必须考虑燃烧器在消耗燃料,此外,必须达到一定规模,而这在很大程度上取决于气体流速和所需粘结剂浓度。如果粘结剂的浓度大大超过预期值(循环配置错误导致温度过快达到过高温度时,很容易出现这种情况),则排放口处残留物浓度可能会达到引起爆炸的水平。

综合所有这些情况,有必要澄清的一点是:对于通常在使用可燃气体(例如氢气)作为工艺气体的窑炉出口处看到的火焰,其最初设计并不是为了燃烧粘结剂分解残留物以将排放量减少至法定限值。它只是为了安全地处置所排放的氢气,从而避免在窑外形成危险的可能引起爆炸的气体浓度。

我们知道一些客户已经进行了测量,结果显示排放口处的数值在某些情况下是正常的,因此他们将其作为一种处置方法,但窑炉制造商一般并不能提供这种保证。粘结剂热脱脂所需的能够保证效果的正确系统实际上是一个焚烧炉,即一个真正的燃烧室,它具有根据气体流速和粘结剂残留物的最大浓度而测定的容积,并能够保持上述完全氧化所需的时长。它还必须具备一个燃烧器,确保让该燃烧室保持在根据燃烧室耗散和排放废气流速测定的反应温度。

假定在上一步骤中选择了粘合剂冷凝器,许多客户会询问我们推荐什么样的冷凝器。正确答案是:这取决于您使用的粘结剂! 但我们还是可以从整体上探讨一下优质冷凝器的组成和特点。

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粘结剂冷凝器:液体残留物和固体残留物

要设计一个好的冷凝器,很重要的一点是了解需要冷凝的粘结剂的特性,包括其液化温度、(可能的)凝固温度,以及设想的每次循环的最大数量和预计进行的清洁操作的循环次数。

主要的判别因素在于,在室温条件下,基于石蜡或类似物质的粘结剂解离残留物呈固态,而PEG(聚乙二醇)或类似物质的粘结剂解离残留物则呈液态。

如果是液态残留物,操作则较为简单:设计的两个主要目的分别是确保对较大的热交换表面积进行冷却,以尽可能多地凝结粘结剂;以及一个完全下行的通道,使凝结物渗滤到一个收集容器中,而该容器必须定期清空。之后的清洗过程很容易实现自动化,每次循环中所有残留物都可以排放到中央收集容器中,而不需要任何操作人员干预。

如果除了液体残留物之外还有一些粉末粒子,这些粒子可以通过设置于冷凝器下游的纸型过滤器收集。

如果可能存在固态凝结物,操作就会变得复杂得多。首先,您需要避免在进入冷凝器之前发生凝结。否则,凝结物会堵塞出口管道或干扰阀门的正常运行。因此就有必要使用适当加热的连接管道和阀门。

但是,即使在完成捕集后,您仍必须避免过于狭窄的管道,因为这也可能被固体沉积物堵塞,而这必定会影响热交换的效能。幸运的是,这类粘结剂很容易凝结,甚至无需特别使用较大的表面积或特别的低温条件。

之后您将面临清洁问题。对于固体沉积物,通常有两种方法:人工机械去除或通过对所捕集物质加热进行液化。第二种方法的好处是不需要人力,但仍然需要时间和耗能。我们的自身经验告诉我们您可以利用这类粘结剂所需的低温冷却,实现快速捕集以完成清除和清洁,这种方式深受我们客户的欢迎。

至此,我希望本文给您提供了有关真空烧结炉的一些使用信息。如果您还没有阅读关于脱脂和烧结的第一篇文章和关于真空烧结炉重要特征的第二篇文章,那么请抓紧时间阅读,弥补这部分知识缺口! 包含更多内容的第四篇文章即将推出!

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