[實用新型]一種新型離子轟擊爐真空爐體

無效

• 申請號: 95231381.2
• 申請日: 1995-06-07
• 公開（公告）號: CN2240531Y
• 公開（公告）日: 1996-11-20
• 發明（設計）人: 劉承仁;劉偉;許彬;高學敏;王天貴;王亮;聶建濤
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: C21D9/00
• 分類號: C21D9/00
• 代理公司: 大連理工大學專利事務所
• 代理人: 修德金,裴毓英

本實用新型涉及到工件表面強化專用設備，屬于熱處理設備領域。

離子氮化以及離子多元共滲，是一種可以顯著提高鋼鐵零件表面耐磨損、耐疲勞、耐腐蝕、抗高溫氧化和提高工件壽命的一項新興的金屬表面強化工藝。它是把被處理的工件放在真空容器內，抽真空至66.7Pa，然后，充以稀薄的含氮氣體及其他共滲氣體，如氨氣或氮氫混合氣體至133～1333Pa。在陰極和陽極之間加上高壓直流電后，氣體被電離成為氮和氫的正離子及電子，此時，工件(陰極)由于受激后返回基態的氮和氫原子產生光輻射，因而在其表面被產生這種紫色的輝光所覆蓋。氮和氫離子在高壓電場作用下，以很大的能量轟擊陰極(工件)的表面，產生大量的熱量把工件加熱到所需要的溫度，同時，氮的正離子在工件表面產生復合，化學反應和吸附，擴散的物理、化學過程，較快的形成了高硬度的氮化層及多元素的化合層。

離子滲氮具有滲速快、滲層致密、熱效率高、節約能源、工件變形小、無公害污染、勞動條件好、防滲容易、在真空中處理工件不氧化，不脫碳，處理后的工件表面質量好等優點。因此，近年來廣被人們所重視。用于完成這種工件表面強化工藝的專用設備，一般稱離子氮化爐，本實用新型稱之為離子氮化轟擊爐。它可以用來對碳鋼、合金鋼、不銹鋼、熱強鋼、鑄鐵、球墨鑄鐵、鈦及鈦合金等進行離子滲氮、離子碳氮共滲(離子軟氮化)、離子氮碳鈦三元共滲、氮碳鈦硫共滲等工藝處理。

現有的離子氮化爐，從其爐型來說，可有罩式爐、井式爐和通用式爐，根據離子氮化工藝的要求，其整套設備包括真空爐體[4]、真空獲得系統[62]、供氣系統[63]、供電系統[64]和冷卻系統[65]。

為了保證離子氮化的質量，通常要求真空爐體有：①良好的氣密性，以適應離子氮化過程中氣體電離所產生的離子在轟擊工件時，爐內要達到133～1333Pa真空度的要求，②良好的絕緣性，離子氮化時，在陰、陽極之間有500～1000伏的直流電壓，因此，將陰極引線穿過爐體時，必須與爐體絕緣才能把高壓引進真空爐體的內腔，③由于爐體的密封絕緣材料耐熱溫度較低，一般只有60～90℃，而氮化時爐溫為500～650℃，因此，爐體要有良好的隔熱性。

在已有的技術中，最典型的離子氮化爐為通用式離子氮化爐。這種爐子主要是由弧形爐蓋、園形爐筒、平板爐底、及設在爐蓋上的吊掛陰極輸電裝置、通過爐底的底部而設在平板爐底和堆放工件用的陰極盤之間的堆放陰極輸電裝置、底座所構成的爐體[4]和真空系統[62]、供氣系統[63]、供電系統[64]、和冷卻系統[65]所構成。這種通用爐適用于處理細長和短粗的工件，通用性強，但還存在著一些不足之處：①在爐蓋上只設有一個陰極輸電裝置，因此，不能在一個爐內同時完成要求多種不同滲層厚度的工件，②真空系統、供氣系統、供電系統和水冷卻系統都要安設在爐底與底座之間，維修不方便，③爐體全部采用水冷，消耗極大的能源，④陰極輸電裝置，結構不合理，常出現剛性不足和打弧現象，⑤爐底是平板式結構，因此，承壓能力低，浪費材料，不利于氣體循環，常出現死角。

為了解決現有技術的上述不足，并提供一種便于維修、耐壓能力高、爐內氣體循環暢通、節能、陰極輸電裝置剛性強，不產生打弧，能在同一爐內同時處理不同滲層厚度要求的離子轟擊爐的真空爐體(簡稱爐體，下同)，特提出本實用新型的技術解決方案。

本實用新型的基本構思是，爐底設計成弧形，與真空爐體相聯接的各種管件，設計在弧形爐底的側面，組成爐體的園形爐筒設計成多段，內側保留隔熱屏，側壁采用水冷層與真空層、或與空氣層、或與填料層，以及水冷層與真空層、空氣層、或與空氣層、填料層、或與真空層、填料層所組成的隔熱法，采用多個吊掛陰極輸電裝置，增加吊掛陰極的剛性，堆放陰極改為臥式結構不承重，在氣隙保護層的外部增加防濺機構。