[发明专利]一种钢球批量均匀渗氮装置与渗氮方法

说明书

一种钢球批量均匀渗氮装置与渗氮方法，涉及一种钢球渗氮装置与方法。为了克服现有的钢球表面离子渗氮方法存在渗氮层不均匀、离子渗氮过程中钢球的弧光放电造成表面烧伤和由于温度场不均匀造成的钢球渗氮的一致性差的问题。渗氮装置由炉体、辅助加热器、托盘、数个热电偶、空心转动轴、无线发射器、上阴极盘和下阴极盘构成；本发明中钢球表面不放电也没有高能离子轰击，保证钢球不被烧伤。钢球在托盘中随机运动，保证同一批钢球渗氮的一致性；钢球之间不存在摆放间隔，生产效率高；无线测温方式实现了渗氮过程多点跟随测温。

技术领域

本发明涉及一种钢球渗氮装置与方法。

背景技术

渗氮是提高钢制零件表面硬度、表面耐磨性和接触疲劳性能的一种典型方法，该方法尤其适合于滚动接触的传动件如轴承零件和齿轮等。经过多年研究，人们发明了气体渗氮、离子渗氮等技术，目前已在多种零件上获得应用。

相比于气体渗氮，离子渗氮渗氮速度快，参数易控制，目前已在轴承零件上获得应用。但是由于轴承零件结构复杂，尤其是在钢球渗氮时，如何能使钢球表面获得均匀的渗层，对保证轴承寿命和可靠性十分重要。离子渗氮时一般是把工件作为阴极进行渗氮，包括支撑结构在内。虽然已经有技术如采用翻转钢球方法两次渗氮，使钢球渗层均匀性得到一定程度的提高，但由于离子渗氮的阴极鞘层作用和离子的方向性入射，仍然不能获得均匀的渗氮效果。其主要问题是，离子渗氮时钢球作为阴极，钢球、支撑物及托盘之间三者之间的鞘层会互相叠加，形成空心阴极效应，导致钢球表面温度上下不一致；虽然氮离子在电场作用下沿电力线方向运动会对均匀性提高起到积极作用，但是球面各部分接触的等离子体的氮离子密度并不一致。上述两方面因素导致钢球表面渗层深度不一致，即使上下面翻转两次离子渗氮，也不能从根本上解决渗氮均匀性问题。另外，钢球作为阴极会偶尔产生弧光放电，即所谓的打弧，使表面局部产生烧伤，严重影响钢球的表面质量，形成轴承故障隐患。除此之外，当批量处理钢球时，整个渗氮炉内的温度场受放电均匀性的影响很难达到均匀一致，这些都会对钢球渗氮的一致性产生影响。

发明内容

本发明为克服现有的钢球表面离子渗氮方法存在渗氮层不均匀、离子渗氮过程中钢球的弧光放电造成表面烧伤和由于温度场不均匀造成的钢球渗氮的一致性差的问题，提出一种钢球批量均匀渗氮装置与渗氮方法。

本发明钢球批量均匀渗氮装置由炉体1、辅助加热器4、托盘7、数个随动热电偶8、空心转动轴9、无线发射器10、上阴极盘11和下阴极盘12构成；