[发明专利]可控等离子弧金属表面热处理成套设备

说明书

技术领域

本发明涉及金属表面处理技术领域，具体涉及一种可控等离子弧金属表面热处理成套设备。

背景技术

实际中，对金属材料零件表面进行淬火处理后，其表面硬度将得到不同程度的提高，但心部特性仍保持原来的样子，使得零件在使用的过程中表面不容易被磨坏，通常叫增加了零件的耐磨性，同时由于心部仍保持原来的样子，使得材料仍有足够的韧性，即通常说的“表硬里韧”，这样充分发挥了材料的综合性能，提高了零件的使用寿命。表面淬火工艺具体说就是通过不同的热源对工件进行快速加热，当零件表层温度达到临界点以上（此时工件心部温度处于临界点以下）时迅速予以冷却，这样工件表层得到了淬硬组织而心部仍保持原来组织的一种表面热处理方法。

表面淬火通过不同的热源对工件进行快速加热，当零件表层温度达到临界点以上（此时工件心部温度处于临界点以下）时迅速予以冷却，这样工件表层得到了淬硬组织而心部仍保持原来的组织。表面淬火只加热工件表层，为了达到这个目的，则要求所用热源具有较高的能量密度。根据加热方法不同，目前市场上表面淬火有感应加热（高频、中频、工频）表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火、激光加热表面淬火、电子束表面淬火等，应用较多的为感应加热和火焰加热表面淬火。

1）感应加热是将零件置于感应器内（感应线圈内），当有一定的电流频率的交流电通过感应器时，在零件表面就有感应电流产生，此电流分布在表面，并以涡流的形式出现，迅速加热表面使其达到淬火温度，然后切断电源，并将零件急速冷却，实现感应加热表面淬火。

感应加热表面淬火是目前常用的一种表面淬火方法，它有以下优点：(1).感应加热属于内热源直接加热，加热速度快。(2).加热过程中，由于加热时间较短，零件表面氧化脱碳少。(3).能选择性加热。(4).感应加热设备可放置在加工生产线上，通过电气参数对过程进行精确的工艺控制。

感应加热表面淬火的不足：(1).加热效果往往受限于工件的形状 ；(2).淬火的零件要有一定的感应器与其对应，成本高；(3).设备与淬火工艺匹配和局部温度控制困难； (4).需要淬火冷却介质，工作环境较脏 ，污染环境 ；(5).加热效率低 ，能耗高；(6).设备庞大、占地大 ，维修复杂；(7).处理后，工件容易变形、开裂；

2）火焰加热表面淬火是用气体燃料燃烧时产生的火焰将工件表层加热到淬火温度，随后快速冷却的表面淬火方法。火焰淬火可获得高硬度的表层和有利的内应力分布，提高工件的耐磨性和疲劳强度。火焰淬火设备比较简单，适于单件小批生产或现场淬火。对于运输拆卸不便的重大零件和不适于采用其它表面淬火的零件，如大型齿轮、大型工作平面，一些凸轮、曲轴、机床导轨和链轮等，火焰淬火具有广泛的适应性和机动性。

但其缺点有：(1).化学火焰温度不高，工件温度上升速度缓慢； (2).表面温度变化大，易于使靠近处理部位的区域过热，工件变形大； (3).被处理零件质量不稳定 ； (4).需要淬火冷却介质，工作环境较脏 ，污染环境 ；(5).加热效率低 ，能耗高； 

3）接触电阻加热淬火是通过电极将小于5伏的电压加到工件上,在电极与工件接触处流过很大的电流,并产生大量的电阻热,使工件表面加热到淬火温度,然后把电极移去,热量即传入工件内部而表面迅速冷却,达到淬火目的。当处理长工件时,电极不断向前移动,留在后面的部分不断淬硬。这一方法的优点是设备简单，操作方便，易于自动化，工件畸变极小，不需要回火，能显著提高工件的耐磨性和抗擦伤能力，但淬硬层较薄（0.15～0.35毫米），显微组织和硬度均匀性较差，应用范围不广。

4）激光加热表面淬火是利用高能激光束扫描工件表面，使激光辐射能转化为热能被工件吸收，然后通过热传导使材料温度极快地升到奥氏体相变温度以上，再通过基体自身的冷却作用使已产生相变的材料以超过马氏体相变临界冷却速度快速冷却，从而实现相变硬化。工艺特点为淬火部位精确可控，易于实现自动化；主要局限性是处理前需发黑处理，工艺复杂，易造成污染；激光加热表面淬火设备价格贵、体积庞大；操作人员的技术要求高，生产成本高。