CN114231889B - 辅助阴极装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种辅助阴极装置，包括阴极件和阴极安装载体，所述阴极件设置在所述阴极安装载体上，所述阴极件与所述阴极安装载体围成闭合结构，以在所述闭合结构内形成加工空间，所述阴极件在所述阴极安装载体上的安装位置可调，以调整所述加工空间的容积，以使待加工件能够设置在所述加工空间内。本申请提供的一种辅助阴极装置，能够根据待加工件的大小调整辅助阴极装置的容积大小，进而使辅助阴极装置适用于不同大小的待加工件，提高适用范围，进而提高使用率。
Description
技术领域
本申请属于氮化炉辅助设备技术领域，具体涉及一种辅助阴极装置。
背景技术
在使用离子氮化炉氮化工件时，为了提高氮化效率，通常会使用辅助阴极装置进行辅助。但现有的辅助阴极装置没有合适的阴极安装载体，导致辅助阴极装置不能根据待加工件的大小进行调整，无法适用于不同大小的待加工件，导致适用范围较小，使用率低。
发明内容
因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种辅助阴极装置，能够根据待加工件的大小调整辅助阴极装置的容积大小，进而使辅助阴极装置适用于不同大小的待加工件，提高适用范围，进而提高使用率。
为了解决上述问题，本申请提供了一种辅助阴极装置，包括阴极件和阴极安装载体，所述阴极件设置在所述阴极安装载体上，所述阴极件与所述阴极安装载体围成闭合结构，以在所述闭合结构内形成加工空间，所述阴极件在所述阴极安装载体上的安装位置可调，以调整所述加工空间的容积，以使待加工件能够设置在所述加工空间内。
可选的，所述阴极安装载体包括第一安装件，所述第一安装件沿第一方向延伸，所述阴极件设置在所述第一安装件上，所述阴极件在所述第一安装件上沿所述第一方向位置可调。
可选的，所述阴极安装载体还包括第二安装件，所述阴极件通过所述第二安装件设置在所述第一安装件上，所述第二安装件在所述第一安装件上沿所述第一方向位置可调。
可选的，所述阴极件包括第一段和第二段，所述第一段的端部与所述第二段的端部可拆卸地相连接，当所述第一段的端部与所述第二段的端部相接时，所述阴极件形成闭环结构。
可选的，所述第一段的端部的外周壁设置有第一插孔，所述第二段的端部的外周壁设置有第二插孔，所述辅助阴极装置还包括连接栓，所述连接栓的第一端插设在所述第一插孔内，所述连接栓的第二端插设在所述第二插孔内，以锁定所述第一段和所述第二段。
可选的，当所述阴极安装载体包括第一安装件时，所述第一安装件的数量为多个，多个所述第一安装件分为至少两组，所述第一段设置在第一组所述第一安装件上，所述第二段设置在第二组所述第一安装件上。
可选的，不同所述第一安装件之间的距离可调，以调整所述加工空间的容积。
可选的，所述辅助阴极装置还包括安装座，所述安装座上设置有驱动件，所述第一安装件设置在所述驱动件上，所述驱动件能够带动所述第一安装件在水平方向上移动。
可选的，所述阴极件的数量为多个，多个所述阴极件至少分为两组，同组的所述阴极件的长度相同，不同组的所述阴极件的长度不同，每组所述阴极件能够选择地设置在所述第一安装件上，当一组所述阴极件设置在所述第一安装件上时，所述阴极件沿所述第一方向依次排布。
可选的，所述第一安装件竖直设置，所述阴极件水平设置。
有益效果
本发明的实施例中所提供的一种辅助阴极装置，能够根据待加工件的大小调整辅助阴极装置的容积大小，进而使辅助阴极装置适用于不同大小的待加工件，提高适用范围，进而提高使用率。
附图说明
图1为本申请实施例的辅助阴极装置的主视图；
图2为本申请实施例的辅助阴极装置的俯视图；
图3为本申请实施例的阴极件的第一段的俯视图；
图4为本申请实施例的第一安装件的主视图；
图5为本申请实施例的连接栓的主视图；
图6为本申请实施例的连接栓的俯视图。
附图标记表示为：
1、第一安装件；2、第二安装件；3、阴极件；31、第一段；4、连接栓。
具体实施方式
结合参见图1至图6所示，根据本申请的实施例，一种辅助阴极装置，包括阴极件3和阴极安装载体，阴极件3设置在阴极安装载体上，阴极件3与阴极安装载体围成闭合结构，以在闭合结构内形成加工空间，阴极件3在阴极安装载体上的安装位置可调，以调整加工空间的容积，以使待加工件能够设置在加工空间内。通过将阴极件3设置为安装位置可调，对于大小不同的待加工件，可适应性的调整加工空间的大小，进而实现待加工件完全位于加工空间以内，整体对待加工件进行辅助加工，提高适用范围，进而提高使用率。同时，也可根据实际情况，调整加工空间的容积大小，进而只对待加工件的一部分进行辅助加工，进一步扩大了使用范围，提高了使用率。
进一步的，通过对加工件进行阴极辅助加工，使氮化零件完全位于在加工空间中，在满足氮化层深度以及工件性能的前提下，提高了离子氮化的升温速度，减少离子氮化升温所需时间以及保温时间，提高了生产效率。
需要说明的是，闭合结构包括框架结构和密封结构。其中，框架结构中的组成单元在某一方向上闭合形成环形，即可理解为具有闭合结构。例如圆环、长方体框架、多个圆环沿轴向相接组成的框架等，均属于闭合结构。
进一步的，本实施例中的阴极安装载体围成框架结构。
作为一种实施方式，阴极安装载体包括第一安装件1，第一安装件1沿第一方向延伸，阴极件3设置在第一安装件1上，阴极件3在第一安装件1上沿第一方向位置可调。通过设置第一安装件1，为阴极件3提供了稳定的安装位置，保证阴极件3能够稳定的固定。阴极件3在第一安装件1上沿第一方向位置可调，可使阴极件3在第一方向上调整位置后准确与待加工部位相对设置，同时也实现了调整加工空间的容积。
进一步的，第一方向为竖直方向。也即阴极件3在第一安装件1上沿竖直方向位置可调。
进一步的，第一安装件1呈管形，第一安装件1竖直设置，也即垂直于地面设置。
进一步的，阴极件3设置有安装孔，第一安装件1穿过安装孔设置，安装孔的内壁与第一安装件1的外壁相接，阴极件3通过自身与第一安装件1之间产生的摩擦力固定在第一安装件1上。
作为又一种实施方式，阴极安装载体还包括第二安装件2，阴极件3通过第二安装件2设置在第一安装件1上，第二安装件2在第一安装件1上沿第一方向位置可调。通过设置第二安装件2，为阴极件3提供了稳定的安装位置，保证阴极件3能够稳定的固定。阴极件3在第一安装件1上沿第一方向位置可调，可使阴极件3在第一方向上调整位置后准确与待加工部位相对设置，同时也实现了调整加工空间的容积。
进一步的，第二安装件2可以为螺母、螺栓、固定胶垫等，能够将阴极件3固定在某一预设位置，并能调整至其他预设位置即可。
进一步的，第一方向为竖直方向。也即阴极件3在第一安装件1上沿竖直方向位置可调。
进一步的，第一安装件1呈管形，第一安装件1竖直设置，也即垂直于地面设置。
作为又一种实施方式，第一安装件1可为气缸、丝杠等。阴极件3可直接安装在气缸或丝杠的推杆上，也可以通过第二安装件2，即螺母、螺栓、固定胶垫等固定在气缸或丝杠的推杆上。通过气缸或丝杠的推杆运动，带动阴极件3沿竖直方向运动，也能达到改变加工空间容积的目的，而且减少了人工操作，提升工作效率。
阴极件3包括第一段和第二段，第一段的端部与第二段的端部可拆卸地相连接，当第一段的端部与第二段的端部相接时，阴极件3形成闭环结构。通过将阴极件3设置为包括第一段和第二段，并使第一段与第二段可拆卸地连接，可实现阴极件3分开分步安装，能够减少阴极件3的安装和拆卸难度，进而减少工作强度。
进一步的，第一段和第二段可分别为半圆形、凹字形等，第一段与第二段在相接后能够组成环形即可。
具体的，本实施例中的第一段和第二段为半圆形，第一段与第二段在相接后组成圆形的阴极件3，最大化加工空间的容积。
进一步的，第一段与第二段对称设置，以使整体结构更为稳定，并且具有规则形状，便于待加工件的放置。
第一段的端部的外周壁设置有第一插孔，第二段的端部的外周壁设置有第二插孔，辅助阴极装置还包括连接栓4，连接栓4的第一端插设在第一插孔内，连接栓4的第二端插设在第二插孔内，以锁定第一段和第二段。通过设置第一插孔、第二插孔和连接栓4，既能保证第一段与第二段的稳定连接，而且操作方便，安装或拆卸的难度低。
进一步的，第一段包括两个端部，两个端部上均设置有第一插孔。第二段也包括两个端部，两个端部上均设置有第二插孔，每个阴极件3上设置有两个连接栓4，两个连接栓4分别连接对应的第一插孔和第二插孔。
进一步的，连接栓4为凹字形，结构简单，且具有较高的连接强度。
进一步的，凹字形的连接栓4开口向下地插入到第一插孔和第二插孔内，依靠自身重力防止从第一插孔和第二插孔内脱出。
当阴极安装载体包括第一安装件1时，第一安装件1的数量为多个，多个第一安装件1分为至少两组，第一段设置在第一组第一安装件1上，第二段设置在第二组第一安装件1上。通过设置至少两组第一安装件1，能够分别对不同组的第一安装件1进行固定，便于阴极件3在第一安装件1上的拆装的同时，也能够便于阴极件3的第一段和第二段相互间的安装。
进一步的，本实施例中，多个第一安装件1分为两组，即第一组第一安装件1和第二组第一安装件1，阴极件3的第一段设置在第一组第一安装件1上，阴极件3的第二段设置在第二组第一安装件1上。
进一步的，第一组中的第一安装件1沿阴极件3的第一段的长度方向均匀设置，保证对第一段的均匀支撑，保证第一段的设置稳定性。第二组中的第一安装件1沿阴极件3的第二段的长度方向均匀设置，保证对第二段的均匀支撑，保证第二段的设置稳定性。
进一步的，第一组内的第一安装件1的数量与第二组内的第一安装件1的数量相同，且第一组内的第一安装件1与第二组内的第一安装件1对称设置。
进一步的，第一组第一安装件1对应阴极件3的第一段的所呈半圆的弧度和弧长也呈半圆形排布，第二组第一安装件1对应阴极件3的第二段的所呈半圆的弧度和弧长也呈半圆形排布。
具体的，根据阴极件3的第一段和第二段所呈半圆的弧度和弧长选择数量合适的第一安装件1进行安装。
不同第一安装件1之间的距离可调，以调整加工空间的容积，能够从水平方向调整加工空间的容积，能够使加工空间适用于不同宽度的待加工件，进一步扩大了适用范围，提高使用率。
进一步的，所有第一安装件1整体呈圆形排布，调整不同第一安装件1之间的距离，即可理解为调整圆形的直径，进而实现调整加工空间的容积。
具体的，对于大宽度的待加工件，增大不同第一安装件1之间的距离，也即增大所有第一安装件1所呈圆形的直径，以使大宽度的待加工件能够被设置在加工空间内。
进一步的，当第一安装件1竖直设置时，根据阴极件3的直径大小来调整不同第一安装件1之间的距离。
作为一种实施方式，辅助阴极装置还包括安装座，安装座上设置有驱动件，第一安装件1设置在驱动件上，驱动件能够带动第一安装件1在水平方向上移动，能够便于调整第一安装件1的位置，可更为轻松的移动第一安装件1。
进一步的，安装座上可设置滑轨和滑块，滑轨和滑轨组成驱动件，第一安装件1竖直设置在滑块上，通过驱动滑块在滑轨上滑动，实现移动第一安装件1。
进一步的，滑轨以待加工件的固定工位为圆心径向延伸，可实现带动第一安装件1沿径向滑动，进而调整加工空间的容积。
进一步的，每个第一安装件1均对应设置有一套滑轨和滑块，实现每个第一安装件1均可调节位置。
进一步的，通过驱动电机等带动滑块在滑轨上滑动。
作为又一种实施方式，辅助阴极装置还包括安装座，安装座上设置有安装孔，第一安装件1插设在安装孔内，能够便于第一安装件1的安装，节省安装时间，提高安装效率。
进一步的，安装座水平设置在基面上，安装孔沿竖直方向设置在安装座上，第一安装件1沿竖直方向从上向下插入到安装孔内，实现固定。
进一步的，安装孔为多个，多个安装孔又分为多组，每组安装孔各自位于一个圆上，且每个圆均同心设置，每个圆的直径不同，以使圆由内向外辐射排布，且沿圆的直径方向安装孔相对准设置。
进一步的，通过将第一安装件1插设在直径适合的一组安装孔内，实现加工空间直径的调节，进而调整安装空间的容积。
阴极件3的数量为多个，多个阴极件3至少分为两组，同组的阴极件3的长度相同，不同组的阴极件3的长度不同，每组阴极件3能够选择地设置在第一安装件1上，当一组所述阴极件3设置在所述第一安装件1上时，所述阴极件3沿第一方向依次排布。通过使不同组的阴极件3的长度不同，可根据待加工件的宽度尺寸不同而选择宽度适合的一组阴极件3，保证能够根据待加工件的大小调整辅助阴极装置的容积大小，进而使辅助阴极装置适用于不同大小的待加工件，提高适用范围，进而提高使用率。
进一步的，每组阴极件3均为圆环形，保证加工空间具有较大的容积。也即不同组阴极件3的直径不同。
进一步的，第一支撑件的设置位置根据选取使用的阴极件3的直径而定。
第一安装件1竖直设置，阴极件3水平设置，保证待加工件能够稳定的设置在基面上，也能保证第一安装件1和阴极件3的稳定安装。
装配时，首先根据待加工件的尺寸选取直径适合的一组阴极件3，根据待加工件的大小以及需要氮化部位，确定安装阴极的个数，将第一安装件1与阴极件3的第一段以及第二段进行装配，安装后第一段和第二段均为半环状形。调整各阴极件3在第一安装件1上的位置后固定。将相对应的第一段与第二段通过连接栓4相连接，组成稳定的环形结构。将待加工件放置在加工空间内进行离子氮化。
实施例1
通过设置辅助阴极装置，在强电场作用下，被激活的离子轰击阴极件3表面，离子撞击的动能在阴极件3表面转变为热能。同时在离子轰击下不断有氮化物微粒被溅射出来，从而缩短氮化时间，提高氮化层质量和表面光洁度。
某材料锻件，化学成分为：C:0.35％；Si:0.30％；Mn:0.60％；Cr:1.2％；Mo:0.25％；V:0.15％；S:0.01％；P:0.015％。
(1)正火，910℃，加热速度为100℃/h，保温时间按3小时，空冷。
(2)调质处理，900℃，加热速度70℃/h，保温时间3.5小时，油冷。回火升温速度70℃/小时，温度630℃，保温时间5.5小时，随炉冷却。
(3)离子氮化：升温时间5小时，520℃下氮化时间18小时，炉温冷却到200℃，然后出炉空冷。
对比例1
与实施例1不同在于：使用辅助阴极装置，离子氮化温度480℃，保温14小时，然后空冷。
经过测试，实施例1中，某材料离子氮化后的渗层层深指标低于与对比例1，表面硬度和心部硬度与对比例1相当，说明在使用辅助阴极装置的情况下，在降低离子氮化温度和缩短保温时间的情况下，也可以得到实施例氮化效果，实施例性能见表1，对比例见表2。
表1
表2
实施例2
某材料锻件，化学成分如下：C:0.42％；Si:0.20％；Mn:0.62％Cr:1.1％；
Mo:0.20％；S:0.01％；P:0.015％。
对该材料进行离子氮化热处理，包括如下步骤：
(1)正火，870℃，加热速度为100℃/h，保温时间按3.5小时，空冷。
(2)调质处理，860℃，加热速度70℃/h，保温时间4小时，油冷。回火升温速度70℃/小时，温度580℃，保温时间6小时，随炉冷却。
(3)离子氮化：升温时间5小时，510℃下氮化时间20小时，炉温冷却到200℃，然后出炉空冷。
对比例2
与实施例2不同在于：使用辅助阴极，升温时间3小时，离子氮化温度470℃，保温14小时，随炉冷却到200℃然后空冷。
经过测试，实施例2中，某材料离子氮化后的渗层层深指标低于与对比例2，表面硬度和心部硬度与对比例2相当，说明在使用辅助阴极情况下，在降低离子氮化温度和缩短保温时间的情况下，也可以得到实施例氮化效果，实施例性能见表3，对比例见表4。
表3
表4
未使用辅助阴极装置的情况下，氮化温度高，加热时间长，氮化效率低。通过使用辅助阴极装置，通过对不同材料的离子氮化试验，升温时间可以减少20-40％，保温时间缩短20-40％。而且辅助阴极装置不易变形，不氧化，可长期重复使用。本发明的实施例中所提供的一种辅助阴极装置，能够根据待加工件的大小调整辅助阴极装置的容积大小，进而使辅助阴极装置适用于不同大小的待加工件，提高适用范围，进而提高使用率。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。
Claims (2)
1.一种辅助阴极装置，其特征在于，包括阴极件(3)和阴极安装载体，所述阴极件(3)设置在所述阴极安装载体上，所述阴极件(3)与所述阴极安装载体围成闭合结构，以在所述闭合结构内形成加工空间，所述阴极件(3)在所述阴极安装载体上的安装位置可调，以调整所述加工空间的容积，以使待加工件能够设置在所述加工空间内；
所述阴极安装载体包括第一安装件(1)，所述第一安装件(1)沿第一方向延伸，所述阴极件(3)设置在所述第一安装件(1)上，所述阴极件(3)在所述第一安装件(1)上沿所述第一方向位置可调；
所述辅助阴极装置还包括安装座，所述安装座上设置有驱动件，所述第一安装件(1)设置在所述驱动件上，所述驱动件能够带动所述第一安装件(1)在水平方向上移动；
所述阴极安装载体还包括第二安装件(2)，所述阴极件(3)通过所述第二安装件(2)设置在所述第一安装件(1)上，所述第二安装件(2)在所述第一安装件(1)上沿所述第一方向位置可调；
所述阴极件(3)包括第一段和第二段，所述第一段的端部与所述第二段的端部可拆卸地相连接，当所述第一段的端部与所述第二段的端部相接时，所述阴极件(3)形成闭环结构；
当所述阴极安装载体包括第一安装件(1)时，所述第一安装件(1)的数量为多个，多个所述第一安装件(1)分为至少两组，所述第一段设置在第一组所述第一安装件(1)上，所述第二段设置在第二组所述第一安装件(1)上；
不同所述第一安装件(1)之间的距离可调，以调整所述加工空间的容积；
所述阴极件(3)的数量为多个，多个所述阴极件(3)至少分为两组，同组的所述阴极件(3)的长度相同，不同组的所述阴极件(3)的长度不同，每组所述阴极件(3)能够选择地设置在所述第一安装件(1)上，当一组所述阴极件(3)设置在所述第一安装件(1)上时，所述阴极件(3)沿所述第一方向依次排布；
所述第一安装件(1)竖直设置，所述阴极件(3)水平设置；
其中，第一方向为竖直方向。
2.根据权利要求1所述的辅助阴极装置，其特征在于，所述第一段的端部的外周壁设置有第一插孔，所述第二段的端部的外周壁设置有第二插孔，所述辅助阴极装置还包括连接栓(4)，所述连接栓(4)的第一端插设在所述第一插孔内，所述连接栓(4)的第二端插设在所述第二插孔内，以锁定所述第一段和所述第二段。
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