微脉冲等离子渗氮热壁炉
专利汇可以提供微脉冲等离子渗氮热壁炉专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型属于金属制件表面 热处理 的设备,是一种等离子渗氮装置。该微脉冲等离子装置的钟罩外部覆有炉体,炉体由上中下三部分组成,上部为可活动封头,炉衬采用陶瓷 纤维 真空 材料,加热元件用镍铬丝螺旋状绕制而成, 阴极 底盘的下面有一热搅拌 风 扇,通过开有中孔的导风罩进行热搅拌。本实用新型消除或减弱空心阴极效应,解决了深孔与沟槽容易 过热 的问题。 工件 的打弧较少,甚至全没,这样零件孔也不需闷塞。工作炉压还可以 自动调节 ,工艺重复性好。，下面是微脉冲等离子渗氮热壁炉专利的具体信息内容。
1．一种由调节阀(1)、外炉壁(3)、内炉壁(4)、炉胆(5)、炉体(20) 组成的微脉冲等离子渗氮热壁炉，其特征在于：
a．内炉壁(4)加热炉衬材料采用陶瓷纤维材料，炉体(20)与炉胆(5)之 间有一定间隙，留置为快冷却风道(9)，炉体(20)由上中下三部分组成， 上部为可活动封头(8)，中部为辅助加热炉体，下部为底盘座(16)，用镍铬 丝螺旋状绕制而成的加热元件(11)采用三相三角形联接，加热丝放置在炉衬 上的半圆槽内；
b．阴极底盘(6)的下面有一圆盘形中孔的导风罩(13)，叶轮(7)安装在导 风罩(13)和底盘(15)之间，叶轮主轴采用动密封引入真空炉室内，通过 开有中孔的导风罩进行热搅拌；
c．氢氮等混合气体由炉体(20)下部一导气管(19)伸入至炉体(20) 上部，于工件上部喷吹注入。
本实用新型涉及一种微脉冲等离子渗氮热壁炉，属于碳钢制件表面热处 理的设备，是一种等离子渗氮装置。
等离子体渗氮技术是二十世纪六十年代问世的一种渗氮工艺技术，由于 其具有减少对环境的影响，扩大可应用钢种等优点，一时得到了迅速的发展。 国际上，法、德、美包括前苏联等国从八十年代后期相继开展脉冲电源离子 渗氮研究和应用。与直流离子渗氮相比，脉冲电源离子渗氮具有能迅速灭弧， 散弧清洗速度快，消除或减弱空心阴极效应，节约电能等优点。目前，我国 离子渗氮炉主要是冷壁式直流离子渗氮炉。据不完全统计此类炉约有1000台 左右，然而能正常运转的只占30％，其原因除了工业生产不景气以外，主要的 问题在于冷壁式直流离子渗氮炉离子轰击不均，不能对复杂工件均匀渗氮， 同时该设备加工工艺复杂、劳动生产率低，生产成本高。
本实用新型的目的公开一种新型热壁式微脉冲等离子渗氮炉。该炉体采 用热壁、风冷、搅拌的独特结构，对形状厚薄不均或者大小混装的工件都有 较好的渗氮效果，同时，炉体的鼓风机通过加热元件及炉胆外侧从炉顶排出， 冷却效果较好。
本实用新型是这样实现的：由调节阀、内炉壁、外炉壁、炉胆、炉体组 成的微脉冲等离子渗氮热壁炉，内壁加热炉衬材料采用陶瓷纤维材料，炉体 与炉胆之间有一定间隙，留置为快冷却风道，炉体由上中下三部分组成，上 部为可活动封头，中部为辅助加热炉体，下部为底盘座，用镍铬丝螺旋状绕 制而成的加热元件采用三相三角形联接，加热丝放置在炉衬上的半圆槽内；阴 极底盘的下面有一圆盘形中孔的导风罩，叶轮安装在导风罩和底盘之间，风 叶主轴采用动密封引入真空炉室内，通过开有中孔的导风罩进行热搅拌；氢 氮等混合气体入口管由炉体下部一导气管伸入至炉体上部，于工件上部喷吹 注入。工作时，热壁式微脉冲等离子渗氮炉采用外部先加热炉胆，以热传导、 热辐射、热对流三种方式传热至工件，工件在加热到一定温度时，再开启等 离子轰击工件，这样一方面使工件加热均匀，另一方面，工件表面的油渍、 污斑松化，等离子辉光轰击稳定、不打弧、渗氮均匀，对孔、槽等形状复杂、 厚薄不均的零件都有较好的渗氮效果。
附图为本实用新型的结构示意图。
其中调节阀1，观察孔2，外炉壁3，内炉壁4，炉胆5，阴极底盘6，叶 轮7，可活动封头8，快冷却风道9，测温热电偶10，加热元件11，被处理工 件12，导风罩13，风道立柱14，底盘15，底盘水冷套16，进风口17，风冷 出风口18，导气管19，炉体20。
其工作原理如下：炉体20主要分为三大部件钟罩、底盘、搅拌风扇。钟 罩组成部分包括炉胆5、加热元件11、测温热电偶10、快冷却风道9、观察 孔2，底盘部分包括阴极装置6、真空排气通道等组成。先将工件堆放在阴极 底盘6上，主要加工产品为圆盘件与工模具，盖上钟罩，打开冷却水。炉内 抽真空至极限真空度，加热元件镍铬丝11通电到一定温度，混合气体通过导 气管19进入炉内，于被处理工件上方喷吹。脉冲电源的电压、电流采用近似 方波的脉冲，工作频率固定，而脉冲宽度可调，这种改进，是为了配合热壁 炉渗氮而设计的，因它的脉冲电压幅度不变，气体处于异常放电之中，改变 仅是脉宽，这样就增加了电流密度可调性，提高了工件温度的均匀性，保证 了渗氮质量，由于脉宽在微秒级(10μs～40μs)可靠迅速灭弧，消除或减 弱空心阴极效应，解决深孔与沟槽渗氮容易过热的问题。
实施例：钟罩采用10毫米厚不锈钢板制成，材料为1Cr18Ni9Ti，用镍铬 丝螺旋状绕制而成的加热元件采用三相三角形联接，输入电压为380V，加热 元件放置在炉衬上的半圆槽内，鉴于这样的布置，当加热元件受热膨胀时， 外圈顶靠在炉衬槽外档，冷却时在槽的底圆面上，因而加热元件不会太大移 动。供气系统通常采用0.9999的氮气和氢气。热搅拌风扇的叶轮在两个导风 板中间，风扇主轴由转动真空密封引入真空室中，通过变频调速器带动马达， 实现无级调速。该热壁炉采用微脉冲电源供电，电压、电流近似方波的脉冲， 脉冲频率可以采用20kHZ。
采用本实用新型进行热处理，由于脉冲电源脉宽在微秒级(10μs～ 40μs)，消除或减弱空心阴极效应，解决了深孔与沟槽容易过热的问题。况 且起辉之前，首先进行加热，工件温度大于300℃，零件的表面或深孔中的油 脂、污物均得到挥发，起挥时导通比(α)较小，电源密度也较小。工件的 打弧较少，甚至完全消除，这样零件的孔也不需闷塞了。此外，辅助加热加 上热搅拌(速度可调)。加热的功率与辉光的功率适当的配比，目的是使在有 效的工作尺寸之内(Φ600mm×800mm)，上、中、下三部分温度接近。从测试 结果来看，上、中、下温差比较接近，温差范围在10℃以下。还可以进行离 子氮碳共渗，气源为氮、氢、丙烷气。由质量流量计控制、气氛稳定，工作 炉压可以自动调节，工艺重复性好。本实用新型配置PLC，手动与自动可在触 摸屏上进行，操作方便，可实现自动化控制。
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