CN103436839B - 一种滚筒式机械能助渗箱式电阻炉 - Google Patents

Abstract

本发明一种滚筒式机械能助渗箱式电阻炉，包括箱式电阻炉、拖板、机械滚动装置；所述的箱式电阻炉顶部设置有炉门；所述的拖板可以带动左侧轴承座、左侧转盘左右自由移动；所述的机械滚动装置包括转盘、渗剂、轴承座、带减速器的电机、滚筒；所述的转盘有两个，分别设置在滚筒两侧；所述轴承座有两个，其设置在箱式电阻炉炉体外；所述的滚筒通过凸缘固定在转盘上，滚筒内含有渗剂、介质球、工件、工件支撑杆、固定支撑架、活动支撑架；所述固定支撑架设置在滚筒筒底；所述活动支撑架设置在滚筒筒盖上。本发明滚筒进出炉方便，能有效控制渗层厚度及表面质量；还可以短时间内对工件表面进行机械能助渗金属处理，生产效率明显提高，节能降耗效果显著。

Description

一种滚筒式机械能助渗箱式电阻炉

技术领域

本发明涉及一种表面热处理装置，尤其涉及一种滚筒式机械能助渗箱式电阻炉。

背景技术

目前，固体粉末包埋渗金属方法是金属材料表面制备合金涂层的重要方法之一。固体粉末包埋渗金属工艺简单，可以处理各种复杂工件。它是一种伴随活性原子的产生、金属材料表面的吸收、渗入原子在基体金属的扩散过程，而形成的金属化合物涂层的技术。在传统固体粉末包埋渗金属工艺中，主要是通过热能激发产生金属活性原子，并向基体金属内部扩散，形成金属化合物涂层。也就说需要更高的温度和更长的保温时间，如固体粉末包埋渗硅、渗铜、渗锰等所需加热温度基本都在1000℃左右，保温时间在十几小时以上，这不仅耗能高、效率低，而且工件很容易发生变形、被氧化、脱碳等。

中国专利申请“一种加速制备合金涂层的方法”（专利公开号：CN1584102A）提供了一种在金属材料表面结合机械能振动产生冲击效应，制备合金涂层的方法。这种方法不仅克服了传统固体粉末渗金属工艺中加热温度高，保温时间长，能耗高等缺点，而且制备出含有弥散纳米氧化物的合金涂层。但是由于这种振动式机械能助渗设备冲击效应无法控制，所用介质球大，对表面冲击效应大，处理后的工件涂层表面粗糙，甚至出现近似圆形的凹陷，而后续加工又比较困难，不利于作为产品最终处理工艺。另外，该工艺设备只能处理小型工件，一定程度上限制了它的推广。中国专利申请“机械能助渗金属表面改性新技术”（专利公开号：CN1320717A）提供了一种滚动式机械能助渗技术，其方法是将渗剂、工件一起装入加热炉的滚筒内，借助渗剂粉末在滚筒内对工件表面的撞击、摩擦作用，增加了活性原子数量和工件表面空位，在400-600℃条件下，加热保温1-4小时就制备出金属间化合物涂层。但由于滚筒转速慢，冲击粉末颗粒小，产生的冲击效应小，所以机械能助渗效果有限，不能产生弥散纳米氧化物的合金涂层。总之，目前机械能助渗金属设备大多是改装而来，没有充分挖掘其潜能；其中冲击效应无法控制大大制约其发展，结果是不能通过设备来控制工件渗层的厚度与质量的。另外，现有机械能助渗设备不能充分利用渗剂，浪费资源；结构单一且不能自由装拆，工件装炉困难。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种滚筒式机械能助渗箱式电阻炉，它具操作使用方便，冲击效应可控和节能降耗的优点。

本发明是这样来实现的，一种滚筒式机械能助渗箱式电阻炉；在于提供一种结合了现有振动式和滚动式机械能助渗设备的优点的机械能助渗金属设备，解决现有的振动式机械能助渗设备无法处理大型工件和工件表面粗糙度大的问题，解决现有滚动式机械能助渗设备冲击效应小、操作复杂的问题；在于提供一种可以连续调节冲击效应大小的机械能助渗装置，解决了工件渗层厚度与质量的无法控制的问题，解决了现有机械能助渗设备无法工业化生产的问题；在于提供一种装炉方便的箱式电阻炉，解决了滚动式机械能助渗设备炉门开启关闭困难的问题；在于提供一种纯净的介质球，一方面解决了机械能不足的问题，另一方面解决了介质球污染工件的问题；在于提供了一种固定工件的方式，一方面解决了工件表面粗糙和工件易损坏的问题，另一方面解决了冲击效应大小不能控制的问题；在于提供一种脉冲式机械能助渗金属过程。

它包括减速电机、右侧轴承座、右侧转盘、滚筒、加热炉、砂封槽、炉门盖、耐火泥、左侧转盘、左侧轴承座、拖板、工件支撑杆、渗剂、固定支撑架、介质球、活动支撑架、左轴承和右轴承，其特征在于加热炉的顶部连有炉门盖，炉门盖和加热炉接触面处设有砂封槽，加热炉内设有滚筒，滚筒的左、右两侧面分别通过凸缘连接左侧转盘和右侧转盘，位于滚筒内从左向右依次设有耐火泥、活动支撑架和固定支撑架，活动支撑架和固定支撑架之间填充有渗剂，渗剂内均匀排布有若干个介质球，活动支撑架和固定支撑架上均连有工件支撑杆，左轴承的右端连接在左侧转盘上，位于加热炉外侧的左轴承的左端连接在左侧轴承座上，左侧轴承座的底部连接拖板，右轴承的左端连接右侧转盘上，位于加热炉外侧的右轴承的右端连接在减速电机上，位于加热炉外侧的右轴承上还连有右侧轴承座；工件支撑杆可以沿支撑架径向移动。

更进一步的技术方案是于炉门设置在箱式电阻炉顶部，炉门口设置有直角梯形砂封槽；

更进一步的技术方案是右侧转盘通过轴承与减速电机相连，左侧转盘通过轴与左侧轴承座相连并固定在拖板上，转盘上可以安装不同直径大小的滚筒；

更进一步的技术方案是滚筒通过凸缘与转盘连接，滚筒密封材料为耐火泥；

更进一步的技术方案是渗剂包含球状活化剂粉、球状填充剂粉和待渗金属粉，渗剂体积占滚筒体积10%-90%；

更进一步的技术方案是介质球为陶瓷球或者只含渗剂成分的合金球，直径控制在0.1mm-5mm之间，球料质量比控制在30：1-5：1之间，并且采用直径大小混搭的方式选择介质球；

更进一步的技术方案是工件支撑杆固定在支撑架上并可以沿径向自由调节和自由拆卸，其形状由工件形状确定；

更进一步的技术方案是减速电机为带有减速器的电机，并可以实现正反转，其输出转速为0-100r/min。

本发明的技术效果是：本发明可以大幅降低工件加热温度和保温时间，具有明显的高效节能降耗的作用和提高金属渗层质量的作用；采用本发明可以对大型重型工件的表面渗金属处理和提高工件表面质量；采用本发明可以多途径有效控制机械能大小，即冲击效应的大小；采用箱式电阻炉，并把炉门开设在炉顶，便于滚筒的进出炉，也便于大型重型工件的吊装；采用直角梯形砂封槽，方便炉门对中关闭；采用活动滚筒便于渗剂及工件的进出炉；采用根据不同工件的大小和冲击效应大小选择不同直径大小的滚筒可以大大节约渗剂，并得到合理的性能要求；采用的滚筒凸缘连接转盘，可以简化高温机械连接结构，延长使用寿命，也便于滚筒的装卸；采用球状活化剂粉、球状填充剂粉，一方面起到渗剂的效用，另一方面可以起到冲击效应，促进工件表面渗金属过程；通过调节渗剂体积占滚筒体积可以控制工件接触渗剂的时间，即脉冲式渗金属过程，可以使渗剂充分搅动和工件渗层内待渗金属的充分扩散，提高渗层成分均匀致密；采用纯净介质球，提供机械能的同时防止污染工件，而直径大小混搭的介质球冲击效果更好，表现出渗层更加致密；采用新型固定工件方式，一方面起到保护工件，防止工件与滚筒壁的碰撞的作用，另一方面，调节机械能的大小，即调节工件的受冲击效应的大小；采用不同的电机转速，可以得到不同性能要求的渗层；采用耐火泥作为密封材料既经济又实惠；采用轴承座设置在箱式电阻炉外，可以减轻温度对轴承的损耗和延长轴承的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的加装工件时的结构示意图。

图2为本发明的滚筒的结构示意图。

图3为本发明的右侧转盘的结构示意图。

在图中，1、减速电机2、右侧轴承座3、右侧转盘4、滚筒5、加热炉6、砂封槽7、炉门盖8、耐火泥9、左侧转盘10、左侧轴承座11、拖板12、工件支撑杆13、工件14、渗剂15、固定支撑架16、介质球17、活动支撑架18、左轴承19、右轴承。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明是这样来实现的，它包括减速电机1、右侧轴承座2、右侧转盘3、滚筒4、加热炉5、砂封槽6、炉门盖7、耐火泥8、左侧转盘9、左侧轴承座10、拖板11、工件支撑杆12、渗剂14、固定支撑架15、介质球16、活动支撑架17、左轴承18和右轴承19，其结构特点是加热炉5的顶部连有炉门盖7，炉门盖7和加热炉5接触面处设有砂封槽6，加热炉5内设有滚筒4，滚筒4的左、右两侧面分别设有左侧转盘9和右侧转盘3，左侧转盘9和右侧转盘3的结构相同，如图3所示，位于滚筒4内从左向右依次设有耐火泥8、活动支撑架17和固定支撑架15，活动支撑架17和固定支撑架15之间填充有渗剂14，渗剂14内均匀排布有若干个介质球16，活动支撑架17和固定支撑架15上均连有工件支撑杆12，在使用时，将工件13通过工件支撑杆12固定在渗剂14内，左轴承18的右端连接在左侧转盘9上，位于加热炉5外侧的左轴承18的左端连接在左侧轴承座10上，左侧轴承座10的底部连接拖板11，右轴承19的左端连接右侧转盘3上，位于加热炉5外侧的右轴承19的右端连接在减速电机1上，位于加热炉5外侧的右轴承19上还连有右侧轴承座2。所述的加热炉5为箱式电阻炉。所述的砂封槽6为直角梯形结构。所述的渗剂14包含球状活化剂粉、球状填充剂粉和待渗金属粉，渗剂体积占滚筒体积10%-90%。所述的介质球16为陶瓷球或者含渗剂成分的合金球，直径为0.1mm-5mm，球料质量比在30：1-5：1之间，并且采用直径大小混搭的方式选择介质球。所述减速电机1输出转速为0-100r/min。

在实施过程中：箱式电阻炉5加热温度设置在400-1000℃，便于在中低温、短时间内得到理想渗层，节约大量资源；轴承座设置在箱式电阻炉5体外，减轻温度对轴承的损耗和延长轴承的使用寿命；炉门7设置在箱式电阻炉5顶部，便于滚筒4的吊装；可以自由拆卸的滚筒4便于渗剂14和工件13的装入和取出；直角梯形砂封槽的设置便于炉门从上往下对中关闭；拖板11的左右移动便于滚筒4与转盘的装卸；转盘的构造设置便于不同直径大小的滚筒凸缘的配合连接，同时简化机械连接结构，降低加工难度；不同直径大小的滚筒4处理形状大小、质量不同工件，便于节约渗剂14、充分利用资源；渗剂体积占滚筒体积的10%-90%，控制渗剂14的流动性，使工件表面渗金属元素在基体内充分的扩散，提高渗层成分均匀致密；球状活化剂和球状填充剂可以通过等离子旋转电击法或气体雾化法等手段获得，球状粉末可以起到介质球的作用，促进待渗元素的分解、吸收、扩散，又不会对渗层表面质量造成太大的影响；球料质量比为30：1-5：1，便于控制冲击效应，使活性原子的扩散与冲击效应在一个合理的范围，提高渗层质量；介质球16为瓷球或只含渗剂金属元素的合金球，提供冲击效应的同时不会污染工件；使用活动支撑架17便于固定工件支撑杆12，便于工件支撑杆12的自由装拆；使用固定支撑杆架15便于定位工件支撑杆12，便于工件支撑杆12沿滚筒径向移动，便于工件接受不同的冲击效应；使用耐火泥为滚筒的密封材料，节约大量成本；调节带减速器的电机1按一定时间正反旋转，转速为0-100r/min，便于工件渗层成分均匀，提高工件渗层整体质量。

Claims (3)

1.一种滚筒式机械能助渗箱式电阻炉，它主要包括减速电机、加热炉、内含渗剂且用耐火泥密封的滚筒、含多组周向通孔的转盘、位于加热炉两侧的左右轴承座、介质球、工件、工件支撑杆，其特征在于炉门盖设置在加热炉的顶部，炉门盖和加热炉接触面处设有直角梯形砂封槽；滚筒与转盘通过凸缘连接，转盘与轴承相连接，右轴承的另一端与减速电机相连接；工件可以通过工件支撑杆固定在滚筒内不同的径向位置上。

2.如权利要求1所述的一种滚筒式机械能助渗箱式电阻炉，其特征在于所述的渗剂包含球状活化剂粉、球状填充剂粉和待渗金属粉，渗剂体积占滚筒体积10%-90%。

3.如权利要求1所述的一种滚筒式机械能助渗箱式电阻炉，其特征在于所述的介质球为陶瓷球或者含球状活化粉剂、球状填充粉剂、待渗金属粉的合金球，并且采用直径大小混搭的方式选择介质球。