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离子化学金属热处理的离子热处理设备

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离子化学金属热处理的离子热处理设备

发布日期:2016-10-29 作者:http://www.2005xj.com/ 点击:

        离子热处理设备由离子发生器(电源)、真空炉体、测温测压装置、供气排气系统及其他配套部件组成,关键部分为电源和真空炉体。 

  (1)电源 生产中应用的电源主要有两种:直流电源和脉冲电源。 

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  直流电源提供的电压、电流是近似平直或带有波动的直流电。主要技术指标:电压0~1000V连续可调。频率50Hz,灭弧装置为限流电阻或电子开关。直流电源结构简单,价格便宜,维修方便,使用寿命长,功率大。但灭弧可靠性不理想,金属热处理处理温度与电压、电流、气压不能分开,工艺参数不能独立调节,尤其当功率密度较小时(<0.2W/cm2),不能保证渗层均匀,故直流电源的使用受到一定限制,为了克服上述缺点,开发了脉冲电源。 

  脉冲电源提供的电压、电流是具有一定周期的近似方波的脉冲。80年代,德、法、俄、美、英等国相继开展脉冲电源的研究和应用。目前,德、法已有系列产品,电压1000V,功率从50~300kW,频率800~1000Hz,最高可达10kHz(功率40kW以下)。80年代末,我国开始脉冲电源的研究与应用。铁道部科学研究院先后研制成晶闸管斩波脉冲电源(1990年),GTO斩波脉冲电源(1992年),和高频脉冲电源(1997年),三种脉冲电源工作时,都是频率(周期)T固定,而脉冲宽度t可调。α=t/T称为导通比。目前,已有系列产品,在生产中应用效果良好。主要技术指标见表1。 

  脉冲电源的主要优点是:①灭弧速度快(10~60μs),能有效地抑制空心阴极效应。对有小孔、沟槽的复杂工件和小模数齿轮可进行更有效的处理;②能独立调节工艺参数,增加工艺可调性,扩大应用范围,尤其适宜于离子N-C共渗和离子渗碳;③与直流电源相比,可节约电源30%左右。 

  (2)真空炉体 目前,国内外在工业生产中应用的炉体主要有四种类型:①水冷双层炉壁的真空容器,其形状有钟罩式和井式。国内产品的主要规格为:功率25~500kW,真空炉膛直径700~1700mm,高800~4000mm。该种炉体结构简单,可用组合件,易于改变炉体高度,可制造大型炉子,价格便宜,维修少,使用寿命长,但能耗大,炉内工件温度均匀性不易控制,对形状复杂,且要求渗层均匀、变形小的工件,难于进行有效处理。②带有对流或热辐射辅助加热装置的热炉壁真空炉体,其结构如图1所示。使用这种炉子,处理的工件温度均匀,工艺较易调整,工件升温、冷却快。对不同形状和壁厚的零件可进行有效处理。该种炉子适宜进行离子N-C共渗、离子多元共渗等。但结构较复杂,造价高,工艺成本较高,增加了维修量,难制造大型炉子。③带高压气淬装置的离子渗碳炉,如图2所示、④带整体油淬装置的离子渗碳炉,见图3。这后两种炉子,都是在真空渗碳炉的基础上,加装高额脉冲电源,由微机控制工艺过程。德国Ipsen公司,为了保证每炉处理的产品质量稳定,重视性好,渗碳时有高的碳传输量,采用离子电流密度传感器来控制离子渗碳工艺过程。它对工件表面碳含量、碳分布和渗层深度的控制,与现代气体渗碳(微机碳势控制)一样精确、可靠。


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