离子渗氮炉制造技术

本发明专利技术公开了一种离子渗氮炉，属于金属热处理设备。该渗氮炉由弧形炉盖、圆形炉筒、弧形炉底座、快速冷冻系统、阴极输电装置和测温装置等构成。特点是弧形炉盖上设有快速冷冻系统，同时起到均匀炉温的作用，而阴极输电装置横卧于阴极盘下方，不承受重量，圆形炉筒用水冷层和真空层（空气层）所组成的隔热层与隔热屏共同隔热，炉底座为弧形，阴极输电装置和测温装置设置在其侧面。冷却水和真空层（空气层）接头采用快速接头，优点是冷却速度快、工件温度均匀性好、节能、维护保养方便和吊扣时不带有任何冷却水管和气管。尤其适于钢铁零件的渗氮处理和金属表面强化处理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及离子渗氮的专用设备，属于热处理设备领域。
技术介绍
离子渗氮是一种可以显著提高钢铁零件表面耐磨损、疲劳、腐蚀、抗高温氧化和提高工件寿命的金属表面强化工艺。它是将待处理的工件放在真空容器中，并充以133～1333pa低压的含氮气体，以工件作为阴极，真空容器的壁罩作为阳极或在容器内另设金属阳极，在阴阳极之间加上数百伏直流电压，两极间的稀薄气体被电离，从而产生辉光放电的工艺过程。当辉光被点燃后，由于容器中的气体被电离，正离子向作为阴极的工件运动，电子将飞向阳极，这样阴阳极间就有连续的电流通过，氮和氢的离子在高压电场的作用下，以很大的能量轰击工件表面，产生大量的热量把工件加热到所需要的温度，同时氮的正离子在工件表面产生复合，化学反应和吸附、扩散的物理化学反应，较快的形成了高硬度的氮化层及多元素的化学层。用于完成这种工件表面强化工艺的专用设备，称之为离子渗氮炉。现有的离子渗氮炉有罩式炉、井式炉和通用式炉，根据离子渗氮工艺的要求，其整套设备包括真空炉体、真空系统、供气系统和供电系统。为了保证离子渗氮的质量，通常要求离子渗氮真空炉有①良好的气密性，以适应炉内要达到133～1333pa真空度的要求。②良好的绝缘性，在阴阳极之间有500～1000伏的直流电压时，保证阴极引线穿过炉体时与炉体绝缘。③由于炉体的密封绝缘材料耐热温度较低，一般只有60～90℃，而渗氮时炉温为500～600℃，因此真空炉体要有良好的隔热性。在已有的技术中，最典型的为通用式离子渗氮炉。这种炉子主要由炉盖、圆形炉筒、平板炉底座、通用炉体的底部与阴极盘之间的阴极输电装置、真空系统、供气系统和供电系统构成。这种通用式离子渗氮炉适用于处理细长和粗短的工件，通用性强，但也存在着一些不足之处①真空炉体全部采用水冷，损耗能源极大。②工件冷却时速度缓慢，不利于处理后工件的质量和工作效率。③处理长工件时，上下温差大，温度均匀性差。④阴极输电装置结构不合理，常出现密封性不好、屏蔽间隙破坏和打弧现象。⑤炉底座是平板结构，承载能力低，浪费材料，不利于气体流动循环，常出现死角。⑥供气系统、真空系统、水冷系统和供电系统都安置在炉底的下部，使维修保养工作很不方便。⑦冷却水通过橡胶管与炉体各部相连，对吊扣炉体非常不便。⑧为使炉盖、炉筒和炉底座工作时成为整体阳极，需用导线将它们互相联接起来。
技术实现思路
为了解决现有技术上的不足，提供一种节能、工件冷却时速度快、工件温度均匀性好、阴极输电装置结构合理、密封性好、屏蔽间隙不被损坏、不产生打弧现象、承载能力高、节省材料、炉内气体循环顺畅、维修保养方便、吊扣炉体时不带任何冷却水接管和工作时整个炉壳自动成为阳极的离子渗氮炉，特提出本专利技术的技术解决方案一种离子渗氮炉，由炉体、炉盖、炉底座和测温装置组成，其特征在于该炉还包括炉气循环和炉温快速冷却系统，隔热屏蔽系统，阴极板支撑系统，阴极输电系统，空气及冷却水快速连接系统以及炉体阳极自动连接装置。所述的炉气循环及炉温快速冷却系统由真空电机3，离心风扇1，压力安全阀2，电接点压力表5，热交换器6，导流板7，隔热板17，隔热屏16和导向环板10组成，冷却气体经真空阀通过供气管接头23，进气环管18进入炉内，在离心风扇作用下经导向环板10，隔热屏16与圆形炉筒15间流动，带走工件上的热量，并通过热交换器6实现循环冷却；同时在真空层8的共同作用下实现炉气的循环，保持炉温的均匀性。所述的隔热屏蔽系统是指由炉体15及上下端法兰所围成的水冷层，真空层8和隔热屏6所组成的隔热层，通过转换器可对前述真空层8进行抽空或充气。所述的阴极支撑系统由调节螺栓48，螺母49，外屏蔽套50，定位套51和内屏蔽套52，支撑座53和底座54所组成，并在外屏蔽套50和内屏蔽套52之间形成规定尺寸的间隙保护层及在内屏蔽套52与支撑座53之间形成防溅射的气体保护层。所述的阴极输电系统包括固装在弧形底座11上的阴极导套69以及由导电插头55，导电杆67，导电板45及螺母65组成的导电组件及套装在该导电组件上的绝缘套56，绝缘压套71，起防溅射作用的绝缘套68，防溅套60，绝缘定位套61，金属内绝缘套62，金属外绝缘套63，以及将导电构件与防溅绝缘件紧固在一起的压板57，压紧螺母58紧固螺钉70，通过导电板45与阴极支撑系统实现软连接。所述的空气及冷却水快速连接系统，系指在所述管路中采用快速连接的管接头装置，保证炉盖吊扣时不拖带供水供气管路。所述的炉体阳极自动连接装置是指在弧形炉底座11的法兰和圆形炉筒15的上法兰设置通孔，内装阳极柱76和弹簧77，下端带紧固螺母78，阳极柱通过螺母与连接导线相连接，连通导线的另一端通过螺栓和螺母与圆形炉筒15和弧形炉底座11相连。所述的离子渗氮炉，其特征在于所述的测温装置包括由热电偶38，热电偶绝缘套35、36、37和密封圈40组成的测温组件，并通过压紧螺母39和螺钉及隔热绝缘套42和屏蔽套43将其装在弧形底座11上的热电偶套管41中。本专利技术与已有技术相比，其技术性能差异见下表。主要优点是①炉体设计成真空隔热层8，保温性能好，可节省能源12％。②真空电机控制气体流动，使处理的工件温度均匀性好，上下温差非常小。③阴极输电装置44结构合理，密封性好，构成气隙保护层两侧的构件虽是金属构件，但不产生“打弧”现象。④炉底座11设计成弧形，所以耐压能力高，在同样条件下可节省材料50％。⑤炉内气体循环好，没有死角。⑥由于脏物沉积在弧形炉底座11的最底部，而抽气环管12高于底部，所以不会进入真空泵中。⑦炉体的阴极输电装置44、热电偶测温装置和所需的抽气管路出口设计在弧形炉底座11的侧面，因此维护保养和维修很方便。⑧由于弧形炉盖4上设有快速冷却系统，故冷却速度加快。⑨圆形炉筒15及其下法兰处设有多个冷却水快速接头，吊扣时不带有任何水管，方便工作。本专利技术技术与已有技术性能比较 附图说明图1是本专利技术所设计的离子渗氮炉正视剖面示意图。图2是专利技术离子渗氮炉整套设备示意图。图3是本专利技术所设计的圆形炉筒侧壁结构的剖面示意图。图4是弧形炉盖的正视剖面示意图。图5是弧形炉盖的俯视示意图。图6是本专利技术弧形炉底座结构正视剖面示意图。图7是本专利技术弧形炉底座结构俯视剖面示意图。图8是图7A-A向视图。图9是图7B-B向视图。图10是本专利技术阴极支撑装置的正视剖面结构示意图。图11是本专利技术所设计的阴极输电装置剖面结构示意图。图12是本专利技术阳极自动连接装置的剖面示意图。图中0、炉体 1、离心风扇 2、安全阀 3、真空电机 4、炉盖5、电接点压力表 6、热交换器 7、导流板 8、真空层 9、水冷层10、导向环板 11、弧形炉底座 12、抽气环管 13、阴极支撑装置14、阴极盘 15、圆形炉筒 16、隔热屏 17、隔热板 18、进气环管19、热交换器冷却水进出口管接头 20、炉盖冷却水进口管接头21、炉盖冷却水出口管接头 22、吊炉环 23、供气管接头 25、燕尾槽26、阴极座 29、O型密封圈 31、固定螺钉 32、真空排气阀33、真空规管 34、联接板 35、热电偶绝缘套III 36、热电偶绝缘套II37、热电偶绝缘套I 38、热电偶 39、压紧螺母 40、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子渗氮炉，由炉体、炉盖、炉底座和测温装置组成，其特征在于该炉还包括炉气循环和炉温快速冷却系统，隔热屏蔽系统，阴极板支撑系统，阴极输电系统，空气及冷却水快速连接系统以及炉体阳极自动连接装置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]