CN219731037U - 一种外加热式离子渗氮炉加热控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种外加热式离子渗氮炉加热控制系统，涉及到金属化学热处理设备领域，包括炉体，炉体的内壁固定安装有真空炉壁，真空炉壁内活动安装有工作台,工作台的顶侧活动安装有工件，工作台上固定安装有直流辉光放电电源的一端,直流辉光放电电源的另外一端固定安装在真空炉壁上。本实用新型，通过炉内热电偶、外壁热电偶等结构的设置，使得升温的目标温度设定的较高，升温速度快，运用串级控温的方式控制炉内温度，温度较为平稳，外加热的加热器为环形结构，炉内的温度更为均匀，离子电源作为渗氮动力使用，不作升温使用，可大幅度降低高压电源的功率，节省成本，这种控制方式较为简单，避免了炉壁外温超温的现象发生。
Description
技术领域
本实用新型涉及金属化学热处理设备技术领域，尤其涉及一种外加热式离子渗氮炉加热控制系统。
背景技术
离子渗氮是将工件置于离子渗氮炉的真空室内，工件接直流辉光放电电源的负极，炉体接正极。在直流电场的作用下，炉内气体发生辉光放电，生成的正离子轰击阴极(工件)的表面，将工件加热到所需要的渗氮温度(一般在500～600℃之间)。渗氮工件到温后，保温一段时间，然后关断直流辉光电源，工件在真空炉内冷却。为了使渗氮工件表面不被氧化和保证渗氮工件的外观质量，工件一般要冷至200℃以下才能打开真空室取出工件。
在离子渗氮过程中，如果单靠离子轰击加热会导致炉内工件温度不均匀，为了提高渗氮工件的温度均匀性，高端的离子渗氮炉都是采用外辅助加热的办法来提高炉内工件的温度均匀性。外辅助加热式离子渗氮炉是在真空室外设置电阻加热器和保温层，使真空室的炉壁由原来的“冷壁”成为“热壁”，在离子渗氮过程中，通过调整炉壁的温度来减少渗氮工件的温差。
现有技术中，外辅助加热式离子渗氮炉存在一些不足之处，外辅助加热温度一般设定不高于400℃，而离子渗氮的温度在520℃以上，外辅助的加热只在提高了初始升温的速度，外温升到400℃后，炉内工件的温度应该在300℃左右，后期升温则需要离子电源提供能量，高温阶段升温的能量更大，需要较大功率的高压电源才能持续升温，升温较为困难，升温时间漫长，大量增加制作高压电源的制作成本，其次以离子电源作为主升温模式，就存在的炉内温度不均匀的特性，工件大小形状不同，排布的密度不均，都会导致温度差异过大，因此需要一种外加热式离子渗氮炉加热控制系统来满足人们的需求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种外加热式离子渗氮炉加热控制系统，以解决上述背景技术中提出的外辅助加热式离子渗氮炉升温较为困难，升温时间漫长，以离子电源作为主升温模式，就存在的炉内温度不均匀的特性，工件大小形状不同的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种外加热式离子渗氮炉加热控制系统，包括炉体，所述炉体的内壁固定安装有真空炉壁，真空炉壁内活动安装有工作台,工作台的顶侧活动安装有工件，工作台上固定安装有直流辉光放电电源的一端,直流辉光放电电源的另外一端固定安装在真空炉壁上，工作台上活动安装有炉内热电偶,真空炉壁的内壁固定安装有多个外壁热电偶。
优选的，所述炉体上开设有安装槽,真空炉壁上固定安装有多个加热器,加热器位于安装槽内。
优选的，所述炉体的尺寸为800×1200毫米，工作台的尺寸为600×20毫米。
优选的，所述加热器、炉内热电偶和外壁热电偶相互串联。
优选的，所述工件的重量为200公斤。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型中，通过炉内热电偶、外壁热电偶等结构的设置，使得升温的目标温度设定的较高，升温速度快，运用串级控温的方式控制炉内温度，温度较为平稳，外加热的加热器为环形结构，炉内的温度更为均匀，离子电源作为渗氮动力使用，不作升温使用，可大幅度降低高压电源的功率，节省成本，这种控制方式较为简单，避免了炉壁外温超温的现象发生。
附图说明
图1为本实用新型提出的一种外加热式离子渗氮炉加热控制系统的结构示意图；
图2为本实用新型提出的一种外加热式离子渗氮炉加热控制系统的剖面结构示意图；
图3为本实用新型提出的一种外加热式离子渗氮炉加热控制系统的电气原理图结构示意图。
图中：1.炉体，2.真空炉壁，3.安装槽，4.加热器，5.工作台，6.工件，7.直流辉光放电电源，8.炉内热电偶，9.外壁热电偶。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-3，一种外加热式离子渗氮炉加热控制系统，包括炉体1，炉体1的内壁固定安装有真空炉壁2，真空炉壁2内活动安装有工作台5,工作台5的顶侧活动安装有工件6，工作台5上固定安装有直流辉光放电电源7的一端,直流辉光放电电源7的另外一端固定安装在真空炉壁2上，工作台5上活动安装有炉内热电偶8,真空炉壁2的内壁固定安装有多个外壁热电偶9，工作台上摆放200公斤的欲离子渗氮处理的工件6，用氨气作为离子渗氮的工作气体，如图3所示原理，在离子化学热处理的初始阶段，先开启外壁热电偶9对外壁进行加热，即KA1中间继电器闭合，设定真空炉壁2内温度为工件预渗氮温度520℃，使用串级控制仪表T1，将真空炉壁2内热电偶TC1和外壁热电偶9即TC2接在串级控制仪表对应端子处，同时控制调整器的电压输出，控制加热器HT的输出功率，使用串级控制的方式进行加热升温，设定外加热温度上限温度为700℃，不再局限外加热的温度，这样可以达到快速升温的目的，当真空炉壁2内温度达到预渗氮温度后开启图2中直流辉光放电电源7，此时直流电压为700V，直流电流为10A，真空炉壁2内气体压强为200Pa，其中直流辉光放电电源7的主要作用是提供离子渗氮的动能，电源的功率是恒定的，且不作为主升温的功用，当温度进入保温阶段后，也就是内温达到设定温度，外温通过串级控制仪表自动调整输出信号控制功率调整器SCR1，均温后一般真空炉壁2内温和真空炉壁2外温的差距不会大于50℃，以这种方式稳定炉内的设定温度和提高升温速度。
进一步的，炉体1上开设有安装槽3,真空炉壁2上固定安装有多个加热器4,加热器4位于安装槽3内。
进一步的，炉体1的尺寸为800×1200毫米，工作台5的尺寸为600×20毫米。
进一步的，加热器4、炉内热电偶8和外壁热电偶9相互串联。
进一步的，工件6的重量为200公斤。
本实用新型工作原理：
附图3是本实用新型的电气原理图，途中SCR1为功率调整器，可接受来自串级控制仪表T1的信号调整加热器HT的输入电压，控制加热系统功率，TC1为炉内热电偶8，TC2为外壁热电偶9，KA1为控制加热中间继电器。
工作台上摆放200公斤的欲离子渗氮处理的工件6，用氨气作为离子渗氮的工作气体，如图3所示原理，在离子化学热处理的初始阶段，先开启外壁热电偶9对外壁进行加热，即KA1中间继电器闭合，设定真空炉壁2内温度为工件预渗氮温度520℃，使用串级控制仪表T1，将真空炉壁2内热电偶TC1和外壁热电偶9即TC2接在串级控制仪表对应端子处，同时控制调整器的电压输出，控制加热器HT的输出功率，使用串级控制的方式进行加热升温，设定外加热温度上限温度为700℃，不再局限外加热的温度，这样可以达到快速升温的目的，当真空炉壁2内温度达到预渗氮温度后开启图2中直流辉光放电电源7，此时直流电压为700V，直流电流为10A，真空炉壁2内气体压强为200Pa，其中直流辉光放电电源7的主要作用是提供离子渗氮的动能，电源的功率是恒定的，且不作为主升温的功用，当温度进入保温阶段后，也就是内温达到设定温度，外温通过串级控制仪表自动调整输出信号控制功率调整器SCR1，均温后一般真空炉壁2内温和真空炉壁2外温的差距不会大于50℃，以这种方式稳定炉内的设定温度和提高升温速度。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种外加热式离子渗氮炉加热控制系统，包括炉体(1)，其特征在于：所述炉体(1)的内壁固定安装有真空炉壁(2)，真空炉壁(2)内活动安装有工作台(5)，工作台(5)的顶侧活动安装有工件(6)，工作台(5)上固定安装有直流辉光放电电源(7)的一端，直流辉光放电电源(7)的另外一端固定安装在真空炉壁(2)上，工作台(5)上活动安装有炉内热电偶(8)，真空炉壁(2)的内壁固定安装有多个外壁热电偶(9)。
2.根据权利要求1所述的一种外加热式离子渗氮炉加热控制系统，其特征在于：所述炉体(1)上开设有安装槽(3)，真空炉壁(2)上固定安装有多个加热器(4)，加热器(4)位于安装槽(3)内。
3.根据权利要求1所述的一种外加热式离子渗氮炉加热控制系统，其特征在于：所述炉体(1)的尺寸为800×1200毫米，工作台(5)的尺寸为600×20毫米。
4.根据权利要求1所述的一种外加热式离子渗氮炉加热控制系统，其特征在于：所述炉内热电偶(8)和外壁热电偶(9)与加热器(4)相互串联。
5.根据权利要求1所述的一种外加热式离子渗氮炉加热控制系统，其特征在于：所述工件(6)的重量为200公斤。
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