[实用新型]一种离子氮化炉水冷却装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种金属零部件热处理技术与设备领域，具体涉及一种金属表面渗氮设备，特别涉及一种离子氮化炉水冷却装置。

背景技术

氮化处理可显著提高金属零部件及模具表面的硬度、耐磨性、抗咬合性、抗腐蚀性能和抗疲劳性能。由于渗氮温度较低，一般在500-650℃范围内进行，渗氮时零件或模具芯部没有发生相变，因此模具渗氮后变形较小；实践证明，经氮化处理后的零件或模具使用寿命显著提高，因此氮化处理已经在生产中得到广泛应用。

渗氮分为普通渗氮和离子渗氮，离子渗氮是在充以含氮气体的低真空炉体内把金属工件作为阴极，炉体为阳极，通电后介质中的氮氢原子在高压直流电场下被电离，在阴阳极之间形成等离子区。如附图3-2所示，现有离子氮化炉存在的问题在于：氮化炉内温差大，金属零件或模具氮化效果不均匀，两端氮化质量低于中间，外圈氮化质量低于里圈，氮化质量相差很大，对于高精度零部件或模具来说，氮化不均匀会大大降低了零部件或模具的使用寿命。为解决这一问题，过去大多是提高保温温度来补偿的，但结果并不理想，且易出现变形、膨胀。

专利号CN1789477A公开了一种节能离子氮化炉，炉体设有保温屏和外冷却罩；专利号CN202265601U公开了一种真空氮化炉，由炉体、底座和阴极盘构成，炉体内设置有隔热屏。上述专利提高了保温和补偿效果；但是离子氮化炉关键问题是对温度的控制问题，而控制炉内温度的方法就是冷却效率与冷却精度控制问题，因为无论如何的保温与补偿温度，如果不能有效的、精确的控制炉内的温度就不可能从根本上解决炉内温度差异化或梯度变化太大的难题。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种离子氮化炉水冷却装置， 分析一下离子氮化炉温度控制精度与效率问题，本质上说是水胆夹层冷却时进入的冷水底部引入，夹层中冷水的循环效率不好，不能有效的、均匀的、可控的来实现对炉内温度的调节功能；调节温度的灵敏度不高，温度变化到温度得到控制或复恢到工艺状态的时间太长，因此也间接造成离子氮化炉氮化零部件的保温时间过长，不仅浪费能耗，也同时影响零部件氮化的效果；所述本实用新型针对氮化炉的水胆冷却夹层进行结构设计与优化，以便提高水胆夹层的冷却效率和调控精度。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种离子氮化炉水冷却装置，包括冷水主管、回流主管、基座冷水管、微单元入口、微单元、微单元出口、冷水支管、回流支管、基座、水胆夹层、炉体、循环泵、氨气进口、抽排气口、阴极组件、炉顶组件和单元，其特征在于：

所述的离子氮化炉水冷却装置由水胆夹层、冷水系统、微单元系统和回流系统构成；所述的水胆夹层按整体夹层的钟罩形面分隔成多个扇形单元结构，所述单元为拥有独立的冷水循环系统与回流系统，所述单元内设置有多个微单元结构，所述的微单元具有微单元入口和微单元出口，所述的微单元出口与相邻单元中间的附于水胆夹层外侧的回流支管相连通，所述的回流支管与设置于炉体底部的回流主管相连通，所述的回流主管环绕炉体底部，所述的回流主管与冷却塔或冷水机组相通。

冷水源由循环泵提供驱动力，从炉体底部的冷水主管进入，所述的冷水主管水平方向环绕炉体底部，分别与各个单元的冷水支管连通，所述的冷水支管从炉底部的环形冷水主管沿竖向设置于水胆夹层的外侧，所述冷水支管与相邻的二组单元中的各个微单元结构中的微单元入口相连通；冷却水从冷水主管流入冷水支管，再流入每个微单元的微单元入口，进入每个微单元中，对微单元中的水胆夹层进行冷却；冷却之后的水，经过微单元出口流入回流支管中，再经过回流支管，进入回流主管中，由回流主管将回流水引入冷却塔或冷水机组，重新冷却后循环使用。

所述的微单元是在各个单元的扇形区域内沿水平方向分隔的水胆小区域，各个微单元中与冷水支管通过微单元入口相连通，所述的微单元入口设置于微单元区域的最低位置；各个微单元中与回流支管通过微单元出口相连通，所述的微单元出口设置于微单元区域的最高位置。

所述的冷水支管与相邻的二个单元区中的各组微单元入口相通，并为相邻的各组微单元提供冷却水源；所述的回流支管与相邻的单元区中的各组微单元出口相通，并为相邻的各组微单元提供回流通道；竖向附着于水胆夹层上的冷水支管与回流支管，在所述的水胆夹层外侧相邻各个区单元交界处交替设置，并且所述的冷水支管与回流支管分别与环绕于炉底部的冷水主管、回流主管相连通。

所述的基座也按照炉体水胆夹层的方式，进行单元分区，并设置相应的微单元结构进行冷却与循环，由基座冷水管供冷水源。