[实用新型]盘形合金钢工件辉光离子氮化装置

说明书

技术领域：

本实用新型与盘形工件辉光离子氮化装置有关。

背景技术：

在真空器内充入稀薄的NH₃气体并导入直流高压后该气体发生电离现象，氮原子失去电子以离子态轰击阴极（工件），其能量一部分转换成热能使工件被加热到工艺温度。一部分转换为可见的兰色辉光沿阴极轮廓分布。离子轰击阴极一方面发生溅射现象，同时也渗入钢中与Fe、Cr、Ni、W、Mo、Ai等元素化合形成复杂化合物组织，并由于工件表层与次表层的势差而发生扩散，最终形成工件由表及里的化合物层、扩散层、过渡层等由数个层面组成的氮化层，从而大幅度提高工件的耐磨性、耐腐蚀性、抗咬合性能。经处理后的工件一般不再加工而直接装车使用，由此提出对氮化处理后工件的变形控制问题。而变形问题复杂。已有的辉光离子氮化装置从上个世纪七十年代发展至今因其原理、结构的特点，真空罩内温度场的均匀性问题一直是个世界性的难题，加之工件的结构和尺寸使其氮化装置内的温度均匀性问题更加复杂化。当圆盘的工件置于阴极底座上时，圆盘外侧靠近真空罩水冷套内壁（阳极）其氮化温度与圆盘中心部分（视圆盘大小）温度达50～100℃。这种状况使其大型圆盘式工件无法实施离子氮化处理，更不用说氮化后圆盘直径最大处平面跳动≤0.03mm的高技术要求。

实用新型内容：

本实用新型的目的是提供一种大中型盘形工件在装置内温度均匀性好，变形小的盘形合金钢工件辉光离子氮化装置。

本实用新型是这样实现的：

本实用新型盘形合金钢工件辉光离子氮化装置，包括位于底座16上的真空罩11和位于真空罩内的阴极底座6，阴极底座上的阴极支柱5支承盘形工件4，真空罩11构成的阳极与阳极接入口连接，阴极底座6与阴极接入口10连接，在阴极底座6的环周上均布有若干片状辅助阴极3，若干片状辅助阴极3包围盘形工件，其高度大于阴极支柱5的高度与盘形工件4的厚度之和。

片状辅助阴极3为L形，其水平面与阴极底座6连接，所有的辅助阴极的竖向面等距、等高，盘形工件4与真空罩11内壁之间有热反射壁2。

若干辅助阴极3所在的圆周直径大于1100mm。

片状辅助阴极的竖向面高度为300—400mm，宽度为50—60mm，间距为50—60mm。

盘形工件在前期冷热加工过程中致变形的隐患趋于“零”状态下，如何控制圆盘工件的氮化变形将面临两大问题。一是如何保证圆盘式工件外圆一周与中心部分的温度均匀性；二是如何解决反射壁对工件的外圆部分热能的吸收（超过阴极底座半径2/3的工件靠近反射壁一侧的部分热能会被相对冷态的反射壁吸收。从而影响圆盘式工件整体温度的均匀性）。本实用新型以辅助阴极均布的方式成功的解决了上述两大问题。

辅助阴极的作用不仅阻挡了工件的热损失，更有意义的是辅助阴极由于受到离子轰击自身也是发热体，在阻断热散失的同时，也在向工件反射热。由此弥补了工件外圆周边与圆中心部位所形成的温差，使工件整体温度均匀一致，从而保证了氮化质量，更控制了圆盘型工件的变形。攻克了国内大中型盘形工件辉光离子氮化技术难题。本实用新型对Φ1100×25mm的盘形工件处理后，工件直径最大处圆平面跳动＜0.03mm。

附图说明：

图1为本实用新型结构图。

具体实施方式：

    真空罩11与底座16的支承平面形成真空的封闭体系，真空罩构成阳极与阳极接入口连接。真空罩11的夹层为水冷腔1，冷却水通过冷却水进入口14和出口12可使真空罩体温度≦40℃，真空罩底端面与支撑装置体的底座16的支承面之间有密封圈15，密封圈15为圆环式耐高温硅橡胶，靠大气压力和真空罩自重密封。抽气出口9穿过底座16的支承面与封闭体系相通，真空罩上有充气口17和石英玻璃观察孔13。阴极底座6与电源连接并承载盘形工件，阴极底座6通过陶瓷支撑7支承于底座16的支承面。阴极底座6通过若干阴极支柱5支撑盘形工件4，使工件4两面氮化。阴极底座6的盘形圆周边与若干L形辅助阴极3的水平面连接，所有辅助阴极3的竖向面等高，等距，其上端高出盘形工件4，辅助阴极3自热并将热反射于包围圈中的工件上。底座16的支承面下有水冷套8，用于降低底座温度。辅助阴极3与真空罩内壁之间有热反射壁2，用于减少热损失。辅助阴极3的竖向面高度为360mm，宽度为55mm，两辅助阴极之间的周向距离为55mm。