一种离子渗氮炉制造技术

本申请涉及一种离子渗氮炉，其涉及工件热处理领域，其包括基座、直流电源、正极接通件、阴极托盘，所述阴极托盘固定连接于所述基座上表面，所述正极接通件的下端与所述基座抵接并密封，所述阴极托盘设置于所述基座的上端并用于放置金属工件，所述正极接通件的外侧固定连接有冷水循环件，所述正极接通件的一侧设置有氨气输送件，所述基座处连通有抽真空件，所述正极接通件与所述直流电源的正极电连接，所述阴极托盘与所述直流电源的负极电连接。本申请具有通过对正极接通件进行调节，形成可控电场，具有易于对异型工件加工，提高异型工件的渗层厚度和渗层均匀性的效果。渗层厚度和渗层均匀性的效果。渗层厚度和渗层均匀性的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种离子渗氮炉


[0001]本申请涉及工件热处理的领域，尤其是涉及一种离子渗氮炉。

技术介绍

[0002]渗氮工艺是指向金属表面渗入氮元素的工艺，对金属的渗氮处理，如对钢的渗氮可以获得比渗碳更高的表面硬度和耐磨性能，同时，渗氮还可获得比渗碳更高的弯曲疲劳强度，也可以提高工件的抗腐蚀性能，对金属工件进行渗氮处理可采用离子渗氮法进行，即，在含氨气氛中，以炉体为阳极，以被处理的工件为阴极，在阴阳极间加上数百伏的直流电压，利用稀薄气体的辉光放电现象加热工件表面和电离化学热处理介质，从而在金属工件表面渗入氮元素，实现离子渗氮提高金属工件性能。
[0003]针对上述中的相关技术，申请人认为在离子渗氮的过程中，当所加工的工件为异型工件时，此时对工件的渗氮处理会受到工件几何形状的约束，如，工件带有尖端和深孔等，带有尖端的工件会在工件尖端处强烈放电，造成工件尖端处渗层偏厚，而带有深孔的工件，电场强度会被金属工件所削弱，会导致无法形成渗层或形成的渗层较薄，即，在渗氮过程中，工件的几何形状会影响渗氮的效果，从而导致出现渗层不均匀的问题。

技术实现思路

[0004]为解决相关技术中存在的渗氮处理易受到工件几何形状约束的问题，本申请提供一种离子渗氮炉。
[0005]本申请提供的一种离子渗氮炉采用如下的技术方案：一种离子渗氮炉，包括基座、直流电源、正极接通件、阴极托盘，所述阴极托盘固定连接于所述基座上表面，所述正极接通件的下端与所述基座抵接并密封，所述阴极托盘设置于所述基座的上端并用于放置金属工件，所述正极接通件的外侧固定连接有冷水循环件，所述正极接通件的一侧设置有氨气输送件，所述基座处连通有抽真空件，所述正极接通件与所述直流电源的正极电连接，所述阴极托盘与所述直流电源的负极电连接。
[0006]通过采用上述技术方案，在进行离子渗氮的过程中，操作者可通过对正极调节件进行调节，进而调节渗氮炉内的电场强度，提高渗氮效果。
[0007]可选的，所述正极接通件包括第一真空钟罩、若干第一阳极单元，所述第一真空钟罩为耐高温绝缘材料，所述第一真空钟罩的下端与所述基座抵接并密封，若干所述第一阳极单元固定分布于所述第一真空钟罩的表面，所述第一阳极单元与所述直流电源的正极电连接，通过控制不同位置的所述第一阳极单元与所述直流电源间的启闭，在所述第一真空钟罩内形成可控电场。
[0008]通过采用上述技术方案，相较于传统的离子渗氮处理时，使金属外壳接直流电源的正极，阴极托盘接直流电源的负极相比，本申请所形成的电场更可控；本申请在渗氮过程中，可首先使一部分的第一阳极单元先与直流电源接通，渗氮一段时间后，再接着将其他部
分的第一阳极单元与直流电源接通，由于所接通的第一阳极单元的位置不同，所形成的电场方向也不相同，从而对金属工件的不同位置进行渗氮处理，即，通过控制不同第一阳极单元的接通，从而形成可控电场，便于对异型工件的不同位置进行渗氮处理；比如针对金属工件的凹孔位置时，可调节不同位置的第一阳极单元与直流电源的接通，如，使接通的第一阳极单元所形成的电场方向朝向凹孔的位置时，从而增加凹孔处的渗层厚度；若当处理尖端类工件时，减少形成电场方向朝向尖端位置的第一阳极单元的使用，进而控制尖端工件的尖端处的渗层厚度，降低出现工件渗层厚度不均匀的现象。
[0009]针对本申请的可控电场，本申请也可同时打开所有的第一阳极单元，进行渗氮处理，处理一段时间后，接通电场方向朝向渗层较薄的第一阳极单元，对渗层较薄处进行渗氮处理，使渗氮层均匀，避免工件出现渗层不均匀的现象，具有形成的电场可控，电场调节灵活，可针对不同的异型工件进行调节。
[0010]同时，相较于通过设置磁场形成可控磁场进行渗氮处理的调节方式，本申请具有控制稳定性好，相较于磁场更易控制，降低磁场因洛伦兹力旋转、放大导致平均自由程低，稳定性下降的可能性。
[0011]可选的，所述正极接通件包括第二真空钟罩，所述第二真空钟罩为导电金属壳，所述第二真空钟罩的下端与所述基座抵接并密封，所述第二真空罩与所述直流电源的正极电连接。
[0012]通过采用上述技术方案，由于此时的第二真空钟罩整体接正极，在进行渗氮的过程中，氮氢原子在高压直流电场下被电离，从而在阴阳极之间形成等离子区，进而使氮和氢正离子以高速轰击工件表面，同时使离子的高动能转变为热能，从而将工件表面加热至所需温度，同时由于离子的轰击，使工件表面产生原子溅射，进而得到净化，且吸附和扩散作用下，氮渗入工件表面，通过以第二真空钟罩与直流电源的正电极连接，具有渗氮速度快、工件变形小、能耗少的优点。
[0013]可选的，所述直流电源为高频直流电源或脉冲电源。
[0014]通过采用上述技术方案，通过将直流电源设置为高频直流电源，易于承载若干第一阳极单元的负荷，降低直流电源的负荷过大损坏的可能性，本申请也可采用脉冲电源，如通过采用单向脉冲电源，单向脉冲电源具有自动灭弧的效果，避免了由辉光放电向弧光放电的转变，提高了渗氮效果。
[0015]可选的，所述直流电源设置有一个或一个以上，所述直流电源的正极电连接有程控开关，所述程控开关与所述第一阳极单元电连接且一个所述程控开关用于控制单个或多个所述第一阳极单元与所述直流电源的开闭。
[0016]通过采用上述技术方案，通过使直流电源和程控开关控制，且通过程控开关控制若干第一阳极单元的开闭，具有控制效率高、自动化程度高的效果。
[0017]可选的，所述基座上还设置有电场辅助组件，所述电场辅助组件包括转动环、驱动件、弧形杆、若干第二阳极单元，所述转动环转动连接于所述基座的上表面，所述驱动件固定连接于所述基座并用于驱动所述转动环转动，所述弧形杆设置于所述转动环的上表面，若干所述第二阳极单元均匀固定于所述弧形杆的表面，若干所述第二阳极单元至所述阴极托盘的中心的距离相等，若干所述第二阳极单元与所述阴极托盘之间的电压相等，所述第二阳极单元与所述阴极托盘所形成的电场方向朝向金属工件渗层较薄处。
[0018]通过采用上述技术方案，通过在第一阳极单元接通直流电源的正极的同时，同步接通第二阳极单元，此时在渗氮的过程中，使第一阳极单元和阴极托盘形成的电场对金属工件整体进行渗氮处理，同时，使第二阳极单元和阴极托盘之间形成的电场对金属工件渗层较薄处进行渗氮处理，相较于每次调节一部分第一阳极单元与直流电源的开闭的方式，节省了渗氮时间，提高了渗氮效率。
[0019]可选的，所述驱动件包括驱动电机、连接齿轮、端面齿轮，所述驱动电机与所述基座固定连接，所述驱动电机的输出轴固定连接有连接齿轮，所述转动环的下端与所述端面齿轮固定连接，所述端面齿轮与所述连接齿轮啮合。
[0020]通过采用上述技术方案，在驱动电机的输出轴转动的同时，带动连接齿轮同步转动，通过连接齿轮与端面齿轮的啮合，使端面齿轮转动，进一步的使转动环和弧形杆的位置发生改变，从而使第二阳极单元的位置发生改变，即，使第二阳极单元与阴极托盘之间的电场方向发生改变，进而便于操作者对金属工件的不同位置，尤其是工件的渗层较本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种离子渗氮炉，包括基座（1）、直流电源（2）、正极接通件（3）、阴极托盘（4），所述阴极托盘（4）固定连接于所述基座（1）上表面，所述正极接通件（3）的下端与所述基座（1）抵接并密封，所述阴极托盘（4）设置于所述基座（1）的上端并用于放置金属工件，所述正极接通件（3）的外侧固定连接有冷水循环件（5），所述正极接通件（3）的一侧设置有氨气输送件（6），所述基座（1）处连通有抽真空件（7），其特征在于：所述正极接通件（3）与所述直流电源（2）的正极电连接，所述阴极托盘（4）与所述直流电源（2）的负极电连接。2.根据权利要求1所述的一种离子渗氮炉，其特征在于：所述正极接通件（3）包括第一真空钟罩（27）、若干第一阳极单元（28），所述第一真空钟罩（27）为耐高温绝缘材料，所述第一真空钟罩（27）的下端与所述基座（1）抵接并密封，若干所述第一阳极单元（28）固定分布于所述第一真空钟罩（27）的表面，所述第一阳极单元（28）与所述直流电源（2）的正极电连接，通过控制不同位置的所述第一阳极单元（28）与所述直流电源（2）间的启闭，在所述第一真空钟罩（27）内形成可控电场。3.根据权利要求1所述的一种离子渗氮炉，其特征在于：所述正极接通件（3）包括第二真空钟罩（18），所述第二真空钟罩（18）为导电金属壳，所述第二真空钟罩（18）的下端与所述基座（1）抵接并密封，所述第二真空罩与所述直流电源（2）的正极电连接。4.根据权利要求2或3任一所述的一种离子渗氮炉，其特征在于：所述直流电源（2）为高频直流电源或脉冲电源。5.根据权利要求4所述的一种离子渗氮炉，其特征在于：所述直流电源（2）设置有一个或一个以上，所述直流电源（2）的正极电连接有程控开关，所述程控开关与所述第一阳极单元（28）电连接且一个所述程控开关用于控制单个或多个所述第一阳极单元（28）与所述直流电源（2）的开闭。6.根据权利要求2或3任一所述的一种离子渗氮炉，其特征在于：所述基座（1）上还设置有电场辅助组件（29），所述电场辅助组件（29）包括转动环（30）、驱动件（31）、弧形杆（32）、若干第二阳极单元（33），所述转动环（30）转动连接于所述基座（1）的上表面，所述驱动件（31）...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘小阳，谢承军，郭锦华，胡碧松，杨敏，
申请(专利权)人：嘉善平盛热处理有限公司，
类型：发明
国别省市：