专利名称：一种用于对多种材料进行深冷处理的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种通过低温处理来改善多种材料的性能的装置和方法，特别是涉及一种通过深冷处理来改善包括金属、合金、碳化物、塑料及陶瓷等材料在内的多种材料的抗磨料磨损、抗腐蚀磨损、抗烧蚀磨损性能以及有关物理特性即应力消除和稳定化的装置和方法。
人们已经认识到，金属的超低温处理(-185℃～-195℃〔-300°F～-320°F〕)或深冷处理，特别是切削工具类金属的深冷处理，能使金属工具在抗磨料磨损、抗腐蚀磨损、减少内应力以及提高材料的稳定性等方面都显示出一定程度的改善。因此可以说，金属工具的超低温处理可以导致工具耐磨损性能的改善(提高工具寿命)，而金属工具的热处理则是用来使金属获得所要求的硬度、韧性和延伸性等综合性能。在深冷处理中被处理的零件或构件不存在尺寸和体积的变化，零件的硬度也不发生变化。
深冷处理已用于改善下述工具、模具及其它零件的耐磨性，这些零件包括工业用切削刀具(冲模、锤锻模、钻头、端铣刀、丝锥、铰刀、滚铣刀、齿轮铣刀、拉刀等);手工工具(刮刀、凿子、刨刀、锯、冲头、锉刀等);涡轮叶片;旋转的和滑动的机器零件(滚珠和滚柱轴承、活塞环、衬套等);弹簧;电阻焊电极，铸件和锻件等。所处理的材料包括钢和合金钢、钛和钛合金、高镍合金、铜和黄铜、铝和铝合金;金属碳化物和金属氮化物;陶瓷材料及种类繁多的塑料包括尼龙和聚四氟乙稀。
超低温处理主要使用液氮作为冷却介质，在大家熟知的深冷处理过程中，从室温降到-185℃～-195℃(-300°F～-320°F)的深冷温度大约需要8小时。在处理过程中，零件或组件在超低温度下保持10-20小时。然后再在长达30小时的时间内恢复到室温。处理的结果常常是无法预测的。
对于用钢和合金钢所制造的工业零件来说，深冷处理似乎是去掉构成这些零件的原子的动能。原子之间存在有正常的吸引力，但是它们运动的能量总是试图把它们分离，除非这种能量通过例如低温处理的方法把它去掉。在低于-185℃(-300°F)下进行处理，钢中软的残留奥氏体(钢的一种结晶形式)就会转变成较稳定的硬的马氏体。在这种转变过程中，一些细小的碳化物质点从钢中析出，并均匀地在材料基体上分布，这些细小的碳化物质点进一步支持了马氏体基体。在切削刀具中，它可以减少聚集在刀具刀刃处的热量从而提高工具的耐磨性。提高刀具耐磨性可以降低机械加工产品的成本，这是因为此时工具寿命较长，切屑较少、几乎无废品以及较少的加工时间等等。据报道，合金工具钢经深冷处理可使耐磨性提高2至6倍。
本发明一方面是涉及一种改进了的独特的处理容器，该容器用于对金属、碳化物、陶瓷和塑料零件和构件进行深冷处理，以显著地提高它们的耐磨性、改善它们的切削加工性能、消除其内应力和使其稳定化。本发明所涉及的另一方面是用于对金属、碳化物、陶瓷或塑料零件(或构件)进行深冷处理的一种改进的方法。
本发明提供一种用于对金属、碳化物、陶瓷和塑料零件进行深冷处理以显著提高它们的抗磨料磨损、抗烧蚀磨损和抗腐蚀磨损性能，稳定它们的强度特性，改善它们的切削加工性能以及消除它们的内应力的装置。该装置包括一个包括侧壁板、前、后壁板和底板的箱式处理容器，容器的每一个壁板都由一个温度绝缘材料的中心夹层构成，夹层的内部和外部都有金属的壳体，容器壁板的内部金属壳体在每一个交界面的拐角处都被密封以使其接缝处不漏液体，并具有足能的厚度以及具有能够耐得住温度至少在-195℃(-320°F)的深冷液体长期作用的特性，各个壁板的中心绝缘夹层都有足够的温度绝缘性，以便当容器内部装有温度至少在-195℃(-320°F)的深冷液体时，容器外部的温度仍能保持与室温接近;用于容器的密封顶盖，由一个温度绝缘材料的中心夹层构成，夹层的内部和外部都有金属的外壳，该密封顶盖与容器之间可以密封，密封顶盖的中心绝缘夹层具有足够的温度绝缘特性以保持它的外部温度接近室温;一个用于支承容器内的被处理零件的多孔平台，该平台在容器内平行地放于底板之上，并与底板隔开一定的距离，这样平台与底板之间形成一个容器空间，该空间可用于注入与支承平台上面的被处理零件不相接触的深冷液体;处理容器内部的深冷液体供应管装置和放置在多孔平台和容器底板之间的液体排放装置，该装置把深冷液体定向地输送到多孔平台下面的空间内而不会把液体溅射到平台上面;深冷处理过程控制器装置，该装置用来接受温度下降和温度上升曲线以及零件装载重量的给定程序并且接受处理容器内所检测到的温度和液面高度信息，然后按所述的程序和所检测到的信息来控制深冷液体向处理容器内的输送量;向供液管装置输送深冷液体的装置，该装置接受上述控制器装置的控制，执行温度下降曲线和温度上升曲线程序而对装在处理容器内部的多孔平台上的零件进行超低温处理;位于处理容器的上部，用来排除容器内从深冷液体蒸发出来的低温蒸汽，同时也从容器内带走热能的装置;处理容器内的温度和液面高度测量装置，该装置用于检测容器内深冷液体及其蒸发的蒸汽的温度及深冷液体的液面高度，将所检测的信息供控制器装置使用，通过控制器装置来调整供液管装置向多孔平台下面的容器空间内提供深冷液体的供给量，以便使处理容器内的温度与超低温处理程序中的温度下降与温度上升曲线保持一致。
另一方面，本发明提供一种用于对金属、碳化物、陶瓷和塑料零件和构件进行深冷处理以显著提高它们的抗磨料磨损、抗烧蚀磨损和抗腐蚀磨损的能力，稳定它们的强度特性、改善它们的切削加工性能以及消除它们的内应力的方法，该方法包括把零件或构件放入一个密闭、绝缘的低温处理容器中，置于深冷液槽的上方，使它们受到从深冷液槽中蒸发出来的冷蒸汽的冷却作用，在约3～24小时的时间内，把零件或构件的温度降到-129℃(-200°F)左右;增加密闭容器内位于零件或构件下面的深冷液体的容积，以使从深冷液槽内蒸发出来的冷蒸气进一步冷却所述的零件或构件，在大约1小时～12小时另一时间内，把零件或构件的温度降到-173℃(-280°F)左右;进一步增加密闭容器内深冷液体的容积，使零件或构件的一部分浸入深冷液体中，从而进一步冷却所述零件或构件，在约0.5～13小时的时间内，把零件或构件的温度降到-185℃(-300°F)～-195℃(-320°F)左右;继续增加密闭容器内深冷液体的容积，一直到把零件或构件全部浸没在深冷液体中，零件或构件在约195℃(-320°F)左右浸在其内大约24小时;随着密封容器中蒸发出来的蒸气的排出，使得容器内的深冷液体在8～46小时内蒸发掉，因此零件或构件的温度又逐渐升高到室温。
通过操作本发明装置和实施本发明方法，金属、碳化物、陶瓷和塑料的耐磨性得到显著地改善，并且这种改善具有可预见的高度重复性。本方法的实施可能使被处理的零件或构件的基本成本提高10～15%，但是显著地改善了它们的耐磨性，因此在不改变这些另件所要求的其它物理特性的情况下，零件的寿命增加2～6倍。零件在超低温处理过程中，没有发生尺寸变化。
图1为按照本发明对材料进行深冷处理所用的超低温处理容器的透视图，图中容器的前壁被局部切去，顶部处于打开位置;
图2为沿图1中2-2线所截取的图1所示处理容器的主视图;
图3为沿图2中3-3线所截取的图1所示处理容器的顶视图;
图4为显示本发明装置的主要组成元件、操作系统及其相互连系的方块示意图;
图5为显示用本发明装置对五种不同装截重量的金属零件进行深冷处理的工艺过程曲线的时间-温度图。
参看图1，它以局部剖切的透视图形式示出了一个超低温处理容器10，该容器按照本发明方法用于对金属、碳化物，陶瓷和塑料零件和构件进行深冷处理以显著改善它们的抗磨料磨损、抗腐蚀磨损及抗烧蚀磨损的能力。容器10由前壁板12、后壁板14、两个侧壁板16和18及底板20组成。所有的壁板都由一个相当厚的绝缘材料(如刚性泡沫塑料)的中心夹层构成，其内侧是铝合金内壳，外侧是由足够厚度的钢板焊接而成的壳体，使用足够厚度的钢板是为了使容器10具有一定的结构刚性，以便于能够在其内部支承和容纳所处理的装载物品(零件或构件)。内侧金属壳体必须在所有的接缝处保持密封(如通过焊接)以便于为容器提供一个不泄漏的内壳体。容器的尺寸取决于用户所要求的一炉次中所需处理的零件的尺寸和数量。因此该容器既可制造成仅仅能装22公斤(50磅)零件，内部所处理零件的有效体积为0.028米3(1立方英尺)的小容器，也可以做成具有适当的外部加强结构的能容纳9000公斤(20000磅)或更多的零件，内部所处理零件的有效体积为7米3(250立方英尺)或更大的大容器。
容器10上装有一个可移动的顶盖22(如图1所示)或铰接的盖板。顶盖22或盖板由一个相当厚的绝缘材料层和外层的钢板26组成。如同容器壁板的情况一样，绝缘层24构成顶盖22的一部分。绝缘材料装在一个钢板制的内壳中，该钢制壳体被适当地焊在顶板26上。顶盖22与容器10之间无论其结构是铰接的还是完全可移走的(如图1所示)，它都应设计成能使容器10在对其内部的零件进行超低温处理过程中保持密封闭合。因此，在顶盖22的周边上装有一定数量的弹键锁式紧固体28，用来与同它相配对的紧固装置30相接合。紧固装置30固定在容器10的前壁板、后壁板及侧壁板的上部。
在深冷处理容器10的底部，有一个可移动地提升零件的支承平台或格栅32，可以通过支座32a将它支承在容器底板20上，从而在容器的底板20和平台32之间为最初充填到容器10内的深冷液体提供了一个空间34。平台或格栅32上打了许多均匀分布的小孔32b，以作为极冷蒸气的通道(蒸气是从空间34中的深冷液体蒸发出来的)或者使深冷液体本身通过小孔进入容器10的上面与支承在平台32上的零件P冷接触，并按照本发明进行超低温处理。深冷液体的冷却介质(最好是沸点为-195℃〔-320°F〕的液氮)通过一个液体输送管或导管36输送到容器底部的空间34中，输送管从容器上部的进口管36a向下延伸到它的液体排出端36b。如图3所示，输送管36在其下端36b处和液体分送歧管36c相连接(可输送液体)，歧管36c的侧面上开有一排均匀配置的射孔或孔口36d。深冷液体通过穿过容器壁16向内延伸的供液管38输送到管36内。通过导管38的液体流量，由一个脉冲电磁阀来控制和操纵(将在下文描述)。歧管或相分离器36c安装在稍高于底板20的位置上(通过支撑腿，图中未示出)。歧管或相分离器的射孔或分送孔口36d的这种位置和排列，使深冷液体在容器10的整个底面空间34内形成基本上均匀的分布和混合。因此，特别是对于大尺寸的深冷处理容器，深冷液体蒸发成冷蒸气时能得到很好的控制，使蒸气均匀地复盖在液体表面上，并朝着上升入到容器10的上部空间。输液管的排出端36b(图2)或歧管36c的构造，(当使用图3所示结构时)以及多孔平台32的结构(支承进行超低温处理的零件和构件)相配合使用，可防止深冷液体飞溅到平台上的零件上，从而避免对这些零件产生有害的突然热冲击。在容器底部的深冷液体混合槽达到预定的液面高度之前，容器10内的深冷液体的飞溅也通过控制使液体从歧管分送孔36d进入容器的速度比较缓慢来避免。
在处理容器10的上部，前壁板、后壁板和/或侧壁板的适当位置上装有一个或多个排气孔42，及与它相连的排气管44，以便于把较热的气体或蒸气(积累在容器的顶部附近)排出到容器外，从而把材料在容器内进行处理的过程中所放出的热量带走。在上述前壁板、后壁板或侧壁板中的一个或几个壁板的底部(或在容器的底板20上)安装有可浸入水中的电热丝式加热器46，它(将在下文叙述)在处理周期中的升温阶段中使用。为了进一步控制处理周期的升温阶段，容器内安装了一个或多个气体循环风扇48，它从内部吊挂在容器顶盖或盖板22上或者固定在容器壁的上部，并且使用合适的风扇马达50来驱动，该马达由时间-温度程序电路来控制。
沿着侧壁18的高度，设置了淬火控制传感器S-1、S-2、S-3、S-4和S-5，它们用来检测处理容器中深冷液体的液面高度，并向该系统的处理周期控制中心报告各不相同的液面高度。传感器S-1装在底板20和平台(或格栅)32的中间，传感器S-2装在与格栅高度相同的平面位置上。传感器S-5装在容器10所允许的最高液面位置上，但低于输送管36的进口高度(进口管36a的高度)。传感器S-3和S-4装在与S-2和S-5保持适当间隔距离的中间位置上。在容器10的侧壁16上设置了电子温度传感器T-1、T-2、T-3、T-4和T-5，它们安装在容器内部与液面高度传感器S-1到S-5对应的相同水平位置上，用来测量深冷处理过程中容器的上部围绕零件循环的超冷蒸气的温度和容器下部的深冷液体的温度。处理容器10可以在容器的其它壁板中的某一个壁板上以同样的垂直高度设置第二套温度传感器。用每一对T-1、T-2等传感器所检测的温度值通过过程控制电路求出其平均值，因而可以得到容器内温度状态的更精确的测量值，以便用来控制深冷处理程序。
图2是图1所示处理容器的主剖视图，该图用来显示零件支承平台32、淬火控制传感器S-1到S-5和温度传感器T-1到T-5之间的高度关系。这个图还显示了排气孔42和循环风扇48的位置以及加热器46在容器10底部壁板上的位置。图3为图1所示处理容器的俯视图，该图用来显示深冷液体分送歧管(或相分离器)36的外形(当它在大型深冷处理容器中使用时)以及一排液体排出孔口36d的位置，该孔用来保证使进入容器10中零件支撑平台或格栅32下面的深冷液体基本上均匀的分送和混合。
图4以方块示意图的形式给出了本发明的有关超低温处理系统的主要元件和操作系统的相互关系。可以看到，深冷处理容器10包括零件平台32、液体分送输液管36、排气孔42、加热器46、循环风扇48、液面高度传感器S-1至S-5以及温度传感器T-1至T-5。处理过程程序控制器52与处理容器相连，以便于接受由传感器S-1到S-5通过传输电缆54所测量的液面高度信号及由温度传感器T-1到T-5通过传输电缆56所测量的温度信号。与容器10内所处理的零件重量有关的信息及时间-温度周期信息(周期曲线设定60)一起输入到控制器52(载荷重量设定58)中。深冷处理过程的控制(从开始直到通过“浸泡”状态)是借助于控制器52(包括它的软件程序)通过操纵(通过电缆62)脉冲电磁阀40(安装在深冷液体输送管路38中)来起动和调节深冷液体流入分送输液管36的流动速度来完成的。输送管路38与深冷液体供应容器64相连接。在24小时的“浸泡”状态之后，“终止”向容器10内输入深冷液体的同时，“升温”状态开始。根据升温状态温度升高曲线(输入到软件程序及其后的程序控制器52中)，控制器分别通过电缆66和68使加热器46和循环风扇48(如果需要)开始工作。如果需要的话，可以利用加热器和循环风扇来加速处理容器内深冷液体的蒸发，在“升温”状态中保持预定的温度曲线以及使容器和容器中的零件回升到室温。
正如前面指出的，本发明的用于对金属、碳化物、陶瓷和塑料零件有效地进行深冷处理从而显著地提高这些另件和组件的耐磨性的改进的方法包括以下处理状态a)“降温”b)“格栅-高度”，c)“预浸泡”，d)“浸泡”，e)“升温”。以前的深冷处理方法只使用了三个处理状态a)在约8小时内，温度从室温降低到-185℃～-195℃的范围(-300°F～-320°F)内，然后b)浸泡周期(在-185℃～-195℃〔-300°F～-320°F〕)为10～20小时，和c)温度上升周期约为30小时。这种传统的处理方法是“干法”即被处理零件不直接与深冷液体直接接触。这种处理的结果，虽然使所处理的零件的耐磨性有所改善，但相同零件会出现质量不均匀性及不稳定性。
本发明所提供的独特的处理方法，在超低温处理过程中，零件仅仅是在“降温”和“格栅-高度”状态保持干燥，即在该周期中，处理容器内的温度首先从室温降到-129℃(-200°F)，对于载荷重量为22～9000公斤(50～20000磅)的装载量来说这一周期约是3～24小时，然后再从-129℃降到-173℃(-200°F～-280°F)该周期大约为1～12小时。经这样处理之后，零件就不再对因与深冷液体接触而产生的热冲击感到敏感。随后的处理状态则是用把零件局部地或全部浸没在深冷液体中来完成。对于载荷重量为22公斤～9000公斤(50～20000磅)来说，“预浸泡”状态要使温度从-173℃降到-185℃(-280°F～-300°F)左右，液面高度提高到容器最大液面高度的50%～75%“预浸泡”状态持续周期约为0.5～13小时。正如前面所指出的，“浸泡”状态是在-185℃～-195℃(-300°F～320°F)下持续时间约为24小时，零件或构件浸没在深冷介质中，此时液面的高度可以提高到最高液面高度的75%～100%。对于装载重量范围为22～900公斤(50～20000磅)的容器，其“升温”状态的温度在-195℃(-320°F)～室温，持续时间约为8～46小时，也就是当允许深冷液体蒸发(汽化)一直到容器内没有了深冷液体并且容器的温度已恢复到室温为止。一个或多个浸入式加热器在“升温”状态时可循环开闭以确保维持均衡的温度上升曲线。
图5中示出了一系列的时间-温度曲线，这些曲线示出了按照本发明所述方法在一些装有金属零件的处理容器中进行深冷处理时，各个处理状态下的曲线。图中示出了在装有54公斤(120磅)、127公斤(280磅)、453公斤(1000磅)、906公斤(2000磅)和9060公斤(20000磅)金属零件的容器内进行深冷处理时各处理状态的曲线。
通过本发明方法的实践及它的处理容器装置的使用，零件的耐磨性得到了显著的改善，并且具有很高的质量可靠性和重复性，例如高硅合金钢铝头比未处理的钻头寿命提高2倍;硬质合金面铣刀寿命提高4倍;高镍滚铣刀(用于涡轮制造)寿命提高3倍;不锈钢薄片剃刀寿命提高15倍;而铜电极寿命提高6倍。
在说明书和附图中已经陈述了本发明的最佳实施例，其中淙皇褂昧四承┳攀跤铮侵皇亲魑话阈运得骼词褂貌⒚挥邢拗频囊馔迹痉⒚鞯姆段в扇ɡ笫槔慈范ā
权利要求
1.一种用于对金属、碳化物、陶瓷及塑料零件进行深冷处理，以显著地提高它们的耐磨料磨损、耐烧蚀磨损和耐磨蚀磨损能力，稳定它们的强度特性、改善它们的切削加工性能、消除它们的内应力的装置，该装置包括a)一个包括侧壁板、前、后壁板和底板的箱式处理容器，容器的每个壁板都由一个温度绝缘材料的中心夹层构成，夹层的内部和外部都有金属的壳体，容器壁板的内部金属壳体在每个交界面的拐角处都被密封以使其接缝处不漏液体，并有足够的厚度以及具有能够耐得住温度至少在-195℃(-320°F)的深冷液体长期作用的特性，各个壁板的中心绝缘夹层都有足够的温度绝缘特性，以便当容器内部装有温度至少在-195℃(-320°F)的深冷液体时，容器外部的温度仍能保持与室温接近；b)容器的密封顶盖，由一个温度绝缘材料的中心夹层构成，夹层的内部和外部都有金属的壳体，该密封顶盖与容器之间可以密封，密封顶盖的中心绝缘夹层有足够的温度绝缘特性以保持它的外部温度接近室温；c)用于支承容器内的被处理零件的多孔平台，该平台在容器内平行地放在底板之上，并与底板隔开一定的距离，这样平台与底壁之间就形成了一个容器空间，该空间可用于注入深冷液体，该处的深冷液体与支承在平台上面的被处理零件不相接触；d)处理容器内部的深冷液体供液管装置和放置在多孔平台和容器底板之间的液体排放装置，该装置把深冷液体定向地输送到多孔平台下面的容器空间中而不会把液体溅射到平台上面；e)深冷处理过程控制器装置，该装置用来接受温度下降和温度上升曲线以及零件装载重量的给定程序并且按受处理容器内所检测到的温度和液面高度信息，然后按所述的程序和所检测的信息来控制深冷液体向处理容器内的输送量；f)向供液管装置输送深冷液体的装置，该装置接受上述控制器装置控制，执行温度下降曲线和温度上升曲线程序而对装在处理容器内部的多孔平台上的零件进行超低温处理；g)位于处理容器的上部，用来排除容器内从深冷液体蒸发出来的低温蒸气，同时也从容器内带走热能的装置；h)处理容器内的温度和液面高度测量装置，该装置用于检测容器内深冷液体及其蒸发蒸气的温度以及深冷液体的液面温度，将所检测的信息供控制器装置使用，通过控制器装置来调整供液管装置向多孔平台下面的容器空间内提供深冷液体的供给量，以便使处理容器内的温度与超低温处理程序中的温度下降与温度上升曲线保持一致。
2.根据权利要求1所述的用于金属、碳化物、陶瓷和塑料零件的深冷处理的装置，其特征在于向所述供液管供给装置提供深冷液体的装置包括一个供应深冷液体的贮存容器和一个装在贮存容器和供液管供给装置之间的管路中的脉冲电磁阀，该阀由控制器装置来控制。
3.根据权利要求1所述的用于对金属、碳化物、陶瓷和塑料零件进行深冷处理的装置，其特征在于在处理容器的底部位置上装有一个加热器装置，该装置用于在超低温处理程序的温度上升状态对深冷液体进行加热，以加速深冷液体的蒸发。
4.根据权利要求1所述的用于对金属、碳化物、陶瓷和塑料零件进行深冷处理的装置，其特征在于在处理容器内的上部装有一些风扇装置，这些风扇用于在超低温处理程序的升温状态之前和升温阶段中使深冷液体液面上的深冷蒸气在容器的上部循环，以助对深冷液体蒸发的控制。
5.根据权利要求1所述的用于对金属、碳化物、陶瓷和塑料零件进行深冷处理的装置，其特征在于处理容器内的温度测量装置由一些电子温度传感器组成，这些传感器在容器内装在许多不同的高度位置上，其中包括最低装在用于支承所处理零件的多孔平台所在的高度位置以及最高装在深冷液体在容器内所允许升高的最高液面位置。
6.根据权利要求1所述的用于对金属、碳化物、陶瓷和塑料零件进行深冷处理的装置，其特征在于处理容器内的液面高度测量装置由一些电子液面高度传感器组成，这些传感器在容器内装在许多不同的高度位置上，其中包括最低装在用于支承在容器内处理零件的多孔平台所在的高度位置以及最高装在深冷液体在容器内允许升高的最高液面高度位置。
7.根据权利要求1所述的用于对金属、碳化物、陶瓷和塑料零件进行深冷处理的装置，其特征在于处理容器内的温度和液面高度测量装置由一些电子传感器组成，它们在容器内部的许多不同高度位置测量温度和液面高度，其中包括最低装在用于支承在容器内处理零件的多孔平台所在的高度位置以及最高装在深冷液体在容器内允许升高的最高液面高度位置。
8.根据权利要求1所述的用于对金属、碳化物、陶瓷和塑料零件进行深冷处理的装置，其特征在于深冷液体供液管装置包括一个歧管部分，它在多孔平台的下面从容器底板的一端到另一端纵向延伸，歧管上有许多液体排出孔沿它的长度分布以将深冷液体分送到平台下面的容器空间内。
9.一种用于对金属、碳化物、陶瓷和塑料零件进行深冷处理，以显著地提高它们的耐磨料磨损、耐烧蚀磨损和耐腐蚀磨损能力、稳定它们的强度特性、改善它们的切削加工性能以及消除它们的内应力的方法，该方法包括a)把被处理零件放入一个密闭、绝缘的低温处理容器中，零件置于深冷液槽的上方，使它们受到从深冷液体槽中蒸发出来的冷蒸气的冷却作用，在约3小时～24小时的时间内，把零件的温度降到-129℃(-200°F)左右;b)增加密闭容器内位于零件下面的深冷液体的容积，以使从深冷液体槽内蒸发出来的冷蒸气进一步冷却所述的零件，在约1小时～12小时的另一个时间内，把零件的温度降到-173℃(-280°F)左右;c)进一步增加密闭容器内深冷液体的容积，使零件的一部分浸入深冷液体中，从而进一步冷却所述的零件，在约0.5～13小时时间内，把零件的温度降到-185℃(-300°F)～-195℃(-320°F)左右;d)继续增加密闭容器内深冷液体的容积，一直到把零件全部浸没在深冷液体的液体中，零件在约-195℃(-320°F)左右在其内浸泡大约24小时;e)随着密闭容器中蒸发出来的蒸气的排出，使得容器内的深冷液体有可能在8～46小时内蒸发掉，因此被处理零件的温度逐渐地提高到室温。
10.根据权利要求9所述的用于对金属、碳化物、陶瓷和塑料件进行深冷处理的方法，其特征在于在密闭容器里所处理的零件的重量为22～9060公斤(50～20000磅)。
11.根据权利要求9所述的用于对金属、碳化物、陶瓷和塑料零件进行深冷处理的方法，其特征在于当允许深冷液体蒸发而又不再向容器内添加深冷液体的这段时间内为了加速深冷液体的蒸发，对密闭的处理容器进行加热。
12.根据权利要求9所述的对金属、碳化物、陶瓷和塑料零件进行深冷处理的方法，其特征在于在容器的温度降低和温度升高阶段中，对密闭处理容器内的深冷液体槽的温度和从深冷液体槽内蒸发出来的蒸气的温度连续地进行检测，同时在容器的温度降低和温度升高阶段中对密闭容器内的深冷液体的液面高度进行连续的检测，所检测的温度值和深冷液体在容器内的液面高度值被用于控制向容器内供应深冷液体的供应量，从而控制容器内深冷液体的容积，以完成零件的深冷处理。
13.根据权利要求9所述的用于对金属、碳化物、陶瓷和塑料零件进行深冷处理的方法，其特征在于为了使深冷液体在容器的深冷液槽内均匀地分送和混合，密闭容器内的深冷液体是通过多孔的歧管装置注入的。
14.根据权利要求9所述的用于对金属、碳化物、陶瓷和塑料零件进行深冷处理的方法，其特征在于密闭容器上部的冷蒸气，在容器的这一部分进行强迫循环，以帮助控制深冷液体在容器中的蒸发。
全文摘要
一种对金属、碳化物、陶瓷及塑料零件和构件进行深冷处理以显著提高其耐磨料磨损、耐烧蚀磨损和耐腐蚀磨损能力的装置和方法。处理容器中的零件首先被深冷液槽的冷蒸气分阶段地冷却至-195℃，然后部分或大体全部浸在深冷液中。在-195℃温度保温些时后，控制深冷液体的蒸发使零件的温度上升至室温。容器内有温度和液面检测装置，其信息被过程控制器用于按容器内所装零件的重量所需的温度下降和上升曲线来控制容器中深冷液体供应量。
文档编号F25D3/10GK1032073SQ8810242
公开日1989年3月29日 申请日期1988年4月22日 优先权日1987年7月27日
发明者詹姆斯A·西蒙 申请人:低温学国际公司