CN107034434A - 机械能助渗装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及表面热处理装置技术领域，尤其涉及一种机械能助渗装置，通过在滚筒内加入隔板弥补了传统机械能助渗装置在助渗过程中渗剂、工件无法获得足够的势能，从而不能获得理想的渗层的缺陷。加入了隔板的滚筒在运转过程中，渗剂、工件有足够的势能转化为动能，渗剂、工件之间摩擦和冲击加大，从而能够产生更多的活性金属原子，增加了渗层的厚度，使得热能与机械能能够更好的结合。并且本发明能在渗锌、铝、硅、锰、铜等工艺中广泛应用，极大地提高了工艺水平。

Description

机械能助渗装置

技术领域

本发明涉及表面热处理装置技术领域，尤其涉及一种机械能助渗装置。

背景技术

机械能助渗金属表面改性技术是一种新的表面热处理技术，上世纪90年代由我国首先研制并开发应用，并在机械能助渗锌、铝、硅、锰、铜的工艺和机制方面进行了有益的探索。机械能助渗处理是提高钢铁材料耐蚀性和抗高温氧化性的有效途径，已在化工、冶金、电力、交通运输等领域得到众多的应用。由于该技术将转动、振动、摩擦等机械能与热能相结合，因而使所渗金属助渗温度降低、保温时间缩短，具有显著的节能效果。机械能助渗所用设备具有简单、操作方便、节省原料、渗层深度容易控制、成本低等优点，因而其应用范围越来越广泛。

传统的机械助渗装置是由加热箱体、密封滚筒、机械能装置组成。实现过程是密封滚筒通过凸缘与机械能装置相连，在滚筒内装入渗剂、待处理工件，然后将滚筒密封，通过加热箱体加热。在此过程中，滚筒在外部机械能装置的带动下转动，滚筒内部的渗剂同试样一起在滚筒内做泻落式运动，渗剂与工件之间主要的运动状态是相互摩擦、冲击，这种摩擦、冲击能够除去试样表面的氧化膜，从而净化表面，使活性渗剂原子与试样表面之间发生反应，渗剂中的金属原子扩散到试样形成渗层。

但是传统的机械能助渗工艺存在着的问题：工件表面形成的渗层厚度小，助渗效果达不到要求。这主要是由于机械能助渗设备存在一定的缺陷:设备在运转过程中，滚筒内填充的渗剂、工件与滚筒内壁之间的摩擦力不足，因而在滚筒转动时，滚筒内的渗剂与工件不能在滚筒内壁的摩擦力以及滚筒转动时提供的离心力的带动下达到足够的高度，导致渗剂与工件获得的势能小，没有足够的势能转化为动能，渗剂与工件的之间冲击力小，渗剂中的金属原子扩散到工件表面的数量少，最终造成了工件表面的渗层厚度小，助渗效果不明显。特别是当滚筒转速小时，滚筒提供给渗剂与工件的离心力小，渗剂与工件在转动过程中集中在滚筒的下半部分，没有足够的势能转化为动能，导致渗层厚度小的情况尤为明显。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：现有技术中实验装置不完善，机械能助渗过程中待处理工件、渗剂获得的势能小，没有足够的势能转化为动能，导致渗剂、工件之间的摩擦、冲击力度不够，没有足够的活性渗剂原子扩散到工件表面，形成的渗层厚度小。本发明提供的机械能助渗装置能够使渗剂、工件在滚筒内转动的过程中有足够势能转化为动能，更好的完成助渗过程，获得理想厚度的渗层，弥补了传统机械能装置的不足。本发明提供一种机械能助渗装置，使工件在进行机械能助渗过程中，获得理想渗层厚度，更好的完成助渗工作，达到工艺要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种机械能助渗装置，包括加热箱体、滚筒和机架，滚筒和加热箱体之间通过轴承转动连接，所述滚筒的两端分别穿出加热箱体的两端，加热箱体安装在机架上，滚筒的一端连接有传动装置，滚筒的另一端可拆卸的安装有滚筒盖，还包括隔板，所述隔板均布在滚筒内壁上，隔板包括一体结构的直板段和圆弧板段，直板段的一端和滚筒内壁固定连接，直板段的另一端均向滚筒的中心延伸，圆弧板段的一端和直板段的另一端一体结构，且直板段和圆弧板段相切，圆弧板段的另一端均不相互接触，所述直板段的一端和滚筒内壁倾斜设置，直板段的一端和滚筒内壁之间的夹角小于90°的一侧为α角，大于90°的一侧为β角，α角均在直板段同一侧，所述圆弧板段均向α角一侧弯曲。

在助渗过程中将渗剂与待处理工件装入滚筒内，滚筒内能在加热层的作用下进行加热，同时在传动装置在作用下与电机的实现转动,电机能够控制旋转方向，调速器能够控制转速大小，在此过程中滚筒内的渗剂与工件得到了热能与机械能的结合。本发明的特点在于所述的滚筒在内上带有隔板，隔板是由直板段与圆弧段两部分组成，直板段与圆弧段相切组成整个隔板，滚筒中的隔板与滚筒壁之间有一定的倾斜角，与滚筒壁的夹角小于90°的一侧为α角，大于90°的一侧为β角，所设的隔板能够对渗剂与工件起到传送到滚筒最高处的作用，使渗剂、工件获得足够的势能，并且势能转化成动能，增加了渗剂与工件表面的相互摩擦冲击，促进了助渗工作。所设隔板还能针对高低速时，具有不同的旋转方向。当调速器设置速度为高速时，此时渗剂、工件在离心力的作用下能达到滚筒内足够高度落下，不需要在隔板的β角一侧圆弧段的带动下就能落下，滚筒高速旋转时，将电机调节为顺时针旋转方向；当调速器设置速度为低速时，滚筒低速旋转，此时滚筒转动时提供的离心力小，通过调速器将旋转方向调为逆时针。保证了渗剂、工件在小于90°夹角的α角一侧，渗剂、工件落在隔板上，隔板能够将渗剂、工件传送到滚筒的最高处后再落下，增大了机械能，解决了因为低速时产生的离心力与滚筒内壁之间摩擦力小，渗剂、工件到达不了筒壁最高处便落下。通过滚筒高速和低速转动时的旋转方向不同保证了无论高速还是低速都能获得最大的势能，从而使得渗剂与工件表面的冲击强度最大，在微观上保证了动能传递给表面点阵原子的激活能，增加了激活脱位的空位，空位浓度增多，工件表面的原子稀疏区增多，有了更多的扩散通道，使得金属原子能够更好的扩散到工件表面，达到理想的渗层厚度。

所述加热箱体为双层结构，包括设置在外的保温层和设置在保温层内层的加热层。加热层为电阻丝加热，保温层材料为防火保温砂浆。

所述传动装置包括传动轴、链条和电机，所述传动轴的一端和滚筒的一端固定连接，传动轴的另一端和电机输出轴通过链条传动连接。

所述传动装置还包括用于调节电机转速大小的调速器，调速器安装在机架上，位于传动轴和电机之间。调速器能够调节输出转速为0～200r/min。

所述滚筒盖上开设有与滚筒内部相连通的真空管道，所述滚筒盖上还设置有用于控制真空管道是否与滚筒外部相连通的真空阀。真空阀在工艺需要真空状态时开启，能外接机械泵将滚筒内抽至真空，关闭真空阀能够保证滚筒内的真空环境。

所述α角为80°-85°。β角与α角互补，滚筒的直径为200mm-500mm，滚筒内隔板的个数为4个，隔板对称分布。滚筒内隔板的厚度为5mm-10mm，隔板直线段长度为70mm-200mm。渗剂、工件填充体积占滚筒体积的65％-90％。

本发明的有益效果是，本发明的机械能助渗装置，通过在滚筒内加入隔板弥补了传统机械能助渗装置在助渗过程中渗剂、工件无法获得足够的势能的缺陷，从而不能获得理想的渗层的情况。加入了隔板的滚筒在运转过程中，渗剂、工件有足够的势能转化为动能，渗剂、工件之间摩擦和冲击加大，从而能够产生更多的活性金属原子，增加了渗层的厚度，使得热能与机械能能够更好的结合。并且本发明能在渗锌、铝、硅、锰、铜等工艺中能广泛应用，极大的提高了工艺水平。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明最优实施例的结构示意图。

图2是图1的侧视图。

图3是图1的A-A剖视图。

图中：1、加热箱体，2、滚筒，3、电机，4、调速器，5、传动装置，6、隔板，61、直板段，62、圆弧板段，7、加热层，8、保温层，9、滚筒盖，91、真空管道，10、真空阀，11、机架，12、轴承。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-3所示，是本发明最优实施例，一种机械能助渗装置，包括加热箱体1、滚筒2和机架11，滚筒2和加热箱体1之间通过轴承12转动连接，滚筒2的两端分别穿出加热箱体1的两端，加热箱体1安装在机架11上，滚筒2的一端连接有传动装置5，滚筒2的另一端可拆卸的安装有滚筒盖9，还包括隔板6，隔板6均布在滚筒2内壁上，隔板6包括一体结构的直板段61和圆弧板段62，直板段61的一端和滚筒2内壁固定连接，直板段61的另一端均向滚筒2的中心延伸，圆弧板段62的一端和直板段61的另一端一体结构，且直板段61和圆弧板段62相切，圆弧板段62的另一端均不相互接触，直板段61的一端和滚筒2内壁倾斜设置，直板段61的一端和滚筒2内壁之间的夹角小于90°的一侧为α角，大于90°的一侧为β角，α角均在直板段61同一侧(即每当隔板6转到滚筒2的最低处时，α角均在直板段61同一侧)，圆弧板段62均向α角一侧弯曲。α角为80°-85°。隔板6有4个对称分布于滚筒2内，与滚筒内壁的夹角α为85°。能够带动装入的渗剂、工件在滚筒内达到足够的高度，要有充足的势能转化为动能。

加热箱体1为双层结构，包括设置在外的保温层8和设置在保温层8内层的加热层7。加热层7的加热方式是通过电阻丝加热，保温层8所用的保温材料是防火保温砂浆。加热箱体1内的加热层7能够给滚筒2加热，保温层8能够保证加热层7加热时，热量不散失。传动装置5包括传动轴、链条和电机3，所述传动轴的一端和滚筒2的一端固定连接，传动轴的另一端和电机3输出轴通过链条传动连接。传动装置5还包括用于调节电机3转速大小的调速器4，调速器4安装在机架11上，位于传动轴和电机3之间。电机3能够实现正反转，调速器4来调节电机3转速大小。

滚筒盖9上开设有与滚筒2内部相连通的真空管道91，滚筒盖9上还设置有用于控制真空管道91是否与滚筒2外部相连通的真空阀10。真空阀10能够在工艺需要时，开启外接机械泵将滚筒2内抽至真空状态，真空阀10在抽真空后关闭，保持真空状态。

工作时：滚筒盖9开启，渗剂与工件放入滚筒2内，再将滚筒盖9盖紧并用机械泵将滚筒2内抽置真空后，关闭真空阀10；加热箱体1加热温度设置为工艺所需温度，通过加热层传递给滚筒2热量，保证了热量传递；当工艺要求为低转速时，通过调速器4设置所需的速度大小，此时调节电机3将滚筒2旋转方向设置为逆时针(图3中结构和视角为例)，转动过程中渗剂与工件始终在α角的一侧，此时渗剂与试样在隔板6的带动下在滚筒2内达到足够的高度，获得充足的势能，以图3中最底下的隔板6为例，渗剂与工件在隔板的右侧，当逆时针转动90°后，隔板6到达滚筒2内右侧的水平位置，此时渗剂与工件仍然能够被隔板6托住向上转动，再逆时针转动90°后，原先最底下的隔板6达到最高处，渗剂与工件才从最高处缓慢落下(由于直板段61的向上倾斜，圆弧板段62的弯曲方向向上均具有一定托力，有助于渗剂与工件到达最高处再缓慢落下)，保证了渗剂与工件有足够势能转化为动能，有助于渗剂充分的在试样表面扩散；当工艺要求为高转速时，通过调速器4设置所需的速度大小，此时调节滚筒2旋转方向为顺时针(图3中结构和视角为例)，由于速度高时，离心力较大，渗剂与工件有时候达到滚筒2内高处时，由于离心力较大落不下来，此时直板段61的向左倾斜，圆弧板段62的弯曲方向向左，均能够有助于渗剂与工件下滑完成助渗过程；在隔板6的作用下，使得渗剂与试样在滚筒2内做泻落式运动，增加了渗剂、工件的势能，有助于获得理想的渗层，而且保证了不论低转速还是高转速情况下都能获得理想的渗层，满足了工艺要求。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种机械能助渗装置，包括加热箱体(1)、滚筒(2)和机架(11)，滚筒(2)和加热箱体(1)之间通过轴承(12)转动连接，所述滚筒(2)的两端分别穿出加热箱体(1)的两端，加热箱体(1)安装在机架(11)上，滚筒(2)的一端连接有传动装置(5)，滚筒(2)的另一端可拆卸的安装有滚筒盖(9)，其特征在于：还包括隔板(6)，所述隔板(6)均布在滚筒(2)内壁上，隔板(6)包括一体结构的直板段(61)和圆弧板段(62)，直板段(61)的一端和滚筒(2)内壁固定连接，直板段(61)的另一端均向滚筒(2)的中心延伸，圆弧板段(62)的一端和直板段(61)的另一端一体结构，且直板段(61)和圆弧板段(62)相切，圆弧板段(62)的另一端均不相互接触，所述直板段(61)的一端和滚筒(2)内壁倾斜设置，直板段(61)的一端和滚筒(2)内壁之间的夹角小于90°的一侧为α角，大于90°的一侧为β角，α角均在直板段(61)同一侧，所述圆弧板段(62)均向α角一侧弯曲。

2.如权利要求1所述的机械能助渗装置，其特征在于：所述加热箱体(1)为双层结构，包括设置在外的保温层(8)和设置在保温层(8)内层的加热层(7)。

3.如权利要求1所述的机械能助渗装置，其特征在于：所述传动装置(5)包括传动轴、链条和电机(3)，所述传动轴的一端和滚筒(2)的一端固定连接，传动轴的另一端和电机(3)输出轴通过链条传动连接。

4.如权利要求3所述的机械能助渗装置，其特征在于：所述传动装置(5)还包括用于调节电机(3)转速大小的调速器(4)，调速器(4)安装在机架(11)上，位于传动轴和电机(3)之间。

5.如权利要求1所述的机械能助渗装置，其特征在于：所述滚筒盖(9)上开设有与滚筒(2)内部相连通的真空管道(91)，所述滚筒盖(9)上还设置有用于控制真空管道(91)是否与滚筒(2)外部相连通的真空阀(10)。

6.如权利要求1所述的机械能助渗装置，其特征在于：所述α角为80°-85°。