CN216514070U - 钛合金真空气体渗氮装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钛合金真空气体渗氮装置，属于热处理装置。旨在提供一种渗氮时间短，可适应形状复杂工件的钛合金真空气体渗氮装置。它包括加热炉和反应罐；所述反应罐由罐体(4)、法兰盘、固定在法兰盘上的罐门(13)构成，反应罐与炉膛之间有电热偶(3)和电热元件(2)；气体混合器(9)与进气管(5)连通，真空泵(14)与抽气管(19)连通；反应罐中有隔热器(12)。本实用新型可根据工件大小调整加热空间，具有加快升温速度、效率高，节约用电等优点，是一种金属材料表面热处理装置。

Description

钛合金真空气体渗氮装置

技术领域

本实用新型涉及一种钛合金渗氮装置，尤其涉及一种钛合金真空气体渗氮装置；属于金属材料热处理装置。

背景技术

钛合金是航天航空、生物医学等领域广泛应用的一种结构材料，存在表面硬度低、不耐磨及耐疲劳性差等缺点。表面渗氮是提高钛合金表面硬度和耐磨性最有效的方法。目前，钛合金渗氮主要有激光渗氮、离子渗氮和普通气体渗氮等方法。

激光渗氮能形成较厚的渗氮层，与基体结合力强，但易形成热应力，产生裂纹。离子渗氮可极大提高表面硬度和耐磨性，但离子渗氮工艺复杂，渗氮质量不易控制，渗氮均匀性差。激光渗氮或离子渗氮会增加工件的表面粗糙度，导致疲劳强度大幅降低，而且只适于处理形状简单的工件。

气体渗氮能对各种形状复杂的零件进行渗氮处理，具有成本低、工艺简单、渗氮均匀性好等优点。但普通的气体渗氮存在渗氮时间长、渗氮层薄和脆性大等问题，无法满足实际生产的要求。

发明内容

针对现有技术存在的上述缺陷，本实用新型旨在提供一种渗氮时间短，可适应形状复杂工件的钛合金真空气体渗氮装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：它包括加热炉和反应罐；所述反应罐由横卧于加热炉炉膛中且一端向外伸出的圆桶状罐体、固定在该罐体灌口处的法兰盘、固定在所述法兰盘上并将罐体密闭的罐门构成，反应罐与所述炉膛之间有热电偶和均匀分布的若干电热元件；反应罐中固定有与气源装置连通的进气管以及与真空泵连通的抽气管，所述气源装置由与进气管连通的气体混合器、与该气体混合器连通的两只气瓶构成；反应罐中放置有隔热器，该隔热器由共同固定在螺栓上且外径与反应罐内腔相适配的多块隔热板、位于各相邻隔热板之间的隔套构成；各隔热板上对应于进气管和抽气管的位置分别有U形槽。

所述法兰盘的外表面有环形凹槽，该环形凹槽中盘绕有循环冷却水管；进气管和抽气管上均分布有若干小孔；各隔热板上均开设有均匀分布的通气槽；在连接抽气管与真空泵的管路上安装有冷凝器；反应罐上固定有与其内部连通的排气管，在连接气源装置与进气管的管路上、以及在所述排气管上均安装有控制阀，在连接抽气管与真空泵的管路上安装有单向阀；真空泵、电热元件、热电偶以及各控制阀分别与安装在加热炉上的控制仪电连接。

与现有技术比较，本实用新型方法由于采用了上述技术方案，因此具有以下优点：

1）反应罐的一端从炉膛中伸出，既方便工件取放、又便于进气管和抽气管的引出，进而可实现对工件真空预热处理以及渗氮压力阶梯变化等操作。

2）在反应罐中放置隔热器，不仅可根据工件大小调整加热空间，从而加快升温速度、提高效率，而且还能避免或减少热量通过罐门散失，节约用电。

3）在法兰盘上增加了循环冷却水管，可降低罐门温度，避免密封圈快速老化，延长使用寿命。

4）在进气管、抽气管上设置了若干小孔，既可促进反应罐内各部分的气体充分流动、避免出现死角或盲区，同时又能通过气体流动来均匀罐内各部分反应温度、保证温度均衡。

5）在反应罐上增加泄压阀能够避免因罐内气压过高而造成危险。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型隔热器的结构示意图；

图3是图2的左视图。

图中：加热炉1、电热元件2、热电偶3、罐体4、进气管5、压力表6、循环冷却水管7、控制阀8、气体混合器9、流量计10、气瓶11、隔热器12、隔热板12-1、隔套12-2、螺栓12-3、U形槽12-4、通气槽12-5、罐门13、真空泵14、冷凝器15、单向阀16、泄压阀17、控制仪18、抽气管19。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1-3所示，反应罐由横卧于加热炉1炉膛中且一端向外伸出的圆筒状罐体4、焊接在该罐体灌口处的法兰盘（图中未标示出）、通过钩形螺钉（图中未示出）分别固定在所述法兰盘上并将罐体4密闭的罐门13构成，反应罐与所述炉膛之间有热电偶3和均匀分布的若干电热元件2。反应罐中固定有进气管5和抽气管19，进气管5通过连接管（图中未标示出）与气源装置连通；该气源装置由与进气管5连通的气体混合器9、与该气体混合器连通的两只气瓶10构成（一只为氮气瓶、另外一只为氩气瓶）。抽气管19通过另外的连接管与真空泵14连通。反应罐中放置有隔热器12，该隔热器由共同固定在三根螺栓12-3上且外径略小于反应罐内腔的多块隔热板12-1、位于各相邻隔热板12-1之间的隔套12-2构成，各隔热板12-1上对应于进气管5和抽气管19的位置分别开设有可供进气管5、抽气管19通过的U形槽12-4。为了便于安置和取出隔热器12，该隔热器上固定有把手（图中未标示出）。

为了增加密闭性能，法兰盘与罐门13之间安装有密封圈（图中未标示出）。为了降低罐门13的温度，法兰盘的外表面开设有环形凹槽（图中未标示出），该环形凹槽中盘绕有循环冷却水管7。

为了促进反应罐内气体充分流动、避免存在盲区死角，进气管5和抽气管19上均分布有若干小孔（图中未标示出）。

同理，为了保证反应罐内气氛均匀，各隔热板12-1上均开设有均匀分布的通气槽12-5。

为了避免真空泵14进水，在连接抽气管19与真空泵14的管路上安装有冷凝器15。

为了避免烫伤，在连接抽气管19与冷凝器15的管路上安装有隔热套（图中未标示出）。

为了便于排气，在反应罐上固定有与其内部连通的排气管（图中未标示出），该排气管上安装有控制阀8。

为了使用方便，在连接气体混合器9与两只气瓶11的管路上分别安装有流量计10，在连接进气管5与气体混合器9的管路上安装有另外的控制阀8。

为了保证反应罐内的真空度，在连接抽气管19与真空泵14的管路上安装有单向阀16。

为了安全，在连接在抽气管19与真空泵14的管路上安装有泄压阀17。为了便于观察反应罐内压力，在该反应罐上安装有压力表6。

为了便于控制，炉体1上安装有控制仪18，电热元件2、热电偶3、压力表6、真空泵14以及各控制阀8均分别与控制仪18电连接。

工作原理：

将工件和隔热器12依次放入反应罐内，根据工件大小调整隔热器12的距离。关闭罐门13，开启与进气管5连通的控制阀8，打开氮气瓶和（或）氩气瓶向反应罐充气，通过排气管排出罐内的空气。利用真空泵14并通过抽气管19将罐内抽真空至预定负压、将炉温升至预定温度，保温一定时间；完成工件预热处理。炉温升至第一渗氮温度、并打开所述氮气瓶向反应罐内充入氮气至第一渗氮压力，保温一定时间；然后将炉温升至第二渗氮温度、加大氮气压力至第二渗氮压力，保温一定时间；将炉温升至第三渗氮温度、加大氮气压力至第三渗氮压力，保温一定时间；然后充入氩气，随炉冷却至室温。打开罐门13，取出隔热器12和工件即可。

Claims (7)

1.一种钛合金真空气体渗氮装置，包括加热炉和反应罐；其特征在于：所述反应罐由横卧于加热炉（1）炉膛中且一端向外伸出的圆桶状罐体（4）、固定在该罐体灌口处的法兰盘、固定在所述法兰盘上并将罐体（4）密闭的罐门（13）构成，反应罐与所述炉膛之间有热电偶（3）和均匀分布的若干电热元件（2）；反应罐中固定有与气源装置连通的进气管（5）以及与真空泵（14）连通的抽气管（19），所述气源装置由与进气管（5）连通的气体混合器（9）、与该气体混合器连通的两只气瓶（11）构成；反应罐中放置有隔热器（12），该隔热器由共同固定在螺栓（12-3）上且外径与反应罐内腔相适配的多块隔热板（12-1）、位于各相邻隔热板（12-1）之间的隔套（12-2）构成；各隔热板（12-1）上对应于进气管（5）和抽气管（19）的位置分别有U形槽（12-4）。

2.根据权利要求1所述的钛合金真空气体渗氮装置，其特征在于：所述法兰盘的外表面有环形凹槽，该环形凹槽中盘绕有循环冷却水管（7）。

3.根据权利要求1所述的钛合金真空气体渗氮装置，其特征在于：进气管（5）和抽气管（19）上均分布有若干小孔。

4.根据权利要求1所述的钛合金真空气体渗氮装置，其特征在于：各隔热板（12-1）上均开设有均匀分布的通气槽（12-5）。

5.根据权利要求1所述的钛合金真空气体渗氮装置，其特征在于：在连接抽气管（19）与真空泵（14）的管路上安装有冷凝器（15）。

6.根据权利要求1所述的钛合金真空气体渗氮装置，其特征在于：反应罐上固定有与其内部连通的排气管，在连接气源装置与进气管（5）的管路上、以及在所述排气管上均安装有控制阀（8），在连接抽气管（19）与真空泵（14）的管路上安装有单向阀（16）。

7.根据权利要求6所述的钛合金真空气体渗氮装置，其特征在于：真空泵（14）、电热元件（2）、热电偶（3）以及各控制阀（8）分别与安装在加热炉（1）上的控制仪（18）电连接。

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