[实用新型]一种离子轰击炉用吊挂阴极输电装置

说明书

本实用新型涉及到离子轰击表面强化设备专用部件，属于热处理设备领域。

用离子渗使工件表面强化的方法，是一种新兴的强化工艺方法。它是把被处理的工件放人真空容器内，抽真空至6.7Pa，然后，充以稀薄的含氮气体及其他共渗气体，使压力达133～1333Pa。在阴阳两极之间加以高压直流电后，气体被电离成正离子和电子，在高压电场的作用下，正离子以很大的能量轰击阴极(工件)的表面，产生大量的热量使工件温度升高到需要的温度，同时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，很快就形成了高硬度的单元或多元的化合物层。

这种工艺方法具有渗速快，渗层致密，热效率高、节能，工件变形小，无公害、无污染，劳动条件好，防渗容易，在处理过程中不氧化、不脱碳和工件表面质量好等优点。因此，近年来受到人们的广泛重视。用于完成这种工艺的专用设备，称之为离子轰击炉。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、离子氮碳钛三元共渗、氮碳钛硫多元共渗等工艺处理。

作为离子轰击炉完成上述工艺的关键部件是阴极导电杆，即安装在炉盖上或安装在炉底上的阴极输电装置，本实用新型主要是阐明安放在炉盖上的吊挂阴极输电装置。在进行离子渗时，一般来说其专用设备均以炉壳作为阳极(也可另设阳极)，阴极就是吊挂阴极输电装置，它是将高压直流电通过作为阳极的炉壳而伸进炉膛内送给阴极工件的一个部件。这样，当在完成离子渗工艺时，便会有强电流的输电过程，在绝缘材料与阴极导电杆之间的界面上，易发生弧光放电。虽然采用了气隙保护(或称间隙保护，简称“护隙”)措施，但因温度和炉内真空度变化或由于溅射等因素，使“护隙”失去作用而发生打弧的现象时有发生，因此，吊挂阴极输电装置的结构是否合理，就成为离子轰击炉能否正常工作的关键。这就要求在设计上要有可靠的防止弧光放电的“护隙”，要求有足够的绝缘性能，以防止高电压击穿，使用中又要有较好的密封性和防溅措施。气隙保护层要均匀，厚度要小于1mm，深度要大于10mm。除外，还要求根据工件吊挂和堆放等特点具备承重和重力突然下落的抗冲击能力，并能在长时间内受热和承重状态下连续工作。

在已有的技术中，最典型的是LD-YG吊挂阴极输电装置(图3)。它是在通过用水冷层[19]冷却的炉盖[18]上焊有阴极导套[1]，在其套内装有屏蔽套[12]和绝缘座[9]，阴极导电杆[8]被装设在屏蔽套[12]和绝缘座[9]的中心，在电源线插头[2]的外面加有阴极绝缘罩[30]，为了防止阴极导电杆[8]工作时摆动，使其气隙保护层[14]间隙发生变化和接触屏蔽套[12]，而在气隙保护层[14]的间隙端部，设置有瓷环瓶[31]，以增加阴极导电杆[8]的刚性和保护气隙保护层[14]的间隙不变。阴极导电杆[8]在伸向炉盖[18]内的一端的端部，设有阴极导电杆承重螺母[32]和吊挂阴极盘[33]。这种结构的阴极输电装置，其不足之处在于：①刚性差，经常出现阴极导电杆[8]的摆动挤碎瓷环瓶[31]，使气隙保护层[14]间隙产生变化，而失去气隙保护的作用，②经常出现打弧或因此而不能工作的现象，这是由于构成气隙保护层[14]两侧的构件是金属构件(或阴极导电杆)与绝缘体构件所构成，这样，不仅由于它们的膨胀系数差异较大，使气隙保护层产生变化，同时，一旦产生打弧，就会在绝缘体表面上留下粘结物、斑痕或烧坏(如高分子材料)，或碎裂(如陶瓷材料)，最后导致气隙保护层被破坏，③阴极输电装置，常因溅射其残渣会将气隙保护层堵塞，而致短路，不能工作，④阴极输电装置只能与阴极盘连接，操作不方便。

为了解决已有技术的上述不足，并设计出刚性好，不发生打弧现象，能防止溅射和操作方便的吊挂阴极输电装置，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，将阴极导电杆[8]、阴极导套[1]和绝缘层及屏蔽套[12]形成一个整体刚性结构，确保气隙保护层[14]工作时不产生变化；构成气隙保护层[14]两侧的构件，均采用金属构件；在气隙保护层[14]外部加有防溅套[19]。