一种等离子渗硫的硫源供给装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种等离子渗硫的硫源供给装置。该硫源供给装置包括硫罐（４），其中还包括冷却系统、加热系统、测温系统和控制系统；所述冷却系统围绕所述硫罐（４），并与所述控制系统相连接；所述加热系统与所述硫罐（４）热连通，并与所述控制系统相连接；所述测温系统的一端位于所述硫罐（４）内部，另一端与所述控制系统相连接。采用该硫源供给装置可以消除炉内工艺温度与硫蒸发温度间的相互制约和影响，使硫源温度可控。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及等离子表面处理领域，特别涉及等离子渗硫工艺及装置。
技术介绍
在现代的生产及生活中，很多机械零件都是依靠摩擦副来实现能量传 递和运动的，然而随着零件使用时间的增加，摩擦副的磨损会导致零部件 逐渐损耗，这不仅降低了工作效率，还使零件的稳定性和可靠性变差。自 从美国通用电器公司采用离子渗氮技术以来,这种对工件表面进行等离子表面处理的技术即成为人们研究的热点。已知FeS是一种优良的固体润滑 剂，因此为了在工件的表面获得一定厚度的FeS层，人们采用低温真空等离 子渗硫技术作为 一种有效的减磨技术,该技术可以广泛地应用于冶金机械、 车辆、纺织机械以及轴承、齿轮、机械加工刀具等领域。目前，在现有的低温真空等离子体渗硫装置中，硫源主要由以下这种 方式提供采用顶部带有小孔的金属罐封装固态的硫磺，置于真空炉中， 使用时靠炉温使硫升华，通过小孔溢散在整个真空炉中实现硫化，不使用 时随炉降温，直至其凝固。该方法的缺点是，在炉内工艺温度的影响下， 不能实现对硫罐温度的单独控制，特别是在进行复合扩渗处理时，为了防 止高温时硫溢出，往往需要在高温工艺结束后等待炉温降下来再打开炉体 安装硫罐，给实际操作带来不便，即使是低温工艺，在渗硫结束后冷却阶 段，仍有硫蒸发到炉内，污染工件及炉腔表面。
技术实现思路
因此，本技术的目的在于克服上述现有技术中存在的缺陷，提供 一种可控制硫源温度的硫源供给装置以优化及拓展等离子渗硫技术。本技术的目的是通过以下技术方案实现的根据本专利技术的一个方面，提供一种硫源供给装置，包括硫罐，其中， 还包4舌冷却系统、加热系统、测温系统和」拴制系统；其中，所述冷却系统围绕所述硫罐，并与所述控制系统相连接； 所述加热系统与所述辟u罐热连通，并与所述控制系统相连接； 所述测温系统的一端位于所述碌u罐内部，另 一端与所述控制系统相连接。在上述技术方案中，所述硫罐设置有测温腔和加热腔，优选地所述加 热腔均匀分布在所述辟u罐的底部。在上述4支术方案中，所述加热系统包括加热元件和固态继电器，所述 加热元件的一端位于所述加热腔内，其另一端通过所述固态继电器与所述 控制系统相连接。在上述技术方案中，所述测温系统包括测温元件和专用补偿导线，该 测温元件的一端位于所述测温腔内，另一端通过专用补偿导线与所述控制 系统相连接。在上述4支术方案中，所述冷却系统包括冷却液层、冷却液进入管、冷 却液流出管以及电；兹水阀，其中所述冷却液层围绕所述石克罐，所述冷却液 进入管和流出管与所述冷却液层相连接，并且所述冷却液进入管通过所述 电》兹水阀与所述控制系统相连接。在上述技术方案中，所述控制系统包括可编程逻辑控制器。 根据本专利技术的另 一 个方面，上述硫源供给装置与等离子渗硫装置配套 使用，其中控制系统设置到电源中，硫罐主体与等离子渗硫的炉体密封连 接。在上述技术方案中，所述硫源供给装置与所述炉体之间为绝缘连接， 优选地通过绝缘法兰连接。与现有技术相比，本技术的优点在于1. 消除了炉内工艺温度与硫蒸发温度的相互制约和影响，使硫源温度 独立可控；2. 使硫溢出量得到一定的控制，避免了多余的硫对工件、隔热屏、炉 壁、真空系统的污染。附图说明以下，结合附图来详细说明本技术的实施例，其中图1为本技术的实施例的硫源供给装置的结构示意图2为采用本技术的硫源供给装置的等离子渗硫装置示意图。附图标记一览表l —脉沖电源；2—炉体；3—真空系统；4—硫罐；5—阴极；6—工件；7 一硫源供给装置；8—绝缘法兰；9一硫溢出孔；IO—测温腔；ll一加热腔； 12—电加热管；13—固态继电器；14—铠装热电偶；15 —水冷层；16—电 磁水阀；17—进水管；18—出水管；19一可编程逻辑控制器(PLC )。具体实施方式硫源供给装置7可以包括冷却系统、加热系统、测温系统和控制系统； 其中，冷却系统位于硫罐4外部，并与控制系统相连接，用于冷却硫罐4; 加热系统位于石克罐4外部，并与控制系统相连4妄，用于加热石克罐4;测温 系统的一端位于硫罐4内部，另一端与控制系统相连接，用于测量硫罐4 温度，并将该温度信号传送给控制系统。优选地，硫源供给装置7的具体结构如图1所示，该硫源供给装置7 包括水冷层15、冷却水进出管17, 18、加热管12、热电偶14、电磁水阀 16、固态继电器13、可编程逻辑控制器19 (简称为PLC)。硫罐4的罐体 为内部多腔的柱状焊接体，其剖面可见于图l的上部，点状剖面线部分为 环型硫罐4，环型水冷层15围绕硫罐4。石克罐4中心设有测温腔10,安装 有热电偶，例如铠装热电偶14,该铠装热电偶14与PLC19相连4妄，用于 测量环型硫罐4的温度并向PLC 19提供该温度信号。环型辟u罐4的顶部 设有硫溢出孔，优选地为在同 一 圆周上呈90°C均匀分布的四个硫溢出孔9, 在该剖视图中只能看到其中两个。类似地，在硫罐4底部有凸入其中的加 热腔ll,优选地它们为在同一圆周上呈90。C均匀分布的四个，以使硫罐4 均匀受热，应该理解，其他个数的加热腔及其排布方式也可以在此使用。 加热腔ll内设置有电加热管12，电加热管12通过固态继电器13与PLC19 相连接，由PLC 19通过固态继电器13控制其通断。进水管17通过电磁 水阀16与水冷层15相连接，该电f兹水阀16与PLC19连接，用于控制冷 却水的流量。PLC 19的程序为可设定的，例如可以是某一温度曲线，其首 先根据接收到的温度信号与设定值进行比较，然后通过固态继电器13控 制加热管12和/或通过电；兹水阀16控制冷却水流量。工作时，PLC 19按照预先设定的程序与接收到的温度信号进行比较，当需要升温时，PLC 19'通过固态继电器13使加热管12工作，开始可控速 率的加热；当需要降温时，关断加热电源，打开电,兹水阀16,水冷能使硫 快速冷却至IO(TC以下，并凝为固态，从而实现对碌L罐4的温度控制。此 外，通过对工件6表面FeS层厚度的测量，以及硫蒸发时间的测定，可以 大体测算出硫单位时间内的有效蒸发量，从而可以进一 步控制硫的挥发 量。对于本领域的技术人员应该理解，在本技术中硫罐4也可以不设 置有测温腔10和加热腔11,例如将测温元件设置在靠近硫罐的位置，在 硫罐底部或环绕辟u罐进行加热等，只要所设计的测温系统能够实现对硫罐 温度基本准确的测量，所设计的加热系统能够实现对硫罐4加热的目的， 则均可以应用在本技术中；并且，本技术中的冷却水、电加热管 12、铠装热电偶14也可以采用其他常用的冷却液、加热元件以及测温元 件所替代。图2为采用本技术的硫源供给装置的等离子渗硫装置的示意图。 从图中可以看出，该等离子渗硫装置包括脉冲电源1、炉体2、真空系统3、 硫罐4、硫源供给装置7、阴极5以及工件6，其中硫源供给装置7通过绝 缘法兰8与炉体2密封连接，用于测量并控制硫罐4的温度。在上述技术方案中，绝缘法兰使硫源供给装置和硫罐在炉内辉光放电 的电场中处于悬浮电位状态(与阴极和阳极均绝缘)，从而避免辉光放电 对硫罐温度的影响；绝缘法兰由聚四氟乙烯等绝缘材料制成。优选地，硫源供给装置7与炉体2之间为绝缘连接；并且，本实用新 型中采用的绝缘法兰8仅为一个优选的例子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硫源供给装置，包括硫罐（４），其特征在于，还包括冷却系统、加热系统、测温系统和控制系统；其中，　所述冷却系统围绕所述硫罐（４），并与所述控制系统相连接；　所述加热系统与所述硫罐（４）热连通，并与所述控制系统相连接；　所 述测温系统的一端位于所述硫罐（４）内部，另一端与所述控制系统相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨兴宽，于水波，彭明霞，余军，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院金属及化学研究所，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]