离子化学热处理设备制造技术

本发明专利技术涉及一种离子化学热处理设备，由炉体、离子电源组成，离子电源采用三相交流电源。它由升压变压器、无触点开关电路、限流电路组成主回路，其三相输出分别接炉内三组极板，三组极板分别作工作台和加热极板，三组极板都利用辉光放电加热。控制系统包括触发电路、温控电路和电流负反馈保护电路。限流电路电感和电阻串联，电阻并有短路开关。该设备简单、三极板都辉光加热温度均匀、灭弧可靠并且有节能等优点。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种离子化学热处理设备，属于热处理
离子渗碳，离子渗氮等化学热处理技术在机械领域中得到了广泛应用。离子化学热处理设备的关键在于离子电源的灭弧性能和可靠性。目前，使用最广泛的是直流离子电源，如专利申请93106192和专利95203653。即在真空炉体中设置一阴极板，其上放置工件，炉体接阳极，在阴阳极间接数百伏直流电源，在真空状态下，阴极产生辉光并被加热，在一定温度和一定的气氛下，工件表面渗入化学元素，达到离子化学热处理的目的。为了得到稳定的辉光放电，限制弧光和熄灭弧光，电源采取了电容电感振荡、限流电阻限流、可控硅电流截止等灭弧措施。但由于电压、电流、气压等工艺参数各异，不易确定灭弧的电参数，因而灭弧措施可靠性差，电路也较复杂且电路中的限流电阻上耗损了大量能量。现在离子化学热处理设备主要是用于温度低于650℃的离子氮化工艺，炉膛温度均匀性差，测温也不准确，如果用于渗碳和碳氮共渗，由于工艺温度高于800℃，相应要提高电源电压才能提供足够的能量保证热平衡，这样更易产生弧光放电。所以，一般需要另加辅助加热源，炉内加装发热体，又要配辅助加热电源，设备结构复杂，造价也会大大增加。针对现有离子化学热处理设备的不足，本专利技术的目的在于寻找一种全新的技术方案，克服直流离子电源结构、电路复杂而灭弧稳定可靠性差的缺点，提供一种以电极板本身辉光轰击加热、温度均匀、简单可靠、节能的离子化学热处理设备。本专利技术的技术方案是如附图说明图1所示，主要由炉体1、离子电源2组成，其特征是改变了传统观念，即离子电源均为直流电源。本技术方案用三相交流可调电源，其输出A′、B′、C′分别接炉内三组独立极板1-1、1-2、1-3，三组极板分别作为放置工件的工作台或辅助加热极板，三极板都利用辉光放电加热；三相交流可调电源主要有主回路升压变压器2-1和无触点开关电路2-2、限流电路2-3及控制电路3组成，无触点开关电路的开关元件可以串联在变压器的原边或付边，限流电路2-3与无触点开关元件串联，控制电路控制无触点开关电路达到调压目的。控制电路有触发电路3-1、温控电路3-2和保护电路3-3，温控电路取炉内温度信号来控制触发信号，保护电路取离子电源电流信号来控制触发信号，利用电流截止负反馈保护主回路。限流电路2-3由限流电阻与电感串联，限流电阻上并联有短路开关K，以便辉光放电稳定后短接限流电阻，只利用电感限流达到省电的目的。本专利技术的优点是由于炉内三组板分别与正弦交流电A、B、C三相连接，三极板上所加电压在每一个周期内都有一个自然过零点，如果有弧光放电，电压过零后，弧光都会自然熄灭。在刚开始加热时，弧光比较频繁，电路上串接限流电阻和限流电感，使弧光电流不至太大，待辉光稳定后，短接限流电阻，以便节能。电路上由电流截止负反馈来保护主回路，全部能量用于辉光放电加热工件和辅助加热极板。所以，设备比直流电源更为省电，弧光放电时间大为缩短，灭弧性能也比较可靠。因为有两相极板作为辅助加热体，巧妙地运用了辉光轰击加热，省去了辅助加热方案中不可避免的另设加热体和专用电源等一系列繁杂结构，不仅简化了电路与结构降低了成本，而且总体可靠性大大提高，炉温均匀，使得该技术更易于在厂矿推广。而且炉体装有适当的保温层，炉膛内温度可至950℃，除了离子渗氮外，还可用作离子渗碳、碳氮共渗等离子化学热处理工艺，炉膛内温度更加均匀，测温也比较准确。因而，使离子化学热处理技术在实用性和商业价值上有了重大突破。下面对附图进行说明图1是原理框图及结构示意图1是炉体、1-1、1-2、1-3是炉内极板、2-1是离子电源变压器、2-2是无触点开关电路、2-3是限流电路、3是控制电路，它包括触发电路3-1、温控电路3-2和保护电路3-3,K是限流电阻R上的短路开关，L是限流电感、4是真空系统、5是供气系统。图2是主回路线路图，TA、TB、TC为串联在三相中的双向可控硅。图3是触发回路原理图，A、B、C分别取同步信号，TC787AP是触发回路专用集成块，其输出信号a、b、c经放大和隔离输出N1-G1、N2-G2、N3-G3加在三相可控硅控制其工作。T1、T2、T3为三级管，B1、B2、B3为脉冲变压器。下面结合附图进一步阐明本专利技术的实施例和工作原理三相交流电源A、B、C经变压器、无触点开关电路、电感、电阻限流输出的A′、B′、C′三相分别接至炉体内三组极板，炉体接有真空系统、供气系统，无触点开关电路有保护电路和控制电路。接通外电源，调整触发信号，交流电压输出A′、B′、C′三相电分别加在炉内三组极板上，在真空状态下，产生辉光放电，当A′极电位为负时，A′为阴极，B′、C′为阳极，向A′极放电，A′产生辉光并被加热，B′(或C′)为负电位时，B′(或C′)为阴极，A′C′(或B′)为阳极向B′(或C′)放电，B′(或C′)产生辉光放电并被加热，这样，A′、B′、C′三极轮流作为阴极，都在负电位时产生辉光和被加热，工件到温后，由温控电路控制触发信号，输出功率随之调整，置于工作台极板上的工件就会控制在一定温度下被渗入所需要的元素。另两极板作为辅助加热发热体。在电路上接有电流截止负反馈电路保护开关电路安全运行。本技术方案各种电路及技术参数均按常规选择、是本领域技术人员熟知的内容，因此不再详述。主回路无触点开关电路可用双向可控硅电路、单向可控硅与二极管反并联电路等实现，极板每组可以是一个或多个，三相主变压器输出相电压可设定在600～800V。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子化学热处理设备，包括炉体（１）和离子电源（２），其特征在于离子电源是三相交流可调电源，其输出Ａ′、Ｂ′、Ｃ′分别接炉内三组独立极板（１－１）、（１－２）、（１－３），三组极板分别作为放置工件的工作台或辅助加热极板，三极板都利用辉光放电加热。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种离子化学热处理设备，包括炉体(1)和离子电源(2)，其特征在于离子电源是三相交流可调电源，其输出A′、B′、C′分别接炉内三组独立极板(1-1)、(1-2)、(1-3)，三组极板分别作为放置工件的工作台或辅助加热极板，三极板都利用辉光放电加热；2.根据权利要求1所述的离子化学热处理设备，其特征在于三相交流可调电源主回路主要由三相升压变压器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨贤镛，
申请(专利权)人：杨贤镛，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]