CN102086500A - 一种真空离子渗碳装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种渗碳装置，特别涉及一种真空离子渗碳装置，其特征在于主要包括以下六个部分：加热室、过渡室、油淬室、液压机械传动系统、高温加热器、真空系统。与现有技术相比较，本发明具有如下特点：加热室、过渡室、油淬室为卧式结构；石墨碳棒加热，加热速度快，温度均匀，使用寿命长；脉冲偏压源，提供高稳定的强渗电源；可实现气淬；油淬；真空退火；真空回火等多种工艺过程。由于离子渗碳时的工作压力只是大气压的几百分之一，而且是在需要渗碳时才导入渗碳气体，故气体的消耗量非常少。又由于处理周期的缩短，故可节电。由于排放的气体基本上是氢气，所以是无公害的。而且，其量很微小，故安全也有保障。
Description
技术领域
本发明涉及一种渗碳装置，特别涉及一种真空离子渗碳装置。
背景技术
目前国内外采用的先进渗碳装置主要有：气体渗碳装置和真空渗碳装置。真空渗碳克服了气体渗碳的某些缺点，真空离子渗碳是甚前优于气体渗碳和真空渗碳的一种渗碳技术。它是在真空炉内利用电阻热源的作用，先把工件加热到渗碳温度后，再向炉内通入渗碳气体，并在工件(阴极)和阳极之间施加直流电压，使气体电离，产生辉光放电实现渗碳的。
在普通离子氯化设备中，即使耗费大功率.单靠离子轰击加热，欲使工件达到渗碳温度是不可能的，即必须依靠有外加热源的真空炉才能实现。
目前的渗碳设备具有以下缺点：渗碳速度慢、渗层不容易控制、渗碳均匀性不好、产生脱碳层、炉膛利用率不高、热处理变形大、被处理表面粗糙暗淡、渗碳效率不高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种渗碳速度快、渗层容易控制、渗碳均匀性好、不产生脱碳层、炉膛利用率高、热处理变形小、被处理表面洁净光亮、渗碳效率高的真空离子渗碳装置。
为解决上述技术问题，所述的真空离子渗碳装置，其特征在于主要包括以下六个部分：
加热室：加热室由高温加热器、保温层、等离子体发生装置，料架托盘，测量热电偶组成，其有效加工区域Φ800×900mm，装炉总容量400kg，设计的最高加热功率100kW，等离子体电源功率50Kw，最高加热温度1050℃；
过渡室：过度室主要包括中间门、炉门、冷搅拌器、气流倒向装置；
油淬室：油淬室主要包括油搅拌器、油加热器、淬火油和往返于过度到和油淬室的进料车；
液压机械传动系统；
高温加热器；
真空系统：该设备极限真空度为6.7Pa，为缩短达到极限真空的时间，采用2X-30机械旋片泵和ZJB-300罗茨泵组成真空机组。
所述液压机械传动系统的全部控制过程包括中间门的开启和关闭；料车的上升和下降以及在气淬、液淬位置的停止动作；风搅拌器的启动和关闭；油搅拌器的启动和关闭；工件在加热室的放置和退出，这些控制过程均由液压站来完成。
与现有技术相比较，本发明具有如下特点：
1、加热室、过渡室、油淬室为卧式结构(也可立式)；
2、石墨碳棒加热，加热速度快，温度均匀，使用寿命长；
3、脉冲偏压源，提供高稳定的强渗电源；
4、可实现气淬；油淬；真空退火；真空回火等多种工艺过程。
附图说明
图1为本发明真空离子渗碳装置的结构示意图。
图中：1.加热室，2.过渡室，3.油淬室，4.液压机械传动系统，5.高温加热器，6.真空系统。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示的真空离子渗碳装置，主要包括以下六个部分：
加热室：加热室由高温加热器、保温层、等离子体发生装置，料架托盘，测量热电偶组成，其有效加工区域Φ800×900mm，装炉总容量400kg，设计的最高加热功率100kW，等离子体电源功率50Kw，最高加热温度1050℃；
过渡室：过度室主要包括中间门、炉门、冷搅拌器、气流倒向装置；
油淬室：油淬室主要包括油搅拌器、油加热器、淬火油和往返于过度到和油淬室的进料车；
液压机械传动系统；
高温加热器；
真空系统：该设备极限真空度为6.7Pa，为缩短达到极限真空的时间，采用2X-30机械旋片泵和ZJB-300罗茨泵组成真空机组。
所述液压机械传动系统的全部控制过程包括中间门的开启和关闭；料车的上升和下降以及在气淬、液淬位置的停止动作；风搅拌器的启动和关闭；油搅拌器的启动和关闭；工件在加热室的放置和退出，这些控制过程均由液压站来完成。
与现有技术相比较，本发明具有如下特点：
1、加热室、过渡室、油淬室为卧式结构(也可立式)；
2、石墨碳棒加热，加热速度快，温度均匀，使用寿命长；
3、脉冲偏压源，提供高稳定的强渗电源；
4、可实现气淬；油淬；真空退火；真空回火等多种工艺过程。
由于它是在真空中加热，并有高能离子的轰击，致使被处理件表面洁净与活化，再加上渗碳气体由于热分解与电离的双重作用，并在直流脉冲电场的作用下，使得工件表面附近的空间在短时间内就形成高的碳离子浓度区，从而加速了碳向工件的渗入与扩散，大大缩短渗碳时间。例如880℃，1h的离子渗碳就可获得0.6mm深的硬化层，同常规气体渗碳相比，可以缩短约50％的时间。
由于工作气氛气压，放电电流密度、渗碳气体的流量及导入时间以及点燃辉光等都可以按需要预先设定并调节，因而能准确控制渗层。例如，通过调节放电电流密度值，就可以很容易控制表面碳浓度及硬化层深度。
工件的狭缝、小孔等部位，用等离子渗碳就可获得均匀渗碳层。例如对Φ1×10mm的小孔也可得到均匀的渗碳层。还有，质量与表面不同的工件，易可同炉处理。同一炉内渗碳结果的波动非常小。
由于离子渗碳是在无氧的真空条件下进行的，故不产生脱碳层；也不出现黑色组织。因此工件的耐磨性及疲劳强度就较常规渗碳的高。
真空离子渗碳时，工件之间可以5mm的间隙紧密排放。可见它与常规气体渗碳具有大致相同的高的炉膛利用率。
由于真空离子渗碳是在真空下主要靠电阻辐射加热的，所以加热均匀。加上在渗碳过程中辉光均匀地包复着整个工件表面，因而热应力小，变形小，与真空热处理具有同样小的变形量。另外，由于离子渗碳渗速高，要取得同样硬化层就可以在较低的温度下处理，其变形量会进一步减少。
因为它是在真空中加热，加上离子的轰击清洗作用，使工件表面的氧化物得以除去，而在处理过程中又不会出现表面氧化脱碳层，因此工件渗碳淬火后可以得到洁净的表面。工件热处理后的机加工量也可大大减少。
所谓渗碳效率η，可用下式表证：
对常规的发生炉气式或滴注式气体渗碳，η＜20％，而真空离子渗碳的η值高达55％。
渗碳和淬火等一连串程序能够在同一装置内集中进行，很容易实现连续化与自动生产。由于是内热式真空炉，炉壳有水冷却，故无热量向四周放散，作业环境比常规渗碳法好得多。也无爆炸等事故产生。故可安放在流水线上。
由于离子渗碳时的工作压力只是大气压的几百分之一，而且是在需要渗碳时才导入渗碳气体，故气体的消耗量非常少。又由于处理周期的缩短，故可节电。由于排放的气体基本上是氢气，所以是无公害的。而且，其量很微小，故安全也有保障。
Claims (2)
1.一种真空离子渗碳装置，其特征在于主要包括以下六个部分：
加热室(1)：加热室(1)由高温加热器、保温层、等离子体发生装置，料架托盘，测量热电偶组成，其有效加工区域Φ800×900mm，装炉总容量400kg，设计的最高加热功率100kW，等离子体电源功率50Kw，最高加热温度1050℃；
过渡室(2)：过度室(2)主要包括中间门、炉门、冷搅拌器、气流倒向装置；
油淬室(3)：油淬室(3)主要包括油搅拌器、油加热器、淬火油和往返于过度到和油淬室的进料车；
液压机械传动系统(4)；
高温加热器(5)；
真空系统(6)：该设备极限真空度为6.7Pa，为缩短达到极限真空的时间，采用2X-30机械旋片泵和ZJB-300罗茨泵组成真空机组。
2.根据权利要求1所述的真空离子渗碳装置，其特征在于：所述液压机械传动系统的全部控制过程包括中间门的开启和关闭；料车的上升和下降以及在气淬、液淬位置的停止动作；风搅拌器的启动和关闭；油搅拌器的启动和关闭；工件在加热室的放置和退出，这些控制过程均由液压站来完成。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN102312064A (zh) * | 2011-08-31 | 2012-01-11 | 太仓市华瑞真空炉业有限公司 | 一种油淬气冷真空炉 |
| CN102392261A (zh) * | 2011-10-24 | 2012-03-28 | 上海涌真机械有限公司 | 用于提高软磁材料磁性能的双真空退火装置及工艺 |
| CN110699632A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-01-17 | 中国航发中传机械有限公司 | 一种9310钢螺旋锥齿轮的渗碳方法 |
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2009
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