CN112779492A - 一种针对工业纯铁的离子氮化热处理装置及其工艺 - Google Patents

一种针对工业纯铁的离子氮化热处理装置及其工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种针对工业纯铁的离子氮化热处理装置及其工艺，涉及金属工件加工技术领域。本发明包括氮化炉、注气泵和安装架，安装架内设固定板和支撑旋板，两者均与安装架旋转配合，氮化炉内设往复丝杠，并于驱动电机传动配合。本发明中离子氮化处理装置通过在安装架内设置可旋转的固定板和支撑旋板，并利用驱动电机同时驱动夹紧的工件和氮化炉内的往复丝杠，能够在辉光加热中使喷气嘴将氨气往复喷射在旋转的工件表面，使得氮化处理更加均匀彻底；通过对原有的离子氮化工艺进行改进，进一步缩小并降低工作气压的控制范围，延长保温时间，能够使纯铁材料工件的离子氮化处理过程更加彻底、均匀、温和，进一步增加了工件的强度。

Description

一种针对工业纯铁的离子氮化热处理装置及其工艺
技术领域
本发明属于金属工件加工技术领域，特别是涉及一种针对工业纯铁DT4E的离子氮化热处理装置及其工艺。
背景技术
由于金属制品的热塑性较高，因此在工业生产中，常利用各类热处理方法对金属工件进行强化处理，以期达到目标特性；其中离子氮化热处理工艺就广泛运用在钢铁工件的加工处理方面；离子渗氮作为强化金属表面的一种利用辉光放电现象，将含氮气体电离后产生的氮离子轰击零件表面加热并进行氮化，获得表面渗氮层的离子化学热处理工艺，广泛适用于铸铁、碳钢、合金钢、不锈钢及钛合金等。零件经离子渗氮处理后，可显著提高材料表面的硬度，使其具有高的耐磨性、疲劳强度，抗蚀能力及抗烧伤性等。
如对比文件(CN 106893969 B)中的一种FV520B材料的离子氮化热处理工艺，通过将时效热处理与离子氮化热处理合并，在满足高强度、耐腐蚀、耐磨损要求，同时心部强度高、硬度高，显著提高工件的承载能力和疲劳寿命的前提下，将整个处理工艺过程也进行了缩短。但在实际生产中，仍然存在一些缺陷，例如这种处理方式适用范围较小，仅能满足FV520B类材料的加工，对于材质纯度要求较高的工件加工过程，很难保证其应有的质量；尤其是针对DT4E纯铁材料，更需要使其表面进行均匀彻底的离子氮化热处理；而现有的工艺和设备远不能实现我们的目标。因此，为解决上述问题，我们设计一种针对工业纯铁的离子氮化热处理装置及其工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种针对工业纯铁的离子氮化热处理装置及其工艺，解决对比文件和现有的离子氮化热处理工艺适用性差，适用范围较小和渗氮处理不均匀的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种针对工业纯铁的离子氮化热处理装置，包括氮化炉、注气泵和安装架，所述氮化炉一侧面开设有送料口，所述安装架通过送料口延伸至氮化炉内部，且与送料口滑动配合；所述氮化炉上表面与注气泵栓接，注气泵用于为离子氮化热处理过程提供干燥氨气；
所述安装架包括支撑网架、支撑板和安装板，所述支撑网架相对两侧面分别于支撑板和安装板焊接；所述支撑板一侧面栓接有传动盒，所述传动盒内表面栓接有驱动电机，所述驱动电机的输出轴一端面栓接有固定板，所述安装架内部安装有紧固板，所述紧固板与固定板之间栓接有若干紧固螺栓，通过旋转紧固螺栓能够调节紧固板与固定板之间的距离；
所述传动盒内表面卡接有驱动齿轮，所述驱动齿轮的旋轴与驱动电机的输出轴之间安装有传动带；所述氮化炉内表面栓接有往复丝杠，所述往复丝杠一端面焊接有从动齿轮，且延伸至氮化炉外部，所述从动齿轮与驱动齿轮的位置相对应，且两者相互配合，即当安装架携带工件推入氮化炉中时，驱动齿轮与从动齿轮啮合，进而实现通过驱动电机同时驱动工件和往复丝杠旋转。
优选地，所述氮化炉一侧面焊接有清洗池，所述清洗池上表面粘连有两挡板，两所述挡板之间与安装架卡接。
优选地，所述安装架内部安装有支撑旋板，所述支撑旋板一侧面焊接有连接轴，且延伸卡接至安装板；所述支撑旋板另一侧面焊接有若干夹板，所述支撑旋板与紧固板的位置相对应，相互配合夹紧固定工件。
优选地，所述往复丝杠周侧面啮合有丝套管，所述丝套管下表面粘连有若干喷气嘴，所述喷气嘴与丝套管内部相互连通，使得驱动电机驱动工件和往复丝杠同时旋转时，丝套管与喷气嘴在往复丝杠表面作往复滑动，使得喷气加热更加均匀。
优选地，所述注气泵一表面栓接有通气管，所述通气管为软管结构，且一端面与丝套管栓接连通。
优选地，所述氮化炉相对两内表面均开设有滑槽，所述安装板相对两侧面均粘连有滑块，且与滑槽滑动配合。
一种针对工业纯铁的离子氮化热处理工艺，本工艺针对纯铁材料工件，首先进行表面清洁处理和固溶化处理，而后再进行离子氮化热处理，包括以下步骤：
步骤一、表面清洁处理和固溶化处理：将待处理工件安装固定于安装架内，利用紧固板和支撑旋板相互配合夹紧固定工件；再用喷淋装置向工件表面喷淋弱酸溶液进行清洗，主要用于清除工件表面的锈迹和其他固化杂质，期间可通过毛刷进行刷洗；
步骤二、离子氮化热处理：推动安装架至氮化炉内部，使清洗好的工件至于热处理工位，同时保证驱动齿轮与从动齿轮啮合，能够利用驱动电机驱动工件和往复丝杠同时旋转，使喷漆加热过程更加均匀，同时利用支撑板密封送料口；对氮化炉内部进行抽真空后通入干燥氨气，进行辉光放电加热；
步骤三、保温处理：待辉光放电加热后炉内温度升高至稳定后即开始保温阶段，分别控制氨气流量、工作电压、电流和工作气压，保温28-32h后，降温至200℃出炉空冷。
优选地，所述氮化炉内部气压小于10Pa；所述保温阶段氨气流量为1.5-2.0L/min，工作电压为600-850V，电流为20-30A，工作气压为300-400Pa。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明中离子氮化处理装置通过在安装架内设置可旋转的固定板和支撑旋板，并利用驱动电机同时驱动夹紧的工件和氮化炉内的往复丝杠，能够在辉光加热中使喷气嘴将氨气往复喷射在旋转的工件表面，使得氮化处理更加均匀彻底；
2、通过对原有的离子氮化工艺进行改进，进一步缩小并降低工作气压的控制范围，延长保温时间，能够使DT4E纯铁材料工件的离子氮化处理过程更加彻底、均匀、温和，进一步增加了工件的强度。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种针对工业纯铁的离子氮化热处理装置的整体结构示意图；
图2为本发明的一种针对工业纯铁的离子氮化热处理装置的俯视图；
图3为图2中剖面A-A的结构示意图；
图4为图3中B部分的局部展示图；
图5为图3中剖面C-C的结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、氮化炉；2、注气泵；3、安装架；101、送料口；301、支撑网架；302、支撑板；303、安装板；304、传动盒；305、驱动电机；3051、固定板；3052、紧固板；3053、紧固螺栓；3041、驱动齿轮；3042、传动带；102、往复丝杠；1021、从动齿轮；103、清洗池；1031、挡板；306、支撑旋板；3061、夹板；104、丝套管；1041、喷气嘴；201、通气管；105、滑槽；3031、滑块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“中”、“外”、“内”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1-5所示，本发明为一种针对工业纯铁的离子氮化热处理装置，包括氮化炉1、注气泵2和安装架3，氮化炉1一侧面开设有送料口101，安装架3通过送料口101延伸至氮化炉1内部，且与送料口101滑动配合；氮化炉1上表面与注气泵2栓接，注气泵2用于为离子氮化热处理过程提供干燥氨气；
安装架3包括支撑网架301、支撑板302和安装板303，支撑网架301相对两侧面分别于支撑板302和安装板303焊接；支撑板302一侧面栓接有传动盒304，传动盒304内表面栓接有驱动电机305，驱动电机305的输出轴一端面栓接有固定板3051，安装架3内部安装有紧固板3052，紧固板3052与固定板3051之间栓接有若干紧固螺栓3053，通过旋转紧固螺栓3053能够调节紧固板3052与固定板3051之间的距离；
传动盒304内表面卡接有驱动齿轮3041，驱动齿轮3041的旋轴与驱动电机305的输出轴之间安装有传动带3042；氮化炉1内表面栓接有往复丝杠102，往复丝杠102一端面焊接有从动齿轮1021，且延伸至氮化炉1外部，从动齿轮1021与驱动齿轮3041的位置相对应，且两者相互配合，即当安装架3携带工件推入氮化炉1中时，驱动齿轮3041与从动齿轮1021啮合，进而实现通过驱动电机305同时驱动工件和往复丝杠102旋转。
优选地，氮化炉1一侧面焊接有清洗池103，清洗池103上表面粘连有两挡板1031，两挡板1031之间与安装架3卡接。
优选地，安装架3内部安装有支撑旋板306，支撑旋板306一侧面焊接有连接轴，且延伸卡接至安装板303；支撑旋板306另一侧面焊接有若干夹板3061，支撑旋板306与紧固板3052的位置相对应，相互配合夹紧固定工件。
优选地，往复丝杠102周侧面啮合有丝套管104，丝套管104下表面粘连有若干喷气嘴1041，喷气嘴1041与丝套管104内部相互连通，使得驱动电机305驱动工件和往复丝杠102同时旋转时，丝套管104与喷气嘴1041在往复丝杠102表面作往复滑动，使得喷气加热更加均匀。
优选地，注气泵2一表面栓接有通气管201，通气管201为软管结构，且一端面与丝套管104栓接连通。
优选地，氮化炉1相对两内表面均开设有滑槽105，安装板303相对两侧面均粘连有滑块3031，且与滑槽105滑动配合。
一种针对工业纯铁的离子氮化热处理工艺，本工艺针对DT4E纯铁材料工件，首先进行表面清洁处理和固溶化处理，而后再进行离子氮化热处理，包括以下步骤：
步骤一、表面清洁处理和固溶化处理：将待处理工件安装固定于安装架3内，利用紧固板3052和支撑旋板306相互配合夹紧固定工件；再用喷淋装置向工件表面喷淋弱酸溶液进行清洗，主要用于清除工件表面的锈迹和其他固化杂质，期间可通过毛刷进行刷洗；
步骤二、离子氮化热处理：推动安装架3至氮化炉1内部，使清洗好的工件至于热处理工位，同时保证驱动齿轮3041与从动齿轮1021啮合，能够利用驱动电机305驱动工件和往复丝杠102同时旋转，使喷漆加热过程更加均匀，同时利用支撑板302密封送料口101；对氮化炉1内部进行抽真空后通入干燥氨气，进行辉光放电加热；
步骤三、保温处理：待辉光放电加热后炉内温度升高至稳定后即开始保温阶段，分别控制氨气流量、工作电压、电流和工作气压，保温28-32h后，降温至200℃出炉空冷。
优选地，氮化炉1内部气压小于10Pa；保温阶段氨气流量为1.5-2.0L/min，工作电压为600-850V，电流为20-30A，工作气压为300-400Pa。
实施例1：
请参阅图1-5所示，本发明中驱动电机305的型号为YSZ80-4-0.8kw软启动电机，在实际工作时，驱动电机305的转速应当控制在30-60r/min，以便与喷气组件配合，对工件表面进行均匀氮化处理；另外，本发明的离子氮化装置外接微型计算机、真空泵装置和放电装置，主要用于维持并实时监测整个工艺流程。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种针对工业纯铁的离子氮化热处理装置，包括氮化炉(1)、注气泵(2)和安装架(3)，其特征在于：所述氮化炉(1)一侧面开设有送料口(101)，所述安装架(3)通过送料口(101)延伸至氮化炉(1)内部，且与送料口(101)滑动配合；所述氮化炉(1)上表面与注气泵(2)栓接；
所述安装架(3)包括支撑网架(301)、支撑板(302)和安装板(303)，所述支撑网架(301)相对两侧面分别于支撑板(302)和安装板(303)焊接；所述支撑板(302)一侧面栓接有传动盒(304)，所述传动盒(304)内表面栓接有驱动电机(305)，所述驱动电机(305)的输出轴一端面栓接有固定板(3051)，所述安装架(3)内部安装有紧固板(3052)，所述紧固板(3052)与固定板(3051)之间栓接有若干紧固螺栓(3053)；
所述传动盒(304)内表面卡接有驱动齿轮(3041)，所述驱动齿轮(3041)的旋轴与驱动电机(305)的输出轴之间安装有传动带(3042)；所述氮化炉(1)内表面栓接有往复丝杠(102)，所述往复丝杠(102)一端面焊接有从动齿轮(1021)，且延伸至氮化炉(1)外部，所述从动齿轮(1021)与驱动齿轮(3041)的位置相对应，且两者相互配合。
2.根据权利要求1所述的一种针对工业纯铁的离子氮化热处理装置，其特征在于，所述氮化炉(1)一侧面焊接有清洗池(103)，所述清洗池(103)上表面粘连有两挡板(1031)，两所述挡板(1031)之间与安装架(3)卡接。
3.根据权利要求1所述的一种针对工业纯铁的离子氮化热处理装置，其特征在于，所述安装架(3)内部安装有支撑旋板(306)，所述支撑旋板(306)一侧面焊接有连接轴，且延伸卡接至安装板(303)；所述支撑旋板(306)另一侧面焊接有若干夹板(3061)，所述支撑旋板(306)与紧固板(3052)的位置相对应。
4.根据权利要求1所述的一种针对工业纯铁的离子氮化热处理装置，其特征在于，所述往复丝杠(102)周侧面啮合有丝套管(104)，所述丝套管(104)下表面粘连有若干喷气嘴(1041)，所述喷气嘴(1041)与丝套管(104)内部相互连通。
5.根据权利要求4所述的一种针对工业纯铁的离子氮化热处理装置，其特征在于，所述注气泵(2)一表面栓接有通气管(201)，所述通气管(201)为软管结构，且一端面与丝套管(104)栓接连通。
6.根据权利要求1所述的一种针对工业纯铁的离子氮化热处理装置，其特征在于，所述氮化炉(1)相对两内表面均开设有滑槽(105)，所述安装板(303)相对两侧面均粘连有滑块(3031)，且与滑槽(105)滑动配合。
7.一种针对工业纯铁的离子氮化热处理工艺，其特征在于，本工艺针对DT4E纯铁材料工件，首先进行表面清洁处理和固溶化处理，而后再进行离子氮化热处理，包括以下步骤：
步骤一、表面清洁处理和固溶化处理：将待处理工件安装固定于安装架(3)内，利用紧固板(3052)和支撑旋板(306)相互配合夹紧固定工件；再用喷淋装置向工件表面喷淋弱酸溶液进行清洗；
步骤二、离子氮化热处理：推动安装架(3)至氮化炉(1)内部，使清洗好的工件至于热处理工位，同时利用支撑板(302)密封送料口(101)；对氮化炉(1)内部进行抽真空后通入干燥氨气，进行辉光放电加热；
步骤三、保温处理：待辉光放电加热后炉内温度升高至稳定后即开始保温阶段，分别控制氨气流量、工作电压、电流和工作气压，保温28-32h后，降温至200℃出炉空冷。
8.根据权利要求7所述的一种针对工业纯铁的离子氮化热处理工艺，其特征在于，所述氮化炉(1)内部气压小于10Pa；所述保温阶段氨气流量为1.5-2.0L/min，工作电压为600-850V，电流为20-30A，工作气压为300-400Pa。
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