[实用新型]一种阴极旋转氮化炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种金属零部件热处理技术与设备领域，具体涉及一种金属表面渗氮设备，特别涉及一种阴极旋转氮化炉。

背景技术

氮化处理可显著提高金属零部件及模具表面的硬度、耐磨性、抗咬合性、抗腐蚀性能和抗疲劳性能。由于渗氮温度较低，一般在500-650℃范围内进行，渗氮时零件或模具芯部没有发生相变，因此模具渗氮后变形较小；实践证明，经氮化处理后的零件或模具使用寿命显著提高，因此氮化处理已经在生产中得到广泛应用。

渗氮分为普通渗氮和离子渗氮，离子渗氮是在充以含氮气体的低真空炉体内把金属工件作为阴极，炉体为阳极，通电后介质中的氮氢原子在高压直流电场下被电离，在阴阳极之间形成等离子区。在等离子区强电场作用下，氮和氢的正离子以高速向工件表面轰击；离子的高动能转变为热能，加热工件表面至所需温度。由于离子的轰击，工件表面产生原子溅射，因而得到净化，同时由于吸附和扩散作用，氮遂渗入工件表面。与普通渗氮相比，离子渗氮可缩短渗氮周期，节约能源。而现有离子氮化炉存在的问题在于：氮化炉内温差大，金属零件或模具氮化效果不均匀，两端氮化质量低于中间，外圈氮化质量低于里圈，氮化质量相差很大，对于高精度零部件或模具来说，氮化不均匀会大大降低了零部件或模具的使用寿命。为解决这一问题，过去大多是提高保温温度来补偿的，但结果并不理想，且易出现变形、膨胀。

专利号CN1789477A公开了一种节能离子氮化炉，炉体设有保温屏和外冷却罩，保温屏为双层不锈钢密封绝热保温层，炉底盘上设有炉底隔热屏，渗氮气体进入管道沿保温屏外侧，由保温屏顶部进入炉体内的气体分散环。专利号CN202265601U公开了一种真空氮化炉，由炉体、底座和阴极盘构成，炉体活动安装在底座上，底座的中心部位装有阴极盘，阴极盘下方的底座上设置有抽真空装置，炉体内设置有隔热屏，炉体底部分别设置有氨气进口和冷却循环水出口，炉体下端设置有冷却循环水进口。上述专利在一定程度上提高了保温效果，增强了保温温度的补偿效果，但并未从根本上解决氮化炉氮化温差大、氮化效果不均的问题。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种阴极旋转氮化炉，针对氮化过程中，零部件或模具表面温度不均匀、氮化效果不均匀的缺陷，设计合理的旋转氮化炉结构，在空间上提供旋转的阴极，这样就会产生旋转的电场，渗氮的零部件或模具也会一起随着转动，因此使氮化炉内的温度与电场分布均一化，从而确保氮化过程的工艺要求，达到温度均匀和氮化效果均匀的目标。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种阴极旋转氮化炉，包括炉体、吊环、冷水出口、水胆夹层、阴极架、渗氮区、阳极接线、冷水入口、循环泵、滚轮、阴极接线、电机、氨气进口、传感器、基座、支撑柱、滑道、护套管、布气管、阴极板和排气口，其特征在于：

所述的阴极旋转氮化炉设计炉体为圆筒形，顶部为半球状封头；底部与基座扣合为一体；所述炉体内设置有水胆夹层；所述的炉体顶部设置有氨气进口、排气口；所述的排气口周边设置有三只吊环和三个冷水出口，在炉体侧面均匀设置有三个传感器，用于测量炉体内三个方向的温度；所述炉体中部设置有阳极接线，所述的炉体底部设置有冷水入口。

所述阴极板下方设置有多个滚轮并与基座尺寸匹配，基座上设置有圆环形滑道；所述的阴极板在外电机驱动下，可以沿环形滑道做旋转运动；其运行方向双向可控，旋转速度可以调节；所述的基座固定不动；所述阴极板通过同轴方式与阴极接线连通；

所述阴极板上方设置有至少一层环形分布的阴极架，由里到外层，阴极架数量增加，阴极架环形均匀分布；所述的阴极架与阴极板通过卡口连接；当阴极板在设置于基座下方的电机驱动下，旋转运动时，阴极架和待渗氮零部件也一同跟随旋转，这样将会在炉体内产生均一化的温度与电场，使渗氮过程中，零部件的表面温度和表面电场分布更加均匀，从而获得高质量的渗氮层。

所述炉体与基座构成渗氮区，所述渗氮区内设置阴极板、阴极架、氨气进口、布气管、传感器和排气口；阴极板与基座通过轴座连接，所述基座下方设置有电机驱动轴座并带动阴极板一同旋转；所述阴极板中心位置是从炉顶部延伸下来的氨气布气管，将经过预热的氮气通过四个布气管，均匀分布于阴极板上；所述排气口上端水平设置有六角方向分布的排气支管。