SE427148B - Elektrisk ugn for kemisk-termisk behandling av arbetsstycken av metall eller legeringar - Google Patents

Description

8104390-3 2 10 '15 20 25 3o_ 55 -~ som arbetsstyekena uppvärmes genom att nätfrekvent växel- ström får flyta genom värmeanordningarna alstras ett elektromagnetiskt fält i ugnsmuffeln. Under ugnens arbets- förlopp in- och urkopplas värmeanordningarna automatiskt i och för konstanthållning av en förutbestämd temperatur i ugnsmuffeln. ' I denna kända ugn är det elektromagnetiska fältets inverkan på nitreringsförloppet av periodisk karaktär, varför det elektromagnetiska fältets parametrar inte kan kontrolleras.

Ej heller kan man i denna kända ugn reglera det elektromag- netiska fältets parametrar. ' Omöjligheten att kontrollera och reglera det elektromagne- tiska fältets parametrar i denna kända ugn samt den periodiska karaktären av det elektromagnetiska fältets inverkan på nitreringen medför att nitreringskvaliteten och nitrerings-I - hastigheten inte kan påverkas effektivt.

En elektrisk ugn är känd (jämför exempelvis det sovjetryska '-uppfinnarcertifikatet 11 793), vilken innefattar dels ett infpdrat hus, som utgöres av en kon med värmeanordningar och en muffel med lock, och dels mellan huset och muffeln anord- nade elektromagneter med mot muffeln vända polstycken.

Elektromagneterna är anordnade vid muffelns koniska sidoyta.

Ugnen fungerar på följande sätt. Arbetsstyckena inmatas medelst en styrskruv eller en ränna genom en i locket upp- tagen inmatningsöppning i muffeln, där de fasthålles medelst ett av elektromagneten alstrat magnetfält, Allteftersom arbetsstyckena uppvärmes, förlorar de sina magnetiska egen- skaper men de fasthålles av elektromagneten på den lutande väggen under inverkan av friktionskraften. Sedan arbets- styckena helt förlorat de magnetiska egenskaperna, glider de genom tyngdkraften nedåt utefter den lutande väggen in i en härdningsbehâllare. 10 15 20 25 BO 35 8104390-3 Hos denna kända ugn bestämmes vinkeln mellan elektromag- neternas centrumaxlar av koniciteten hos arbetskammarens koniska väggar, vilken konicítet beräknas i beroende av arbetsstyckenas vikt och form förutsatt arbetsstyckena kan fasthållas på dessa väggar och inte bestämmas av andra fysikaliska skäl exempelvis genom åstadkommande av fältets önskade symmetri; genom inverkan på de kemiska reaktioner- nas förlopp vid fasytan mellan gasfas och fast fas eller genom inverkan på förloppet av polymorfa (allotropa) om- vandlingar vid värmebehandlingen. Anordningen för alstrande av magnetfältet säkerställer inte koncentrationen av mag- netflödet i arbetszonen.

En schaktugn för nitrering av arbetsstycken är känd (jämför exempelvis det sovjetryska uppfinnarcertifikatet 558 967)»' vilken innefattar ett infodrat hus med värmeanordningar.

I muffeln är en solenoid för alstrande av ett magnetfält fritt anordnad på ett sådant sätt, att en garanterad pro- cesspalt kvarlämnas mellan solenoiden och väggarna respek- tive mellan solenoiden och bottendelen. Solenoiden utgöres av en stomme med lindning av tråd innehållande 20% Cr och 80% Ni och är avsedd att matas med elektrisk ström genom i ugnshuset anordnade strömtillförande organ.

Man placerar arbetsstyckena i muffeln, tillsluter denna me- delst locket och låter gasformig ammoniak strömma genom muffeln. Matningsspänningen påtryckes värmeanordníngen och solenoiden individuellt, varigenom dessa kan fungera obe- roende av varandra.

I denna kända ugn är det även svårt att styra det elektro- magnetiska fältets parametrar, varvid solenoiden (generatorn) för alstrande av fältet har låg verkningsgrad; Solenoiden utsättes i denna kända ugn för inverkan av mättningsmediet och temperaturen, vilket begränsar dess livslängd. Denna ugns solenoid är mer ett ytterligare värmeelement än alstrare 8104390-3 u 10 15 20 25 30 35 av det elektromagnetiska fältet, eftersom den är uppbyggd av legering innehållande 20% Cr och 80% Ni. Den elkraft, som tillföres solenoiden, omvandlas praktiskt taget full- ständigt till värme men inte till energin i det elektro- magnetiska fältet. Denna solenoids låga verkningsgrad härrör dessutom från avsevärd magnetflödesläckning, vilket ogynnsamt påverkar stabiliteten av parametrarna hos det elektromagnetiska fältet i muffelns arbetsrum. För att alstra ett likformigt elektromagnetiskt fält måste för- hållandet mellan solenoidens diameter och dess längd vara lika med 1:10 respektive, vilket inte kan säkerställas på grund av ugnsmuffelns geometriska dimensioner och form.

Denna“kända ugn kräver alltså en avsevärdenergiförbrukning för alstrande av en magnetisk fältstyrka av inte endast några få tiotal kA/m utan även några få tiotal A/m. I detta fall kan man inte helt eliminera solenoidens inverkan på noggrannheten i konstanthållning av den förutbestämda tem- peraturen, vilket i kombination med samtliga nackdelar omöjliggör någon ändamålsenlig ändring av processparametrar- na och diffusionsskiktens kvalitet.

Det huvudsakliga syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en elektrisk ugn för kemisk-termisk behandling av arbetsstycken av metall eller'legeringar, vilken ugn genom införande av'bestämda konstruktionselement och genom lämpligt val av elementens läge i ugnen gör det möjligt att styra magnetfältets parametrar, intensifiera den kemisk- termiska behandlingen och öka ugnens verkningsgrad.

Detta uppnås enligt föreliggande uppfinning medelst en elek- trisk ugn för kemisk~termisk behandling av arbetsstycken av metall eller legeríngar, vilken ugn innefattar dels ett hus dels värmeelement och_en muffel, vilka är anordnade mellan huset och muffeln, och dels elektromagneter med mot muffeln vända polstycken, varvid ugnshuset, enligt uppfinningen, är uppbyggt i form av en sluten magnetflödesledare av elektro- stål och anordnat att bilda ett magnetsystem med elektromag- neternas polstycken,-som är anordnade att omge muffeln i in- bördes vinkelräta riktningar. ' 10 15 20 25 30 35 8104390-3 Det är lämpligt, att magnetsystemet innefattar värmeele- ment i form av en bifilär lindning.

Införandet av nämnda konstruktionselement och lämpligt val av deras inbördes läge i ugnen enligt uppfinningen bidrar till att öka ugnens verkningsgrad.

Ugnen enligt uppfinningen gör det möjligt att med 2 ~ 3 gånger öka arbetsstyckenas ythårdhet och hållfasthet efter gasnitreringen, samt öka korrosionsbeständigheten, den magnetiska flödestätheten, förbättra andra egenskaper, intensifiera nitreringen med 1,5 - 2 gånger och minska effektförbrukningen. _ Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bifogade ritning, på vilken Fig 1 visar en planvy av den elektriska ugnen enligt uppfinningen för kemisk-termisk behandling av arbetsstycken av metall eller legeringar och Fig 2 visar ett tvärsnitt genom elugnen enligt uppfinningen.

Den elektriska ugnen för kemisk-termisk behandling av arbets- stycken av metall eller legeringar innefattar ett kylt hus 1 i form av en sluten magnetflödesledare av elektrostål. I huset 1 är en muffel 2 av omagnetiskt stål axiellt anordnad, som är försedd med ett avtagbart lock 5. I ett inre rum mellan huset 1 och muffeln 2 är elektromagneter med kärnor Ä och spolar 5 anordnade, varvid kärnornas H och elektro- magneternas polstycken 6 är vända mot muffeln 2.

Ugnens värmeelement 7 är uppbyggda av en bifilär lindning och anordnade på muffelns 2 isolerade yta. Mellan elektro- magneternas polstycken 6 och muffelns 2 värmeelement Yiär en värmeisolering 8 anordnad. I locket 3 är inbyggt ett '_gasförsörjningssystem, som innefattar ett gastillförande rörstycke 9 och ett gasavledande rörstycke 10. Elektro- magneternas kärnor H är fästa vid huset 1 medelst skruvar 11, medan polstyckena 6 är fästa vid huset 1 medelst skruvar 12. En stödring 13 är fäst vid ugnshuset 1 medelst skruvar lä. Ugnshuset 1 är avsett att kylas av vatten, som strömmar 8104390-3 6 10 15 20 25 30 35 genom kanaler 15. Matningsspänníngen pålägges över ugnen via anslutningsklämmor 16. Ugnshuset 1 är anordnat på stöd- organ 17.

Ugnshuset 1 (Fig 2), som har formen av en sluten magnet- flödesledare av elektrostål, är anordnat att bilda ett magnetssystem med elektromagneternas polstycken 6, som är anordnade i inbördes vinkelräta riktningar.

Den elektriska ugnen för kemisk-termisk behandling av ar- betsstycken av metall eller legeringar fungerar på följande sätt.

Man öppnar ugnslocket 3 (Fig 1), inför arbetstyckena i muffeln 2, tillsluter locket 3 tätt och inmatar vatten i kanalerna 15 i ugnens kylsystem, samtidigt som ammoniak strömmar in i muffeln 2 genom rörstycket 9. Avloppsgasen bortföres från ugnsmuffeln 2 genom rörstycket 10. Sedan gasförsörjningssystemet aktiverats, pålägges matningsspän- ningen över värmeelementen 7. Sedan temperaturen i'muffe1n 2 uppnått 400-45000, pålägges likspänningen över elektromagnet- spolarna 5. Den genom spolarna 5 flytande strömmen alstrarj _ett_magnetflöde, som koncentreras av polstyckena 6 iø muffeln 2.

I beroende av de krav, som ställes på egenskaperna hos de arbetsstycken eller detaljer, som skall behandlas, alstras i ugnsmuffeln 2 ett magnetfält med önskad styrka. Genom. lämpligt val av inkopplingsordningen för elektromagneterna. kan man dessutom-förínställa den önskade formen hos magnet- fältet samt den önskade fältsymmetrin. Det i muffeln 2 al- strade yttre magnetfältet resulterar i uppkomsten av slk induoerad symmetri i kristallgittret hos de arbetsstycken, som behandlas.

Den magnetiska fältstyrkan bestämmas av den genom spolen 5 gående strömmen. Magnetfältet förorsakar motsvarande spjälk~ ning av s k energitermer (energínivåer), vilket leder till 10 15 20 25 30 8104390-3 bildande av specifika bindningar i s»k indrívningsfaser, varför man kan ändra arbetsstyckenas fysikaliska och me- kaniska egenskaper och följaktligen reglera behandlings- kvaliteten.

Magnetfältet fortsätter att inverka på arbetsstyckena vid fortsatt mättning och kylning till en temperatur, vid vilken arbetsstyckenas yta inte oxideras i luft.

Användningen av ugnshuset 1 i form av den slutna magnet- flödesledaren av elektrostål gör det alltså möjligt att tillsammans med de i huset 1 anordnade elektromagneterna bilda ett magnetsystem, som omger muffeln 2 (Fig 2) med arbetsstyckena och koncentrerar magnetflödet i hela arbets- zonen i ugnen. Genom att elektromagneterna är anordnade i inbördes vinkelräta riktningar kan man alstra magnetfält med varierande form, vilket gör det möjligt att ändra fält- symmetrin i arbetsstyckenas kristallgitter och följaktli- gen ändra de betingelser, under vilka diffusionsförloppen förlöper. ' ¿ Ugnen enligt uppfinningen gör det möjligt att optimera behandlingsförhållandena och ge arbetsstyckena de önskade fysikaliska och mekaniska egenskaperna. Införandet av nämnda konstruktionselement samt lämpligt val av deras inbördes läge bidrar till att öka elugnens verkningsgrad.

Claims (2)

10 IÉ 20 Patentkrav

1. Elektrisk ugn för kemisk-termisk behandling av arbets- stycken av metall eller legeringar,'vílken ugn innefattar dels ett hus (1) med värmeelement (7) och en muffel (2) och dels mellan huset (1) ooh muffeln (2) anordnade elektro- magneter med mot mnffeln (2) vända polstycken (6), k ä n - n e t e c k n a d av att huset (1) är uppbyggt i form av en sluten magnetflödesledare av elektrostål och anordnat att bilda ett magnetsystem med elektromagneternas pol- stycken (6), som är anordnade att omge muffeln (2) i in- bördes vinkelräta riktningar.

2. Ugn enligt kravet_1, k ä n n e t e c k n a d av att magnetsystemet innefattar värmeelementen (7), som är upp- byggda av en bifilär lindning.