UA151765U - Device for ionic thermochemical treatment of the inner surface of a tubular part - Google Patents
Device for ionic thermochemical treatment of the inner surface of a tubular part Download PDFInfo
- Publication number
- UA151765U UA151765U UAU202201700U UAU202201700U UA151765U UA 151765 U UA151765 U UA 151765U UA U202201700 U UAU202201700 U UA U202201700U UA U202201700 U UAU202201700 U UA U202201700U UA 151765 U UA151765 U UA 151765U
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- anode
- gas
- cavity
- vacuum chamber
- working gas
- Prior art date
Links
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 97
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 5
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002547 anomalous effect Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 238000005256 carbonitriding Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 238000010849 ion bombardment Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000001931 thermography Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Корисна модель належить до технологій іонної термохімічної обробки деталей для машинобудування і може бути використана при створенні обладнання, що забезпечує виконання технологічного процесу з покращення експлуатаційних характеристик, зокрема підвищення твердості та зносостійкості внутрішньої поверхні довгомірних деталей трубчастої форми, довжина яких становить від десятків сантиметрів до кількох метрів і більше ніж у 10 разів може перевищувати діаметр отвору.The useful model belongs to the technologies of ionic thermochemical processing of mechanical engineering parts and can be used in the creation of equipment that ensures the implementation of a technological process for improving operational characteristics, in particular, increasing the hardness and wear resistance of the inner surface of long-dimensional tubular parts, the length of which is from tens of centimeters to several meters and can be more than 10 times the diameter of the hole.
Відомий пристрій для обробки внутрішньої поверхні деталі трубчастої форми, який містить вакуумну камеру з встановленою в ній деталлю, яку обробляють (далі "деталь"), всередині деталі поблизу її внутрішньої поверхні розміщений допоміжний трубчастий електрод (далі "електрод"), довжина якого пропорційна довжині деталі, і який орієнтований паралельно осі деталі, електрод приєднаний до системи подачі та відведення охолоджуючої води та пристрою для обертання навколо осі деталі, вакуумна камера з'єднана з джерелом робочого газу та системою для відкачування, а деталь, електрод та корпус вакуумної камери підключені через перемикачі до джерела електричного живлення постійного струму, електричні провідники, підведені до деталі та анода та ізольовані від корпусу вакуумної камери (1| (ПатентA known device for processing the inner surface of a tubular-shaped part, which contains a vacuum chamber with a part to be processed installed in it (hereinafter "part"), an auxiliary tubular electrode (hereinafter "electrode") is placed inside the part near its inner surface (hereinafter "electrode"), the length of which is proportional to the length part, and which is oriented parallel to the part axis, the electrode is connected to the cooling water supply and discharge system and the device for rotating around the part axis, the vacuum chamber is connected to the working gas source and the pumping system, and the part, the electrode and the vacuum chamber body are connected through switches to the DC power source, electrical conductors connected to the part and the anode and isolated from the vacuum chamber body (1| (Patent
Великобританії ЧВ2145434 (А) від 1985-03-27, МПК С23 С 14/04, АРРАВАТИО5 РОВ ТАВЕАТІМОGreat Britain ЧВ2145434 (А) from 1985-03-27, IPC C23 C 14/04, ARRAVATIO5 ROV TAVEATIMO
ТНЕ ІМТЕВМАЇ З5ОВЕРАСЕ ОБ ТОВЕ ВМ ЕГЕСТВІСАЇ СПІОМ/ БІЗСНАВОСЕ (Апаратура для обробки внутрішньої поверхні трубки електричним тліючим розрядом)|.TNE IMTEVMAI Z5OVERASE OB TOVE VM EGESTVISAI SPIOM/ BIZSNAVOSE (Apparatus for processing the inner surface of the tube with an electric glow discharge).
Недоліком відомого пристрою є нерівномірність розподілу густини робочого газу (концентрації газових молекул) всередині довгомірної оброблюваної деталі і неможливість забезпечення під час обертання деталі значної довжини однакового малого газорозрядного проміжку між внутрішньою поверхнею деталі і довгим трубчастим електродом, який обертається, що в сукупності призводить до нерівномірної обробки внутрішньої поверхні довгомірної деталі трубчастої форми. Значна довжина оброблюваної деталі та трубчастого електрода ускладнює встановлення деталі в пристрої.The disadvantage of the known device is the uneven distribution of the density of the working gas (concentration of gas molecules) inside the long-dimension processed part and the impossibility of ensuring during the rotation of the part a significant length of the same small gas discharge gap between the inner surface of the part and the long tubular electrode that rotates, which in the aggregate leads to uneven processing the inner surface of a long tubular part. The considerable length of the processed part and the tubular electrode makes it difficult to install the part in the device.
Найбільш близьким за технічною суттю до пристрою, який заявляється, є пристрій для іонної термохімічної обробки внутрішньої поверхні деталі трубчастої форми, який містить вакуумну камеру з встановленою в ній деталлю, всередині деталі коаксіально розміщений трубчастий анодний електрод (далі "анод") з отворами для проходу газу, рівномірно розподіленими по бічній поверхні анода всередині порожнини деталі, перший відкритий торець анода з'єднаний трубопроводом з джерелом робочого газу, а другий - заглушений. Діаметри бічних отворів збільшені вздовж довжини анода в напрямку від першого торця до другого, переважно від 1 мм до 2,5 мм, анод встановлений і зафіксований на осі деталі. Форма анода повторює форму внутрішньої поверхні деталі, забезпечуючи постійну величину газорозрядного проміжку між внутрішньою поверхнею деталі та анодом у діапазоні значень 3-9 мм. Анод ізольований від деталі за допомогою двох порожніх чашоподібних кришок, надітих на зовнішню поверхню деталі з обох торців, перша чашоподібна кришка на першому торці деталі має отвори на бічній поверхні для виходу робочого газу з порожнини деталі в порожнину вакуумної камери, яка з'єднана з системою відкачування, другий торець анода виступає на 20-50 мм за межі деталі і має додаткові отвори діаметром 5 мм на бічній поверхні під кутом 1202 відносно один одного для проходу робочого газу з порожнини анода в порожнину другої чашоподібної кришки і потім в порожнину деталі. Негативний полюс джерела електричного живлення постійного струму з'єднаний з деталлю (вона є катодом іонно-генеруючого газового розряду), а позитивний полюс джерела, відповідно, з'єднаний з анодом, електричні провідники до деталі та анода ізольовані від корпусу вакуумної камери |2) (патент Франції Рг 2446326 від 1980-08-08, МПК С23С 11/16,The closest in technical essence to the claimed device is a device for ionic thermochemical treatment of the inner surface of a tubular part, which contains a vacuum chamber with a part installed in it, a tubular anode electrode (hereinafter "anode") with holes for passage is coaxially placed inside the part of gas evenly distributed on the side surface of the anode inside the cavity of the part, the first open end of the anode is connected by a pipeline to the source of the working gas, and the second is blocked. The diameters of the side holes are increased along the length of the anode in the direction from the first end to the second, preferably from 1 mm to 2.5 mm, the anode is installed and fixed on the axis of the part. The shape of the anode repeats the shape of the inner surface of the part, ensuring a constant gas discharge gap between the inner surface of the part and the anode in the range of 3-9 mm. The anode is isolated from the part with the help of two empty cup-shaped covers, which are put on the outer surface of the part from both ends, the first cup-shaped cover on the first end of the part has holes on the side surface for the exit of the working gas from the cavity of the part into the cavity of the vacuum chamber, which is connected to the system pumping, the second end of the anode protrudes 20-50 mm beyond the part and has additional holes with a diameter of 5 mm on the side surface at an angle of 1202 relative to each other for the passage of working gas from the cavity of the anode into the cavity of the second cup-shaped cover and then into the cavity of the part. The negative pole of the source of direct current electrical power is connected to the part (it is the cathode of the ion-generating gas discharge), and the positive pole of the source, respectively, is connected to the anode, the electrical conductors to the part and the anode are isolated from the vacuum chamber body |2) (French patent Rg 2446326 from 1980-08-08, IPC C23C 11/16,
Репесіоппетепі а Іа пікигайоп іопідше деб5 согр5 стеих аїопде5, еп асієї5 (Удосконалення іонного азотування подовжених порожнистих тіл зі сталі)|.Repesioppetepi a Ia pikigayop iopidshe deb5 sogr5 steih aiopde5, ep asiei5 (Improvement of ionic nitriding of elongated hollow bodies made of steel)|.
Недоліком відомого пристрою є відсутність охолодження анода, через що він сильно перегрівається особливо під час тривалих багатогодинних процесів, характерних для технології дифузійного насичення деталі газовими атомами з утворенням хімічних сполук, зокрема, нітридів під час азотування. Велика довжина анода призводить до збільшення на ньому загального струму та виділення великої потужності при ускладненому відведенні тепла по тілу самого анода за межі порожнини деталі. Це призводить до локального перегріву робочого газу, локального зниження його густини (тобто концентрації газових молекул), нерівномірності розподілу густини іонного струму на деталь і, як наслідок, до підвищеної нерівномірності іонної термохімічної обробки порівняно з випадком обробки коротких деталей. При великій довжині деталі важко досягти рівномірності розподілів густин газу та іонного струму на деталь, також цьому заважає вихід газу з порожнини деталі лише через один торець.The disadvantage of the known device is the lack of cooling of the anode, due to which it overheats greatly, especially during long processes of many hours, characteristic of the technology of diffusion saturation of the part with gas atoms with the formation of chemical compounds, in particular, nitrides during nitriding. The large length of the anode leads to an increase in the total current on it and the release of high power with the complicated removal of heat through the body of the anode itself outside the cavity of the part. This leads to local overheating of the working gas, a local decrease in its density (i.e., the concentration of gas molecules), uneven distribution of the ion current density on the part and, as a result, increased unevenness of the ion thermochemical treatment compared to the case of processing short parts. With a large length of the part, it is difficult to achieve uniformity of the distribution of gas densities and ion current on the part, and this is also hindered by the exit of gas from the cavity of the part through only one end.
Крім того, нагрівання довгого анода призводить до його деформації та локальних змін бо величини газорозрядного проміжку між внутрішньою поверхнею деталі і анодом,In addition, heating a long anode leads to its deformation and local changes, because the size of the gas discharge gap between the inner surface of the part and the anode,
нерівномірності розподілу густини іонного струму на деталь і, як наслідок, до підвищеної нерівномірності іонної термохімічної обробки. Цей недолік сильніше проявляється у разі застосування анода малого діаметра, тобто близько декількох міліметрів.uneven distribution of the ionic current density on the part and, as a result, to increased unevenness of the ionic thermochemical treatment. This disadvantage is more pronounced in the case of the use of a small-diameter anode, that is, about a few millimeters.
В основу корисної моделі поставлено задачу збільшити рівномірність іонної термохімічної обробки внутрішньої поверхні довгомірної деталі (як катода іонно-генеруючого газового розряду) при використанні розміщеного на осі, всередині деталі, трубчастого анода з отворами на бічній поверхні за рахунок газового охолодження анода і виходу робочого газу з порожнини деталі через обидва торці та максимально спростити конструкцію пристрою.The useful model is based on the task of increasing the uniformity of the ionic thermochemical treatment of the inner surface of a long part (as a cathode of an ion-generating gas discharge) when using a tubular anode placed on the axis, inside the part, with holes on the side surface due to gas cooling of the anode and the exit of working gas from cavity of the part through both ends and simplify the design of the device as much as possible.
Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для іонної термохімічної обробки внутрішньої поверхні деталі трубчастої форми, що містить вакуумну камеру з встановленою в ній деталлю, всередині деталі коаксіально розміщений трубчастий анод з отворами для проходу газу, рівномірно розподіленими по бічній поверхні анода всередині порожнини деталі.The problem is solved by the fact that in the device for ionic thermochemical treatment of the inner surface of the tubular part, which contains a vacuum chamber with the part installed in it, a tubular anode is coaxially placed inside the part with holes for the passage of gas, evenly distributed along the side surface of the anode inside the cavity of the part.
Анод встановлений і зафіксований на осі деталі та ізольований від неї за допомогою кришок, притиснутих до обох торців деталі, причому перший відкритий торець анода з'єднаний першим трубопроводом з джерелом робочого газу. Перша кришка на першому торці деталі має отвори для виходу робочого газу з порожнини деталі в порожнину вакуумної камери, яка з'єднана з системою відкачування, негативний полюс джерела електричного живлення з'єднаний з деталлю, що виконує роль катода іонно-генеруючого газового розряду, а позитивний полюс джерела, відповідно, з'єднаний з анодом, і електричні провідники, що з'єднують полюси джерела живлення з деталлю і анодом, ізольовані від корпусу вакуумної камери, згідно з корисною моделлю, друга кришка на другому торці деталі має отвори для виходу робочого газу з порожнини деталі в порожнину вакуумної камери. Другий відкритий торець анода з'єднаний другим трубопроводом з входом охолоджуючого пристрою, вихід охолоджуючого пристрою з'єднаний через регульований газовий вентиль з входом перекачувального газового насоса, вихід якого з'єднаний з першим трубопроводом, який оснащений вимірювачем сумарного газового потоку, що подається в анод.The anode is installed and fixed on the axis of the part and isolated from it with the help of covers pressed to both ends of the part, and the first open end of the anode is connected by the first pipeline to the source of working gas. The first cover on the first end of the part has holes for the exit of the working gas from the cavity of the part into the cavity of the vacuum chamber, which is connected to the pumping system, the negative pole of the electric power source is connected to the part, which acts as the cathode of the ion-generating gas discharge, and the positive pole of the source, respectively, is connected to the anode, and the electrical conductors connecting the poles of the power source to the part and the anode are isolated from the body of the vacuum chamber, according to a useful model, the second cover on the second end of the part has holes for the output of the working gas from the cavity of the part into the cavity of the vacuum chamber. The second open end of the anode is connected by a second pipeline to the inlet of the cooling device, the outlet of the cooling device is connected through an adjustable gas valve to the inlet of the pumping gas pump, the output of which is connected to the first pipeline, which is equipped with a meter of the total gas flow supplied to the anode .
Система відкачування може містити принаймні два (вакуумних) насоси для відкачування, відповідно, для попереднього відкачування атмосферного повітря з вакуумної камери і відкачування відпрацьованого робочого газу, які підключені до вакуумної камери черезThe pumping system can contain at least two (vacuum) pumps for pumping, respectively, for pre-pumping atmospheric air from the vacuum chamber and pumping out the spent working gas, which are connected to the vacuum chamber through
Зо регульовані вентилі.Adjustable valves.
Суть запропонованої корисної моделі пояснюється кресленням, де зображено схему пристрою для іонної термохімічної обробки внутрішньої поверхні деталі трубчастої форми.The essence of the proposed useful model is explained by the drawing, which shows the scheme of the device for ionic thermochemical treatment of the inner surface of the tubular part.
Пристрій для іонної термохімічної обробки внутрішньої поверхні деталі трубчастої форми містить вакуумну камеру 1 із встановленою в ній деталлю 2, всередині деталі 2 коаксіально розміщений трубчастий анод З з отворами 4 для проходу газу. Отвори 4 рівномірно розподілені на бічній поверхні анода З всередині порожнини деталі 2. Сумарна площа отворів 4 принаймні в 10 разів менше площі поперечного перерізу внутрішнього отвору анода 3.The device for ionic thermochemical treatment of the inner surface of a tubular part contains a vacuum chamber 1 with a part 2 installed in it, a tubular anode C with holes 4 for gas passage is coaxially placed inside the part 2. The holes 4 are evenly distributed on the side surface of the anode Z inside the cavity of the part 2. The total area of the holes 4 is at least 10 times smaller than the cross-sectional area of the inner hole of the anode 3.
Анод З встановлений і зафіксований на осі деталі 2 та ізольований від неї за допомогою кришок 5 та 6, притиснутих до обох торців деталі 2. Перший відкритий торець 7 анода З з'єднаний першим трубопроводом 8 з джерелом робочого газу 9. Перша кришка 5 на першому торці деталі 2 має отвори 10 для виходу робочого газу з порожнини деталі 2 в порожнину вакуумної камери 1, яка з'єднана з системою відкачування 11. Друга кришка 6 на другому торці деталі 2 має отвори 12 для виходу робочого газу з порожнини деталі 2 в порожнину вакуумної камери 1.The anode C is installed and fixed on the axis of the part 2 and isolated from it by means of covers 5 and 6 pressed against both ends of the part 2. The first open end 7 of the anode C is connected by the first pipeline 8 to the working gas source 9. The first cover 5 on the first the end of part 2 has holes 10 for the exit of working gas from the cavity of part 2 into the cavity of the vacuum chamber 1, which is connected to the pumping system 11. The second cover 6 on the second end of part 2 has holes 12 for the exit of working gas from the cavity of part 2 into the cavity vacuum chamber 1.
Негативний полюс джерела електричного живлення 13 з'єднаний з деталлю 2 (вона є катодом іонно-генеруючого газового розряду), а позитивний полюс джерела 13, відповідно, з'єднаний з анодом 2. Електричні провідники 14, що з'єднують полюси джерела 13 з деталлю 2 і анодом 3, ізольовані від корпусу вакуумної камери 1.The negative pole of the source of electric power 13 is connected to the part 2 (it is the cathode of the ion-generating gas discharge), and the positive pole of the source 13, respectively, is connected to the anode 2. Electric conductors 14 connecting the poles of the source 13 with detail 2 and anode 3, isolated from the body of the vacuum chamber 1.
Другий відкритий торець 15 анода З з'єднаний другим трубопроводом 16 з входом охолоджуючого пристрою 17, вихід охолоджуючого пристрою 17 з'єднаний через регулюючий газовий вентиль 18 з входом перекачувального газового насоса 19, вихід якого з'єднаний з першим трубопроводом 8. Перший трубопровід 8 забезпечений вимірювачем сумарної газової витрати (газового потоку) 20, що подається всередину анода 3.The second open end 15 of the anode C is connected by the second pipeline 16 to the inlet of the cooling device 17, the outlet of the cooling device 17 is connected through the regulating gas valve 18 to the inlet of the pumping gas pump 19, the output of which is connected to the first pipeline 8. The first pipeline 8 equipped with a meter of total gas consumption (gas flow) 20, which is fed inside the anode 3.
Система відкачування 11 може мати принаймні два (вакуумні) насоси для відкачування 21 і 22, відповідно, для попереднього відкачування атмосферного повітря з вакуумної камери та відкачування відпрацьованого робочого газу під час технологічного процесу іонної термохімічної обробки деталі. Насоси 21 і 22 підключені до вакуумної камери 1 через регулюючі вентилі 23 і 24, відповідно. Для вимірювання тиску газу у вакуумній камері 1 введено манометр (вакуумметр) 25.The pumping system 11 can have at least two (vacuum) pumping pumps 21 and 22, respectively, for preliminary pumping of atmospheric air from the vacuum chamber and pumping of spent working gas during the technological process of ion thermochemical treatment of the part. Pumps 21 and 22 are connected to the vacuum chamber 1 through control valves 23 and 24, respectively. A manometer (vacuum meter) 25 is introduced to measure the gas pressure in the vacuum chamber 1.
Джерело робочого газу 9 може мати балони 26 з різними газами, що використовуються для іонної термохімічної обробки деталей, наприклад, азотом (Ме), аргоном (Аг), ацетиленом (Се2Н?г) або їх сумішами. Балони 26 підключаються до першого трубопроводу 8 через регулятори витрати газів 27, які забезпечені витратомірами.The working gas source 9 can have cylinders 26 with various gases used for ionic thermochemical processing of parts, for example, nitrogen (Me), argon (Ag), acetylene (Se2H?g) or their mixtures. Cylinders 26 are connected to the first pipeline 8 through gas flow regulators 27, which are equipped with flow meters.
Для управління роботою пристрою для іонної термохімічної обробки в нього введено систему інтелектуального управління (не показано на схемі), пов'язану з усіма виконавчими елементами та вимірювальними приладами.To control the operation of the device for ionic thermochemical treatment, an intelligent control system (not shown in the diagram) connected to all executive elements and measuring devices has been introduced into it.
Для визначення температурного режиму оброблюваної деталі 2 пристрій має вимірювач температури (не показаний на схемі), наприклад, термопарного, пірометричного або тепловізійного типу.To determine the temperature regime of the processed part 2, the device has a temperature meter (not shown in the diagram), for example, a thermocouple, pyrometric or thermal imaging type.
Для підвищення продуктивності пристрою для іонної термохімічної обробки можна встановлювати у вакуумній камері кілька деталей з розміщенням у кожному свого аноду, всі аноди підключати до загального джерела робочого газу та загального джерела електричного живлення через свої баластні елементи (наприклад, газові розподільники та електричні резистори).To increase the performance of the device for ion thermochemical treatment, several parts can be installed in the vacuum chamber with each of its anodes, all anodes can be connected to a common source of working gas and a common source of electrical power through their ballast elements (for example, gas distributors and electrical resistors).
Пристрій працює наступним чином:The device works as follows:
У вакуумну камеру 1 поміщають деталь 2 для подальшої іонної термохімічної обробки.Part 2 is placed in the vacuum chamber 1 for further ionic thermochemical treatment.
Деталь 2 встановлюють торцем на кришку 6, на якій закріплений анод З своїм торцем 15. Потім деталь 2 закривають кришкою 5, через яку проходить торець 7 анода 3. До деталі 2 приєднують електричний провідник 14, що йде від негативного полюса джерела електричного живлення.The part 2 is installed with the end face on the cover 6, on which the anode with its end 15 is fixed. Then the part 2 is closed with the cover 5, through which the end 7 of the anode 3 passes. The electric conductor 14, coming from the negative pole of the power source, is attached to the part 2.
Вакуумну камеру 1 герметизують, а торець 7 анода З приєднують до трубопроводу 8, що йде до джерела робочого газу 9. Позитивний полюс джерела електричного живлення 13 з'єднують провідником 14 з торцем 7 анода 3.The vacuum chamber 1 is sealed, and the end 7 of the anode Z is connected to the pipeline 8 going to the working gas source 9. The positive pole of the power source 13 is connected by a conductor 14 to the end 7 of the anode 3.
Вмикають насос 21 і через відкритий вентиль 23 відкачують атмосферне повітря з вакуумної камери 1 до мінімально можливого тиску залишкового газу (переважно менше 102 Па). Тиск газу в камері вимірюється манометром (вакуумметром) 25. Вентиль 23 закривають, відкривають вентиль 24 і продовжують відкачування насосом 22, який здатний працювати при низькому тиску газу. Вмикають охолоджуючий пристрій 17.The pump 21 is turned on and through the open valve 23 atmospheric air is pumped from the vacuum chamber 1 to the minimum possible residual gas pressure (mostly less than 102 Pa). The gas pressure in the chamber is measured by a manometer (vacuum meter) 25. Valve 23 is closed, valve 24 is opened and pump 22, which is able to work at low gas pressure, continues pumping. Turn on the cooling device 17.
Відкривають вентиль 18 і включають перекачувальний газовий насос 19 і за показаннямиOpen the valve 18 and turn on the pumping gas pump 19 and according to the indications
Зо вимірювача газового потоку 20 переконуються в нормальній циркуляції газу через порожнину анода 3. Відкривають балони 26 з необхідними газами, наприклад, балони з азотом (Мг2) та аргоном (Аг) для виконання процесу азотування або додатково відкривають балон з ацетиленом (С2Нг) для виконання процесу карбонітрування. Задають необхідну витрату цих газів за допомогою регуляторів витрати газів 27, з витратомірами. Заповнюють робочим газом вакуумну камеру та внутрішні порожнини деталі 2, анода З та всіх трубопроводів.From the gas flow meter 20, they are convinced of the normal circulation of gas through the anode cavity 3. They open cylinders 26 with the necessary gases, for example, cylinders with nitrogen (Mg2) and argon (Ag) to perform the nitriding process, or additionally open a cylinder with acetylene (C2Hg) to perform of the carbonitration process. Set the required flow of these gases using gas flow regulators 27, with flow meters. The vacuum chamber and internal cavities of part 2, anode Z and all pipelines are filled with working gas.
Переконуються у встановленні стаціонарного стану всієї газової системи за показниками вимірювача газового потоку 20 і манометра (вакуумметра) 25. Встановлюють необхідні значення параметрів стану газової системи шляхом регулювання вентилів 18 і 24 і регуляторів витрати газів 27. Як правило, тиск робочого газу в порожнині встановлюють у діапазоні 0,1-1,0 кПа для процесів азотування та карбонітрування. Тиск робочого газу в порожнині деталі 2 визначають побічно за показниками манометра (вакуумметра) 25, вхід до якого доцільно розташувати біля отворів 12 в кришці 6.They make sure that the steady state of the entire gas system is established according to the indicators of the gas flow meter 20 and the pressure gauge (vacuum meter) 25. The necessary values of the state parameters of the gas system are set by adjusting the valves 18 and 24 and the gas flow regulators 27. As a rule, the pressure of the working gas in the cavity is set in in the range of 0.1-1.0 kPa for nitriding and carbonitriding processes. The pressure of the working gas in the cavity of the part 2 is determined indirectly by the readings of the manometer (vacuum meter) 25, the entrance to which should be located near the holes 12 in the cover 6.
Вмикають джерело електричного живлення 13 і встановлюють задані параметри його роботи по струму та напрузі. Іонна термохімічна обробка виконується в режимі аномального тліючого розряду, при якому іонне бомбардування відбувається по всій внутрішній поверхні деталі 2, яка є катодом для даного розряду. Розрядна напруга залежить від густини струму та тиску (густини) робочого газу в порожнині деталі 2 і зазвичай становить 0,5-1,5 кВ, а густина струму не менше кількох міліампер на квадратний сантиметр. Величина повного струму визначається площею катода, типові значення струму - від десятків міліампер до десятків ампер. Параметри електроживлення для конкретних деталей визначаються експериментальним шляхом.Turn on the power source 13 and set the specified parameters of its operation in terms of current and voltage. Ionic thermochemical treatment is performed in the mode of anomalous glow discharge, in which ion bombardment occurs over the entire inner surface of part 2, which is the cathode for this discharge. The discharge voltage depends on the current density and the pressure (density) of the working gas in the cavity of the part 2 and is usually 0.5-1.5 kV, and the current density is at least several milliamperes per square centimeter. The magnitude of the total current is determined by the area of the cathode, typical current values are from tens of milliamperes to tens of amperes. Power supply parameters for specific parts are determined experimentally.
У зв'язку з тим, що у реальному технологічному процесі можливі зриви аномального тліючого розряду в низьковольтну дугову форму з оплавленням оброблюваної поверхні деталі та аварійним навантаженням джерела живлення, рекомендується застосовувати імпульсний режим роботи джерела живлення з паузами струму. Паузи струму забезпечують охолодження мікронеоднорідностей на катоді, електричний вибух яких викликає дугоутворення. При цьому тривалість імпульсу становить десятки мікросекунд - одиниці мілісекунд, а коефіцієнт заповнення імпульсами (величина зворотна скважності) - не більше 95 95. Рекомендована тривалість імпульсів і коефіцієнт заповнення імпульсами залежить від густини розрядного струму на катоді. Чим більша густина струму, тим меншою має бути тривалість імпульсів при збереженні зазначеної вимоги до коефіцієнта заповнення імпульсами.Due to the fact that in a real technological process, breakdowns of anomalous glow discharge into a low-voltage arc form with melting of the processed surface of the part and emergency load of the power source are possible, it is recommended to use the pulse mode of operation of the power source with current pauses. Current pauses ensure the cooling of microinhomogeneities on the cathode, the electric explosion of which causes arc formation. At the same time, the duration of the pulse is tens of microseconds - units of milliseconds, and the pulse filling factor (the reciprocal of the duty cycle) is no more than 95 95. The recommended pulse duration and the pulse filling factor depend on the density of the discharge current at the cathode. The higher the current density, the shorter the duration of the pulses should be while maintaining the specified requirement for the pulse filling factor.
Рекомендується на початковому етапі технологічного процесу обробляти внутрішню поверхню деталі у середовищі аргону для видалення поверхневих забруднень, зазвичай це органічні (жирові) і оксидні плівки, при коефіцієнті заповнення імпульсами трохи більше 50 95 з поступовим його підвищенням. Потім проводять штатну іонну термохімічну обробку з робочим газом заданого складу.It is recommended at the initial stage of the technological process to treat the inner surface of the part in an argon environment to remove surface contamination, usually organic (fatty) and oxide films, with a pulse filling factor of slightly more than 50 95 with a gradual increase. Then, standard ionic thermochemical treatment is carried out with the working gas of the specified composition.
У зв'язку з тим, що робоча поверхня анода набагато менша за внутрішню поверхню деталі трубчастої форми і густина струму на аноді набагато більша за густину струму на деталі, а через велику довжину анода передача тепла від анода назовні за межі порожнини деталі та вакуумної камери малоефективна, анод сильно нагрівається. Нагріву анода також сприяє теплове випромінювання з гарячої внутрішньої поверхні деталі. В результаті газ перегрівається в порожнині деталі, особливо в середній її частині. Це знижує густину газу, тобто концентрацію газових молекул і порушує однорідність розряду в порожнині деталі (тобто рівномірність розподілу іонного струму по поверхні деталі) і, відповідно, рівномірність іонної термохімічної обробки. Однак завдяки тому, що шлях для виходу газу скорочується через те, що газ із порожнини деталі 2 виходить через обидва торці, негативна роль описаного ефекту знижується порівняно з випадком виходу газу тільки через один торець, як у відомому пристрої (21.Due to the fact that the working surface of the anode is much smaller than the inner surface of the tubular part and the current density on the anode is much higher than the current density on the part, and due to the long length of the anode, heat transfer from the anode to the outside outside the part cavity and the vacuum chamber is inefficient , the anode gets very hot. Heat radiation from the hot inner surface of the part also contributes to the heating of the anode. As a result, the gas overheats in the cavity of the part, especially in its middle part. This reduces the gas density, that is, the concentration of gas molecules and disrupts the uniformity of the discharge in the cavity of the part (that is, the uniformity of the distribution of the ionic current on the surface of the part) and, accordingly, the uniformity of the ionic thermochemical treatment. However, due to the fact that the gas exit path is shortened due to the fact that the gas from the cavity of the part 2 exits through both ends, the negative role of the described effect is reduced compared to the case of gas exit through only one end, as in the known device (Fig.
Крім того, перегрів довгого анода сприяє його деформації та локальним змінам величини газорозрядного проміжку між внутрішньою поверхнею деталі та анодом. Такий ефект має сильніше проявлятися у разі застосування анода малого діаметра (тобто близько декількох міліметрів). В результаті порушується однорідність розряду в порожнині деталі (тобто рівномірність розподілу іонного струму на поверхні деталі) і, відповідно, рівномірність іонної термохімічної обробки.In addition, overheating of a long anode contributes to its deformation and local changes in the size of the gas discharge gap between the inner surface of the part and the anode. Such an effect should be more pronounced in the case of the use of a small-diameter anode (that is, about a few millimeters). As a result, the homogeneity of the discharge in the cavity of the part (that is, the uniformity of the distribution of the ionic current on the surface of the part) and, accordingly, the uniformity of the ionic thermochemical treatment are violated.
Для мінімізації зазначених шкідливих ефектів дана корисна модель оснащена охолоджуючим пристроєм 17, в якому охолоджується трубопровід 16, що йде від анода 3, і газ, який проходить по ньому. Таким чином, анод З охолоджується за рахунок передачі тепла по металу як самого анода 3, так і трубопроводу 16, а також за рахунок відведення теплової енергії від анода газовим теплоносієм, яким фактично служить невикористаний в технохімічномуTo minimize these harmful effects, this useful model is equipped with a cooling device 17, which cools the pipeline 16 coming from the anode 3 and the gas passing through it. Thus, the anode Z is cooled due to the transfer of heat through the metal of both the anode 3 itself and the pipeline 16, as well as due to the removal of thermal energy from the anode by the gas coolant, which is actually used by the unused in the technochemical
Зо процесі робочий газ. Цей газ направляється в трубопровід 8 за допомогою перекачувального газового насоса 19 і разом з газом від джерела робочого газу 9 подається всередину анода 3, а потім частково через отвори 4 надходить в порожнину деталі 2. Стаціонарна циркуляція газу в корисній моделі встановлюється після заповнення робочим газом всіх об'ємів в пристрої.Working gas from the process. This gas is sent to the pipeline 8 with the help of a pumping gas pump 19 and, together with the gas from the working gas source 9, is fed inside the anode 3, and then partially enters the cavity of the part 2 through the holes 4. Stationary gas circulation in the useful model is established after filling with working gas all volumes in the device.
В корисній моделі не весь робочий газ повторно направляють в анод 3, так як частину робочого газу, що виходить з порожнини деталі 2 через отвори 10 і 12 у вакуумну камеру 1, відкачують насосом 22. Це зроблено для вимивання з вакуумної камери 1 забруднюючих газовиділень зі стінок камери та її технологічного оснащення, а також газовиділень з деталі 2 під час попередньої іонної очистки її поверхні. При цьому робочий газ, який повторно направляють в анод З за допомогою перекачувального газового насоса 19, не забруднюється, тому що він не контактує з газовою атмосферою вакуумної камери 1 і внутрішньої порожнини деталі 2.In a useful model, not all of the working gas is re-directed to the anode 3, since a part of the working gas coming out of the cavity of the part 2 through the holes 10 and 12 into the vacuum chamber 1 is pumped out by the pump 22. This is done to wash out from the vacuum chamber 1 polluting gas emissions from walls of the chamber and its technological equipment, as well as gas emissions from part 2 during the preliminary ion cleaning of its surface. At the same time, the working gas, which is re-directed to the anode C by means of the pumping gas pump 19, is not contaminated, because it does not come into contact with the gas atmosphere of the vacuum chamber 1 and the internal cavity of the part 2.
Умовою успішного функціонування корисної моделі є багаторазове підвищення тиску робочого газу в аноді З та трубопроводах 8 та 16 у порівнянні з тиском газу в порожнині деталі, тобто відповідний перепад тиску газу в отворах 4. Для цього сумарна площа отворів 4 повинна бути, принаймні, в 10 разів менше площі поперечного перерізу внутрішнього отвору анода 3.A condition for the successful operation of a useful model is a multiple increase in the pressure of the working gas in the anode Z and pipelines 8 and 16 in comparison with the gas pressure in the cavity of the part, that is, a corresponding drop in gas pressure in the holes 4. For this, the total area of the holes 4 must be at least 10 times less than the cross-sectional area of the inner hole of the anode 3.
Підвищений перепад тиску в отворах 4 корисної моделі сприяє більш рівномірній подачі робочого газу в порожнину деталі 2, ніж у відомому пристрої |2), і не вимагає емпіричного підбору розподілу діаметрів аналогічних отворів в аноді відомого пристрою (21). Вищезазначене додатково сприяє підвищенню рівномірності іонної термохімічної обробки деталі у пристрої, що заявляється.The increased pressure drop in the holes 4 of the useful model contributes to a more uniform supply of working gas into the cavity of the part 2 than in the known device |2), and does not require an empirical selection of the distribution of the diameters of similar holes in the anode of the known device (21). The above additionally helps to increase the uniformity of the ionic thermochemical treatment of the part in the claimed device.
При цьому в пристрої для реалізації газового охолодження анода немає потреби застосовувати додаткові гази крім робочого.At the same time, there is no need to use additional gases in addition to the working gas in the device for gas cooling of the anode.
Таким чином, корисна модель забезпечує підвищення рівномірності іонної термохімічної обробки внутрішньої поверхні довгомірної деталі (як катода іонно-генеруючого газового розряду), при використанні трубчастого анода розміщеного всередині деталі на осі з отворами на бічній поверхні, за рахунок газового охолодження анода, багаторазового підвищення тиску газу всередині анода відносно тиску в порожнині деталі та виходу робочого газу з внутрішньої порожнини деталі через обидва торці, а також максимально спрощено конструкцію корисної моделі. бо Джерела інформації:Thus, a useful model provides an increase in the uniformity of the ionic thermochemical treatment of the inner surface of a long part (as a cathode of an ion-generating gas discharge), when using a tubular anode placed inside the part on an axis with holes on the side surface, due to gas cooling of the anode, a multiple increase in gas pressure inside the anode relative to the pressure in the cavity of the part and the exit of the working gas from the internal cavity of the part through both ends, as well as simplifying the design of the useful model as much as possible. because Sources of information:
1. Патент Великобританії 482145434 (А) від 1985-03-27, МПК С23 С 14/04, АРРАВАТОВ51. British patent 482145434 (А) dated 03-27-1985, IPC C23 C 14/04, ARRAVATOV5
РОМ ТАЕАТІМа ТНЕ ІМТЕАМАЇ ЗОВЕАСЕ ОБ ТОВЕ ВУ ЕГЕСТВІСАЇ СІ ОМ рІЗСНАНСЕ (Апаратура для обробки внутрішньої поверхні трубки електричним тліючим розрядом). 2. Патент Франції ЕК 2446326, 1980-08-08, МПК С23 С 11/16. Регпесіоппетепі а Іа пігигайоп іопідче де5 согр5 сгеих аопде5, еп асіег5 (Удосконалення іонного азотування подовжених порожнистих тіл зі сталі).ROM TAEATIMa TNE IMTEAMAI ZOVEASE OB TOVE VU EGESTVISAI SI OM rIZSNANSE (Apparatus for treating the inner surface of the tube with an electric glow discharge). 2. French patent EC 2446326, 1980-08-08, IPC C23 C 11/16. Regpesioppetepi a Ia pigigayop iopodche de5 sogr5 sgeih aopde5, ep asieg5 (Improvement of ionic nitriding of elongated hollow bodies made of steel).
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU202201700U UA151765U (en) | 2022-05-25 | 2022-05-25 | Device for ionic thermochemical treatment of the inner surface of a tubular part |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU202201700U UA151765U (en) | 2022-05-25 | 2022-05-25 | Device for ionic thermochemical treatment of the inner surface of a tubular part |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA151765U true UA151765U (en) | 2022-09-07 |
Family
ID=89902723
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAU202201700U UA151765U (en) | 2022-05-25 | 2022-05-25 | Device for ionic thermochemical treatment of the inner surface of a tubular part |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA151765U (en) |
-
2022
- 2022-05-25 UA UAU202201700U patent/UA151765U/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US2916409A (en) | Process and apparatus for the treatment of ferrous articles | |
| EP0872569B1 (en) | Nitriding process and nitriding furnace thereof | |
| US4124199A (en) | Process and apparatus for case hardening of ferrous metal work pieces | |
| CA1087548A (en) | Apparatus for ion-nitriding | |
| US4769101A (en) | Apparatus for surface-treating workpieces | |
| CN101122004A (en) | Vacuum surface strengthening technique and device | |
| CN109943801A (en) | A kind of coupled system and glow discharge nitriding technique of gas arc discharge device and vacuum cavity | |
| US6471920B2 (en) | Apparatus and method for treatment of electrically conductive continuous material | |
| UA151765U (en) | Device for ionic thermochemical treatment of the inner surface of a tubular part | |
| US3228809A (en) | Method of regulating an electric glow discharge and discharge vessel therefor | |
| GB852070A (en) | Glow discharge process and apparatus therefor | |
| JPS55125267A (en) | Surface treating method of improving abrasion resistance and corrosion resistance of iron and steel | |
| US20130277354A1 (en) | Method and apparatus for plasma heat treatment | |
| US4179618A (en) | Apparatus for ion-nitriding treatment | |
| KR100324435B1 (en) | Plasma of use nitriding aluminum formative and apparatus | |
| US3536948A (en) | High frequency torch discharge plasma generator provided with single electrode of aluminum | |
| JP3050361B2 (en) | Ion nitriding method for metal members | |
| KR930004558B1 (en) | Ion-nitriding method and apparatus of d.c. pulse | |
| KR100552388B1 (en) | Atmospheric pressure plasma processing apparatus and its process | |
| CN210065890U (en) | Radio frequency plasma oxidation nitridation equipment | |
| US3846574A (en) | Method of heating objects and device for the performance of the method | |
| JPH1053876A (en) | Gas injector for plasma chemical vapor deposition | |
| JP3490217B2 (en) | Heat-resistant electrode and ion carburizing furnace using the same | |
| KR20050095662A (en) | Ion-nitriding treatment system and method thereof | |
| JP3230921U (en) | Industrial furnace |