[发明专利]一种新型离子轰击炉

说明书

技术领域

本发明涉及工件加工领域，特别涉及一种新型离子轰击炉。

背景技术

离子轰击渗氮具有渗速快、渗层微密、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，称之为离子氮化炉。

发明内容

本发明称之谓离子轰击炉，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、离子氮碳共渗（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。

一种用于金属表面强化的离子轰击炉，包括炉体4、真空系统、供气系统、供电系统、冷却系统；所述炉体4包括弧形炉盖3、圆形炉筒5、炉底6、吊挂阴极输电装置l、堆放阴极输电装置11和底座12；在所述弧形炉盖3上，沿其轴线装有所述吊挂阴极输电装置1，在所述弧形炉盖3的周围绕其轴线对称地还设计有多个吊挂阴极输电装置l，所述吊挂阴极输电装置l呈等距离分布，组成炉体的圆形炉筒5设计成多段节，其侧壁采用多层复合隔热层结构，在每节圆形炉筒5的上端面的法兰18上还设计有可装O 型密封圈26的燕尾槽23和可装有用压力弹簧29、支撑阳极连接柱30的阳极柱孔眼24；炉底设计成弧形结构，在弧形炉底6内侧的底部，设计有三个互成120 度角并通过阴极架15来支撑阴极盘16用的阴极座14；堆放阴极输电装置11，通过炉底的侧壁而横置于阴极盘16下方，并与其不相接触，不承受重量，堆放阴极输电装置11在其金属内屏蔽套51和金属屏蔽套扛44之间所形成的气隙保护层46结构的外部，加有防溅套；吊挂阴极输电装置1，是一个用金属连接螺母45通过十字阴极杆4端部的螺纹，将阴极导套32、十字阴极杆4、包围十字阴极杆的绝缘层、防溅套5，密封垫38和气隙保护层46紧固在一起而形成一个整体刚性结构；真空接头、供气管接头1、冷却管接头和热电偶，均设计在弧形炉底6的侧面；构成阴极输电装置气隙保护层46两侧的构件均是金属构件。

圆形炉筒5其侧壁所采用的多层复合隔热层是水冷层21与真空层19，或水冷层与空气层20，或水冷层与填料层25的双层复合隔热层结构，或者采用水冷层21与真空层、空气层或水冷层与空气层、填料层，或水冷层与真空层、填料层所组成的三层复合隔热层结构。

吊挂阴极输电装置1和堆放阴极输电装置11在伸进炉内端的端部均装有导电架(47） 。

吊挂阴极输电装置1的气隙保护结构，由增加刚性作用的金属连接螺母45与金属屏蔽套44所构成，并在其外侧加有防溅套50。

放置在阴极座14上面的阴极架15装有支撑螺栓58，该阴极架15是用支撑座60与作为阳极的弧形炉底6绝缘的防溅构件。

为了保证离子氮化的质量，对离子轰击炉应有下列要求，对炉体来说，①要有良好的气密性，以适应离子氮化时气体电离产生的离子轰击工件过程，炉内要达到133—1333Pa真空度的要求，②要有良好的绝缘性，离子氮化时，工件接阴极，炉体为阳极（或另加阳极），两极之间有500—1000伏的直流电压，阴极引线穿过炉体，要求与炉体绝缘，才能将这个高电压引进真空室中，③隔热性好，由于炉体的密封绝缘材料耐热温度较低，一般只有60—70℃，而氮化时炉温为500—650℃，因此，要求炉体有良好的隔热性，通常采用在炉体内侧加辐射隔热屏以及用双层钢板制作的炉子壳体中间通水冷却来实现。

现有技术中，最典型的就是通用式离子氮化炉，这种炉子主要是由弧形炉盖、圆形炉筒、平板炉底及设在炉盖上的吊挂阴极输电装置、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所组成的炉体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只有一个阴极输电装置，因而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，供电系统和水冷系统都安设在炉底与底座之间的空间内，维修不方便，③炉体全部采用水冷，能源耗量较大，④阴极输电装置结构不合理，经常出现刚性不足而不能工作或出现打弧现象，⑤炉底是一个平板式结构，因此，承压能力低，浪费材料，炉底的沉积物易被抽入泵中，并且不利于气体的循环，在侧面与底面接触附近有死角。