Published on 10/9/2017
Categories: Applications

完美真空烧结分步讲解#4

完美真空烧结分步讲解#4

我们已进展到这一步! 这是我们有关真空烧结工艺文章的最后一部分。在第一部分中,我介绍了脱脂和烧结这两个处理步骤。在第二部分中,我通过分析热区、气流和装卸操作等具体内容,重点介绍了脱脂烧结真空炉。在第三部分中,我介绍了粘结剂和粘结剂去除技术,并让您重点关注粘结剂冷凝器的特点。现在,我们将继续介绍下一个也是最后一个步骤。通过冷凝器后,由工艺气体抽吸出的粘结剂残留物会出现什么情况?

主泵和粘结剂残留物:接下来会怎样?

在通过冷凝器后,泵浦气体会到达主泵。这会造成两种问题:一种与粘结剂解离的任何残留物有关,另一种涉及工艺气体本身的任何反应活性。

关于第一点,部分粘结剂解离残留物到达泵内并不令人意外,因此不应认为冷凝器未发挥作用。重点在于:对于任何物质而言,蒸气压力都与每一个温度相关联,或者说蒸汽压力与该温度下存在的同一物质的固相或液相达成平衡。因此,即使是完美的冷凝器,也不会在排放口处形成粘结剂残留物分压低于这些物质在冷却冷凝器的水温下的蒸汽压力。

理论上,通过使用类似于工业排放收集塔所用的那类过滤,可以进一步减少这些残留物。在这种情况下,它们被称为湿法捕集物质。然而,在实践中,这种解决办法的成本太高,这不仅是指必须在真空下运行的收集塔,必须在气体到达泵之前完成气体过滤,而是因为还需要一种能够不引起真空室反扩散问题的流体,而这种流体因为粘结剂的残留物污染而不得不定期更换。

由于这些原因,人们通常倾向于从主泵入手,要么尝试避免粘结剂在泵中凝结,要么确保泵可以清洗。在现实中,我们看到一些用户可以接受在泵损坏时需要更换或修理,因而决定采用价格较为低廉的泵。但总体而言,设计出并非如此极端的解决方案是可能的。

如何避免泵中的粘结剂凝结?

要避免主泵设备中出现粘结剂凝结,我们首先要问的问题是:为什么粘结剂没有在冷凝器中凝结而在泵中凝结呢? 原因很简单:因为泵中存在压缩,而压缩有利于蒸汽的凝结。基于这一点我们可以得出两种合理的解决办法:限制压缩,或通过同时改变另一个参数,即温度,来抵消压缩所产生的凝结。

在限制压缩方面,旋转泵的气镇技术已广为人知:在实践中,在从泵中所抽出气体的压缩阶段,一个阀门打开以从外部吸入空气或另一种气体,使泵排气阀能够开启,而不会对抽出的气体形成压缩,因此不会造成所含任何蒸汽的凝结。

关于温度,一个顺理成章的解决办法就是降低所捕集材料的温度。但是,要达到低于工业冷却器通常达到数值以下的温度,所需的成本过于高昂。而更容易的做法是改用在更高温度下运行的旋转泵,特别是因为这些泵的价格通常比较低廉。事实上,在打算使用真空系统而又对烧结问题不够了解的情况下,人们倾向于使用性能和最终真空度水平均较高的泵。然而,为了实现这一效果就必须限制油蒸气的反扩散,因此泵必须在低温条件下运行。但这种做法会促使来自粘结剂残留物的蒸气发生凝结,因而污染油并损坏泵。这就给您带来了一个明显的悖论:在较高温度下运行但最终真空度较差的那些较低档的泵设备更适合于这一过程,并且在这些工作条件下使用寿命更长。

但是,在探求能否通过定期清洗泵来避免问题的过程中,我们的视角从普通的旋转泵转向了干式泵。虽然这两种泵都不可避免地受到凝结问题影响,但至少它们都不含油,而油可能会被污染。此外,各制造商都专门生产了为清洗转子而可以拆卸的泵型,或者更简单的方案是采用专为烧结应用而适当设计的清洗套件,使泵能够在不拆卸的情况下进行清洗,而且显然也不会造成损坏。

我希望本文到目前为止的内容对您有所帮助,并令您满意。接下来,我将重点探讨另外两点内容:烧结炉内的高真空和压力。

到目前为止您是否喜欢这篇文章?

在继续进行之前,请按下面的按钮,通过领英页面关注我们!

烧结炉和高真空

虽然有客户要求我们提供能够在高真空条件下(即1E-3毫巴和1E-6毫巴之间)运行的烧结炉,但我们仍认为这一领域的应用相当有限。

有些人担心某些材料对氧残留物特别敏感,比如钛。然而,鉴于工艺的主要部分是在分压下进行,通过我们前面提到的清洗效果,使用扩散泵在实际操作中转变为在工艺开始前进行高真空清洗,因此可用简短的惰性气体(通常为2或3)清洗程序有效取代,从而简化了系统。

烧结炉和HIP工艺

通常,烧结炉不需要在压力下工作,除非需要轻微的过压使气流不经过真空泵,或者您不想在同一次循环内对烧结件进行回火。

最典型的例外情形是,您预期会出现与烧结材料密度有关的问题,因此希望在烧结后立即选择HIP热等静压)工艺。在这种情况下,根据不同的应用,通常可以使用30至150巴之间的压力,这大大增加了系统的成本。

一如既往,我希望这篇文章能对您有所帮助。不过,为了能够对真空烧结有一个全面了解,请阅读关于脱脂和烧结的第一篇文章。然后继续阅读有关真空烧结炉的第二篇文章,以及关于粘结剂去除的第三篇文章。

如果您对于真空炉烧结有任何问题,我将非常乐于为您提供帮助。欢迎随时提问! 您的任何问题都有助于加深我们对真空烧结的认知,并可用于探索这一议题中我们尚未探讨过的方面。

就这一点而言,我有一个问题提给您。在前面的讨论中,我们研究了采用惰性工艺气氛(通常是真空、氩或氮气)的真空炉。那么,假设真空炉需要含有氢气等易燃气体的气氛,那会是什么情况? 您对于这一选项的优点、附加价值或缺点有什么看法? 我想要加深对这一话题的了解。如果您有实际经验,欢迎告诉我您的意见。请在下面的评论部分写下您的意见。

下载免费电子书

下载真空烧结免费指南,获取有关热处理工艺的深入洞见,以提升您的产品质量。
了解真空烧结的卓越品质和灵活性如何能让粉末金属金属注射成型(MIM)、3D打印和其他类似技术大获裨益。

See also

完美真空烧结分步讲解#3

如何脱脂以生产出无缺陷零件? 本文将从一个有趣的视角探讨粘结剂和脱脂技术。

完美真空烧结分步讲解#2

您是否在为真空烧结炉的某些难题寻找解决方案? 以下为您提供了关于热区、气流和炉箱问题的答案。

完美真空烧结分步讲解#1

是否选择在同一炉内进行真空脱脂和烧结取决于多个因素。我们将作深入探讨!

You are the reader number 10,442.

Comments

Previous article

Previous article

Euro PM2017: powder metallurgy seen up close

Next article

Perfect vacuum sintering step by step #3

Next article

Would you like to see a particular topic covered on this blog?

If you have an idea for an article or just have a question for us, we will be pleased to listen.