一种用于3d打印的管式真空炉装置及控制系统的制作方法

1.本发明涉及真空炉技术领域，尤其是涉及一种用于3d打印的管式真空炉装置及控制系统。


背景技术：

2.真空炉即在炉腔这一特定空间内利用真空系统(由真空泵、真空测量装置、真空阀门等元件经过精心组装而成)将炉腔内部分物质排出，使炉腔内压强小于一个标准大气压，炉腔内空间从而实现真空状态，这就是真空炉。一般是在金属罩壳或石英玻璃罩密封的炉膛中用管道与高真空泵系统联接。现有的真空炉装置多采用石英管，但石英管存在多处不足，石英管存在使用寿命短，易损坏，拆卸不方便，操作复杂，密封效果不好，维护成本高，并且用途单一，没有全自动程序控制系统，往往需要多人合作完成，浪费人力资源，进行降温时冷却速度慢，劳动效率低。
3.因此，我们有必要提供一种用于3d打印的管式真空炉装置及控制系统来解决现有技术中存在的问题。


技术实现要素：

4.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例，在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
5.鉴于上述和/或现有技术中管式真空炉装置使用时所存在的问题，提出了本发明。
6.因此，本发明所要解决的技术问题是管式真空炉装置使用寿命短，易损坏，拆卸不方便，操作复杂，密封效果不好，维护成本高，没有全自动程序控制系统，往往需要多人合作完成，浪费人力资源，进行降温时冷却速度慢，劳动效率低的问题。
7.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种用于3d打印的管式真空炉装置，包括箱体，所述箱体内部设有真空胆，所述真空胆采用合金法兰水冷式管体焊接组成，所述真空胆内设有炉膛，所述炉膛采用多晶氧化铝纤维拼装组成；所述炉膛外侧设有硅碳棒，所述硅碳棒均匀固定于炉膛四周环形加热；所述真空胆的一端设有炉门，所述炉门的内侧设置有保温炉塞，所述保温炉塞由若干个隔热堵头组成，所述炉门的外侧延伸出来的真空圆管上设有真空放气阀；所述真空胆外设有炉框架，所述炉框架通过螺栓与所述箱体连接，所述箱体上设置有自动控制显示屏。
8.作为本发明所述用于3d打印的管式真空炉装置的一种优选方案：所述真空胆上设置有真空进气管道，所述真空进气管道与真空泵通过波纹管连接。
9.作为本发明所述用于3d打印的管式真空炉装置的一种优选方案：所述真空胆外设有双风冷炉壳，所述双风冷炉壳与冷风组件连接，所述双风冷炉壳设置在所述炉框架上。
10.作为本发明所述用于3d打印的管式真空炉装置的一种优选方案：所述炉门上设有法兰锁紧单元，所述法兰锁紧单元内设有密封圈。
11.本发明的有益效果：通过采用合金法兰水冷式管体及多晶氧化铝纤维炉膛及硅碳棒的加热方式及定向通风处理组成的真空炉装置，具有安全可靠、操作简单、控温精度高、保温效果好、温度范围大、炉膛温度均匀性高等特点且可选配气氛、抽不同真空炉型，并且外形美观大方，检修方便，维护成本低，使用寿命更长，不易损坏，拆卸方便使用过程中更加方便稳定可靠，设备配备有快速降温装置，能够大大提高生产效率。
12.鉴于管式真空炉装置使用效率还能进一步提高的问题，提出了一种控制系统。
13.为解决上述技术问题，本发明还提供如下技术方案：包括上述实施例任一所述的用于3d打印的管式真空炉装置，以及，包括温控组件、真空组件、互锁组件，所述真空组件包括真空电磁阀、真空压力表、真空泵、真空放气阀、法兰锁紧单元、真空放气阀组成；所述温控组件包括温度传感器、控制器、硅碳棒、温控仪表、冷风组件。
14.作为本发明所述控制系统的一种优选方案，其特征在于：所述互锁组件包括故障模块、报警模块、启停模块与控制器，所述故障模块与所述启停模块及所述控制器电连接，所述报警模块与所述控制器及所述显示屏电连接。
15.作为本发明所述控制系统的一种优选方案，其特征在于：所述温控组件、所述真空组件及所述互锁组件通过信号线与所述显示屏电连接，所述显示屏内还包括电热传感器、空气开关模块、时间继电器、电阻模块、电源开关、信号收发模块、传感器通讯模块、存储模块、数据监测模块、电阻真空计，所述电热传感器、所述数据监测模块、所述存储模块与所述空气开关模块及所述电阻模块电连接；所述时间继电器、所述传感器通讯模块及所述信号收发模块电连接，所述存储模块、所述电阻真空计及所述控制器及所述电源开关电连接。
16.本发明的另一有益效果：采用集成化显示屏及全自动程序控制，一键启动，全程无需人工干预，到点取料即可，傻瓜式操作，对操作人员无要求。在控制系统中增设互锁装置有以下好处，如果由于某一部件出现问题或操作问题，就会导致数据无法到达设定数据，系统就无法往下进行，避免了无人值守状态下，而导致烧结工艺失败；这样能够有效保证每次烧结工艺重复的稳定性能。另外，管式真空炉装置上配备有电阻真空计，并和控制系统做的有互锁系统；如果运行中真空度达不到，设备不会进行加热，防止工件氧化，性能更加可靠。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
18.其中：
19.图1为本发明提供的一种实施例所述用于3d打印的管式真空炉装置及控制系统的整体示意图；
20.图2为本发明提供的一种实施例所述用于3d打印的管式真空炉装置及控制系统的真空胆结构示意图；
21.图3为本发明提供的一种实施例所述用于3d打印的管式真空炉装置及控制系统的炉门结构示意图；
22.图4为本发明提供的一种实施例所述用于3d打印的管式真空炉装置及控制系统的
控制系统组件示意图。
23.附图标记：101、箱体；102、真空胆；103、炉膛；104、硅碳棒；105、炉门；107、双风冷炉壳；108、炉框架；109、保温炉塞；110、隔热堵头；111、真空放气阀；112、真空进气管道；113、真空泵；600、冷风组件；700、法兰锁紧单元；300、温控组件；400、真空组件；500、互锁组件；301、控制器；302、真空电磁阀；303、真空压力表；305、温控仪表；304、温度传感器；501、故障模块；502、报警模块；503、启停模块；200、显示屏；201、电热传感器；202、空气开关模块；203、时间继电器；204、电阻模块；205、电源开关；206、信号收发模块；207、传感器通讯模块；208、存储模块；209、数据监测模块；210、电阻真空计。
具体实施方式
24.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
25.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
26.其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
27.再其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
28.实施例1
29.参照图1～3，本发明第一个实施例，该实施例提供了一种用于3d打印的管式真空炉装置，包括，包括箱体101，所述箱体101内部设有真空胆102，所述真空胆102采用合金法兰水冷式管体焊接组成，所述真空胆102内设有炉膛103，所述炉膛103采用多晶氧化铝纤维拼装组成；所述炉膛103外侧设有硅碳棒104，所述硅碳棒104均匀固定于炉膛103四周环形加热；所述真空胆102的一端设有炉门105，所述炉门105的内侧设置有保温炉塞109，所述保温炉塞109由若干个隔热堵头110组成，所述炉门105的外侧设有延伸出来的真空圆管上设有真空放气阀111；所述真空胆102外设有炉框架108，所述炉框架108通过螺栓与所述箱体101连接，所述箱体101上设置有自动控制显示屏200。具体的，采用全新设计的全密封模块式壳体，合理的结构设计可使炉壳对各个密封点(炉门105、气路接口)进行定向通风处理，可确保使用的双重安全性；全新的外观更加美观，操作更加方便、安全可靠；管式真空炉装置里硅碳棒104加热功率为15kw(380v)，可加热到1200℃，另外管式真空炉装置上的空气开关模块202采用的电流为63a，炉膛103使用尺寸为φ200x360mm，在真空炉装置内设有温度传感器304，用来实时记录炉膛103内的温度，另外在真空炉外设置电阻真空计210，对真空炉内的真空度实时监测，通过采用合金法兰水冷式管体的真空胆102可以把真空度控制在≦0.1pa，针对真空炉装置中的温控系统，通过模块之间的控制使得控制精度误差达到
±
0.1℃，提高了工艺的精确度，关于控温采用30段程序控温pid调节的方式，可以根据不同工艺要求多方式调节。所述真空胆102上设置有真空进气管道112，所述真空进气管道112与真
空泵113通过波纹管连接。采用波纹管是为了保证真空胆102内的真空压力更准确，真空胆102装置产生的尾气直接排出室外。所述真空胆102外设有双风冷炉壳107，所述双风冷炉壳107设置在所述炉框架108上。为了保证真空胆102内的真空压力纯度，所述炉门105上设有法兰锁紧单元700，所述法兰锁紧单元700内设有密封圈。为了增快炉膛103的降温速度，在所述双风冷炉壳107与冷风组件600连接，通过风冷的方式进行快速降温。
30.其中，管式真空炉装置的结构特点及应用范围包括：(1)采用全新设计的全密封模块式壳体，合理的结构设计可使炉壳对各个密封点(炉门105、气路接口)进行定向通风处理，可确保使用的双重安全性；全新的外观更加美观，操作更加方便、安全可靠；(2)真空胆102采用高温合金法兰水冷式管体满焊结构；且内壁经过精细抛光，真空更容易达到，真空环境更加洁净；相对于市场上的的真空热处理炉，具有真空胆102使用寿命长、安全可靠、密封圈使用寿命长等优势；(3)炉门105采用304不锈钢法兰，保温炉塞109采用高温合金制作而成的隔热堵头110，合理的保温层结构设计保证炉门105的安全温度；(4)采用高纯多晶氧化铝纤维拼装式炉膛103；表面涂有进口高温氧化铝涂层，可以有效提高加热效率且炉膛103不易开裂；采用国外先进的真空吸附炉膛103成型技术，把硅碳棒104均匀固定于炉膛103圆周环形对辐射加热；一体式真空吸附成型炉膛103密度高、保温好、不易蹿火；能有效保证炉膛103的恒温区和温场均匀度；(5)设备内置真空系统采用一台直联泵vrd-16系列、真空电磁阀302、真空压力表303、真空放气阀111、真空管路等，并留有充气接口。为减少炉体振动，真空管道与真空泵113的连接采用金属波纹管，真空测量可选装电阻真空计210测量；该真空系统只需3-5min即可达到1pa左右的工作真空度；
31.该装置真空胆102采用高温合金管，相比市场上的石英管结构，使用寿命更长，不易损坏，拆卸方便；放置基板更加省事；该装置的使用空间大；有效使用空间长度为360mm，可放置2个φ150-180mm的基板或3-4个φ100的基板；处理量相比石英结构的大大提升，处理成本大大降低；真空胆102采用焊接式法兰，相比于石英管要装卸法兰过程中要求经验十足的要求，高温合金管使用过程中更加方便稳定可靠；
32.真空炉装置上配备有电阻真空计210和控制系统组成有互锁系统；如果运行中真空度达不到，设备不会进行加热，防止工件氧化，性能更加可靠；相比于石英管结构，管内真空度是否能够达到，是否漏气一直无法判断，只能盲烧；做出来的工件经常会不定时氧化；该装置配备有快速降温装置，能够大大提高生产效率。
33.使用时，开启空气开关模块202及电源开关205；仪表灯亮；把内堵头装入真空胆102内部，随后装入炉框架108，用坩埚钳或手(佩戴隔热厚手套)把基板放到炉框架108上，随后装入隔热堵头110；(装入真空胆102内部的物料需要保持洁净，不得附着异物)；关好炉门105并把炉门105的锁扣压紧；点击显示屏200上自动运行，即可；当工艺完成，运行按钮会自动复位灰色；打开炉门105，用坩埚钳或手(佩戴隔热厚手套)取出外隔热堵头110后取出物料。
34.综上，以上实施例对真空炉装置的具体材料和大小不做限制，可以根据具体要求使用场景做改变。
35.实施例2
36.参照图4，本发明第二个实施例，与上个实施例不同的是，该实施例提供了一种控制系统，解决了管式真空炉装置智能化控制效率可以进一步提高的问题，其包括上述任一
实施例所述的用于3d打印的管式真空炉装置，以及，包括温控组件300、真空组件400、互锁组件500，所述真空组件400包括真空电磁阀302、真空压力表303、真空泵113、法兰锁紧单元700、真空放气阀111组成；所述温控组件300包括温度传感器304、控制器301、硅碳棒104、温控仪表305、冷风组件600。所述互锁组件500包括故障模块501、报警模块502、启停模块503与控制器301，所述故障模块501与所述启停模块503及所述控制器301电连接，所述报警模块502与所述控制器301及所述显示屏200电连接。所述温控组件300、所述真空组件400及所述互锁组件500通过信号线与所述显示屏200电连接，所述显示屏200内还包括电热传感器201、空气开关模块202、时间继电器203、电阻模块204、电源开关205、信号收发模块206、传感器通讯模块207、存储模块208、数据监测模块209、电阻真空计210，所述电热传感器201、所述数据监测模块209、所述存储模块208与所述空气开关模块202及所述电阻模块204电连接；所述时间继电器203、所述传感器通讯模块207及所述信号收发模块206电连接，所述存储模块208、所述电阻真空计210、所述控制器301及所述电源开关205电连接。具体的，当真空炉装置发生故障时，不论温控组件300还是真空组件400或互锁组件500中的任何一个发生故障，这时故障模块501就会发送指令到控制器301，控制器301启动报警模块502发出警报，这时数据互锁组件500就会导致数据无法到达设定数据，系统就无法往下进行，显示屏200具备可触摸的功能，通过在显示屏上对自动程序参数的设定可以使控制系统控制整个真空炉装置的运行同时也对真空炉装置的各项数据进行监控，比如：快冷温度、真空设定值、真空泵113停止时间、排气阀停止时间，当数据监测模块209监测到设定的预设值未达到或者超出时就会启动数据互锁组件500的保护系统，预先设定好的数据系统就不会继续运行，同时会把故障信息通过信号收发模块206传送到工作人员终端，工作人员会对相应的故障进行精准维修或更换，省去了排查故障原因的时间，提高了工作效率。例如：系统自动按照设定程序运行：先启动真空泵113，等到真空度小于设定值时启动加热，加热一直到设定温度并保温设定时间，然后停止加热自然冷却，冷却到设定温度进行快速冷却，快冷到设定时间停止快冷打开排气阀，完成一个工作循环。为了方便工作人员对历史的数据进行查看，存储模块208会把每天的运行数据进行存储，存储模块208可查阅最近时间的10000条数据，如果超过10000条的数据存储模块208会自动删除比第10000条时间更长的数据，不会出现存储模块208内存满的情况，确保无人值守状态下，设备运行有据可查。综上，通过对真空炉装置设置安装控制系统，实现了真空炉装置的智能化的操作，通过模块与传感器的配合可以让真空炉装置自主运行。不需要人工控制也可直接自主控制，提高了管式真空炉装置的自主性。通过设置控制器301及电阻真空计210和控制系统做的有互锁系统，提高了管式真空炉装置运行的安全性，同时满足不同环境不同场景的应用，增加了控制系统的适应性，被高校、科研院所、工矿企业广泛用于3d打印行业的齿科、骨科等钛及钛合金材质的真空无氧化退火、回火、还原、时效热处理、钎焊等热处理工艺工作选用。
37.重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本技术的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目
或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
38.此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。
39.应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
40.应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种用于3d打印的管式真空炉装置，包括箱体(101)，其特征在于，所述箱体(101)内部设有真空胆(102)，所述真空胆(102)采用合金法兰水冷式管体焊接组成，所述真空胆(102)内设有炉膛(103)，所述炉膛(103)采用多晶氧化铝纤维拼装组成；所述炉膛(103)外侧设有硅碳棒(104)，所述硅碳棒(104)均匀固定于炉膛(103)四周环形加热；所述真空胆(102)的一端设有炉门(105)，所述炉门(105)的内侧设置有保温炉塞(109)，所述保温炉塞(109)由若干个隔热堵头(110)组成，所述炉门(105)的外侧延伸出来的真空圆管上设有真空放气阀(111)；所述真空胆(102)外设有炉框架(108)，所述炉框架(108)通过螺栓与所述箱体(101)连接，所述箱体(101)上设置有自动控制显示屏(200)。2.根据权利要求1所述的用于3d打印的管式真空炉装置，其特征在于：所述真空胆(102)管上设置有真空进气管道(112)，所述真空进气管道(112)与真空泵(113)通过波纹管连接。3.根据权利要求2所述的用于3d打印的管式真空炉装置，其特征在于：所述真空胆(102)外设有双风冷炉壳(107)，所述双风冷炉壳(107)与冷风组件(600)连接，所述双风冷炉壳(107)设置在所述炉框架(108)上。4.根据权利要求1所述的用于3d打印的管式真空炉装置，其特征在于：所述炉门(105)上设有法兰锁紧单元(700)，所述法兰锁紧单元内(700)设有密封圈。5.一种控制系统，其特征在于：包括权利要求1-4任一所述的用于3d打印的管式真空炉装置，以及，包括温控组件(300)、真空组件(400)、互锁组件(500)，所述真空组件(400)包括真空电磁阀(302)、真空压力表(303)、真空泵(113)、法兰锁紧单元(700)、真空放气阀(111)组成；所述温控组件(300)包括温度传感器(304)、控制器(301)、硅碳棒(104)、温控仪表(305)、冷风组件(600)。6.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于：所述互锁组件(500)包括故障模块(501)、报警模块(502)、启停模块(503)与控制器(301)，所述故障模块(501)与所述启停模块(503)及所述控制器(301)电连接，所述报警模块(502)与所述控制器(301)及所述显示屏(200)电连接。7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于：所述温控组件(300)、所述真空组件(400)及所述互锁组件(500)通过信号线与所述显示屏(200)电连接，所述显示屏(200)内还包括电热传感器(201)、空气开关模块(202)、时间继电器(203)、电阻模块(204)、电源开关(205)、信号收发模块(206)、传感器通讯模块(207)、存储模块(208)、数据监测模块(209)、电阻真空计(210)，所述电热传感器(201)、所述数据监测模块(209)、所述存储模块(208)与所述空气开关模块(202)及所述电阻模块(204)电连接；所述时间继电器(203)、所述传感器通讯模块(207)及所述信号收发模块(206)电连接，所述存储模块(208)、所述电阻真空计(210)及所述控制器(301)及所述电源开关(205)电连接。

技术总结
本发明公开了一种用于3d打印的管式真空炉装置及控制系统，其包括，箱体、真空胆，真空胆采用合金法兰水冷式管体焊接组成，真空胆内设有炉膛，炉膛采用多晶氧化铝纤维拼装组成；炉膛外侧设有硅碳棒，硅碳棒均匀固定于炉膛四周环形加热；真空胆的一端设有炉门，炉门的内侧设置有保温炉塞，保温炉塞由若干个隔热堵头组成，炉门的外侧延伸出来的真空圆管上设有真空放气阀；炉体上设有炉框架，炉框架通过螺栓与箱体连接，箱体上设置有自动控制显示屏。本发明在3d打印的管式真空炉装置上设置控制系统，具有安全可靠、操作简单、控温精度高、保温效果好、温度范围大、炉膛温度均匀性高特点，使操作控制更加精准，工艺更加精确，更加节省人力。力。力。


技术研发人员：唐飞
受保护的技术使用者：南京铖联激光科技有限公司
技术研发日：2023.07.07
技术公布日：2023/10/15