[发明专利]真空井式无罐离子渗碳多用炉

说明书

所属技术领域  本发明涉及到工件表面强化专用设备，属于热处理技术领域。

背景技术  渗碳是金属表面强化的一种重要工艺手段。据统计，化学热处理和表面处理的零件中，需经渗碳处理的约占75％。渗碳工艺的发展是经历了固体渗碳、液体渗碳、气体渗碳、真空渗碳和目前为止的等离子渗碳的发展过程，在发展的过程中，每一种工艺方法的改变，都经历了新老工艺的交叉应用的生产过程，等离子渗碳是当前世界上最先进的渗碳工艺，然而，到目前为止，我国热处理的渗碳设备仍以40年代以来至今的气体渗碳炉为主。据不完全统计，我国的井式渗碳炉就多达3万余台，这种设备其能源消耗之大、生产效率之低，已引起了人们的广泛关注。

以大连海事大学刘承仁、杨烈宇教授对等离子渗碳工艺与设备的研制已有30年的历史，先后在国内首次成功的研制出卧式离子渗碳炉、罩式离子渗碳炉，1990年3月人民交通出版社出版了杨烈宇教授所著的“离子轰击渗扩技术”，使我国采用离子渗碳技术进行产业化翻开了新的一页。其中的卧式离子渗碳炉已由国家列入重点推广项目批量生产，并在渗碳后可实现真空淬火，而罩式离子渗碳炉已按德国的标准生产出世界上最大的渗碳件，材料为20Cr₂Ni₄A的尼曼螺杆，尺寸为Φ279×2237mm。目前经济效益每年达到100万元。1999年3月18日，经国家专利局的审查，授予了发明专利权，其专利号为ZL95110290.7。但是，这两种离子渗碳炉，各自也存在有不足之处，卧式离子渗碳炉，由于炉体结构及淬火油量的限制，只能用于小型零件、精密件的生产，到目前为止，这种炉的最大装炉量为300Kg，而罩式离子渗碳炉，虽然其装炉量可达到3吨以上，但其渗碳后的零件需要二次淬火，经二次加热淬火工件表面必然会产生氧化脱碳问题，同时，在连续生产时，这种炉的热损失很大，大部分渗碳件精度是靠最后精加工来完成，据不完全统计，这样的渗碳件其数量占渗碳件总量的90％以上，研究表明，这些零件完全可以经真空等离子渗碳后，直接短时进行或油淬、或水淬、或等温淬火完成，而能够完成这个任务的设备，其目标就是真空井式无罐离子渗碳多用炉。

发明的内容  本发明的目的和任务就是要克服现有技术存在的，①装炉量小，不能大批量生产，②不能处理大件、特大件和细长件的批量生产问题，③受淬火介质的限制的不足，并提供一种装炉量大、无罐、可选择淬火介质、直接淬火、不用变压器及马弗罐、炉温均匀的真空井式无罐离子渗碳多用炉，特提出本发明的技术解决方案。

本发明所提出的真空井式无罐离子渗碳多用炉，主要包括：高真空层[10]、由硅酸铝纤维层[16]和耐火砖层[12]构成的炉体[15]、由辐射管和电阻丝构成的加热器[14]、由盖体[27]和空气层[18]及硅酸铝纤维层[16]、水冷层[26]构成的炉盖[19]、真空获得系统[6]、离子源控制系统[2]、排气系统[4]、冷却系统[5]、供气系统[7]和供电控制系统[3]，其特征在于：在炉体[19]上还设有与炉膛保持小缝隙连通的双层粗真空层[11]，在耐火砖层[12]的内侧，还设有阳极筒[13]，其耐火砖层[12]与阳极筒[13]之间的间距应大于10mm；设在加热器[14]内的电阻丝呈蛇形状，并与辐射管壁之间应保持大于10mm的间隙；在炉盖[19]上，其底部于盖体[27]的下方设有多个隔热屏[44]层结构，在盖体[27]内所设的空气层是双层空气层[18]；设在炉盖[19]上的排气管[23]在通过双层空气层[18]段处，在其此段排气管的侧壁上开有出气小孔[42]，该出气小孔与各层空气层中的空气相连通，在排气管的上端出口处，还设有堵塞[24]，当排气之后，用堵塞将其出口封闭；设在炉盖[19]上的混合进气管[21]，在通过硅酸铝纤维层[16]段设计成蛇形状或散热片状，并在混合进气管的上端安装有气体混合器[22]；在炉盖[19]上还设计有由电接点压力表[70]和安全放气阀[69]相连通而构成的安全阀[25]；在炉盖[19]观察孔[17]的上方安装有其内设计有可转动的隔热屏总成[87]的观察窗体[20]；炉体的高真空层[10]的真空嘴[30]通过手阀[31]控制与抽真空管[30]相连通。