[实用新型]一种新型离子轰击炉真空炉体

说明书

本实用新型涉及到工件表面强化专用设备，属于热处理设备领域。

离子氮化以及离子多元共渗，是一种可以显著提高钢铁零件表面耐磨损、耐疲劳、耐腐蚀、抗高温氧化和提高工件寿命的一项新兴的金属表面强化工艺。它是把被处理的工件放在真空容器内，抽真空至66.7Pa，然后，充以稀薄的含氮气体及其他共渗气体，如氨气或氮氢混合气体至133～1333Pa。在阴极和阳极之间加上高压直流电后，气体被电离成为氮和氢的正离子及电子，此时，工件(阴极)由于受激后返回基态的氮和氢原子产生光辐射，因而在其表面被产生这种紫色的辉光所覆盖。氮和氢离子在高压电场作用下，以很大的能量轰击阴极(工件)的表面，产生大量的热量把工件加热到所需要的温度，同时，氮的正离子在工件表面产生复合，化学反应和吸附，扩散的物理、化学过程，较快的形成了高硬度的氮化层及多元素的化合层。

离子渗氮具有渗速快、渗层致密、热效率高、节约能源、工件变形小、无公害污染、劳动条件好、防渗容易、在真空中处理工件不氧化，不脱碳，处理后的工件表面质量好等优点。因此，近年来广被人们所重视。用于完成这种工件表面强化工艺的专用设备，一般称离子氮化炉，本实用新型称之为离子氮化轰击炉。它可以用来对碳钢、合金钢、不锈钢、热强钢、铸铁、球墨铸铁、钛及钛合金等进行离子渗氮、离子碳氮共渗(离子软氮化)、离子氮碳钛三元共渗、氮碳钛硫共渗等工艺处理。

现有的离子氮化炉，从其炉型来说，可有罩式炉、井式炉和通用式炉，根据离子氮化工艺的要求，其整套设备包括真空炉体[4]、真空获得系统[62]、供气系统[63]、供电系统[64]和冷却系统[65]。

为了保证离子氮化的质量，通常要求真空炉体有：①良好的气密性，以适应离子氮化过程中气体电离所产生的离子在轰击工件时，炉内要达到133～1333Pa真空度的要求，②良好的绝缘性，离子氮化时，在阴、阳极之间有500～1000伏的直流电压，因此，将阴极引线穿过炉体时，必须与炉体绝缘才能把高压引进真空炉体的内腔，③由于炉体的密封绝缘材料耐热温度较低，一般只有60～90℃，而氮化时炉温为500～650℃，因此，炉体要有良好的隔热性。

在已有的技术中，最典型的离子氮化炉为通用式离子氮化炉。这种炉子主要是由弧形炉盖、园形炉筒、平板炉底、及设在炉盖上的吊挂阴极输电装置、通过炉底的底部而设在平板炉底和堆放工件用的阴极盘之间的堆放阴极输电装置、底座所构成的炉体[4]和真空系统[62]、供气系统[63]、供电系统[64]、和冷却系统[65]所构成。这种通用炉适用于处理细长和短粗的工件，通用性强，但还存在着一些不足之处：①在炉盖上只设有一个阴极输电装置，因此，不能在一个炉内同时完成要求多种不同渗层厚度的工件，②真空系统、供气系统、供电系统和水冷却系统都要安设在炉底与底座之间，维修不方便，③炉体全部采用水冷，消耗极大的能源，④阴极输电装置，结构不合理，常出现刚性不足和打弧现象，⑤炉底是平板式结构，因此，承压能力低，浪费材料，不利于气体循环，常出现死角。

为了解决现有技术的上述不足，并提供一种便于维修、耐压能力高、炉内气体循环畅通、节能、阴极输电装置刚性强，不产生打弧，能在同一炉内同时处理不同渗层厚度要求的离子轰击炉的真空炉体(简称炉体，下同)，特提出本实用新型的技术解决方案。

本实用新型的基本构思是，炉底设计成弧形，与真空炉体相联接的各种管件，设计在弧形炉底的侧面，组成炉体的园形炉筒设计成多段，内侧保留隔热屏，侧壁采用水冷层与真空层、或与空气层、或与填料层，以及水冷层与真空层、空气层、或与空气层、填料层、或与真空层、填料层所组成的隔热法，采用多个吊挂阴极输电装置，增加吊挂阴极的刚性，堆放阴极改为卧式结构不承重，在气隙保护层的外部增加防溅机构。