汽车零配件的氮化或软氮化设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种汽车零配件的氮化或软氮化设备，包括：供传动汽车零部件的传动系统，位于装料端和卸料端之间且依序连接的预氧化装置、预换气装置、氮化装置、冷却装置、以及位于所述冷却装置和所述卸料端之间的后换气装置。相较于现有技术，本实用新型汽车零配件的氮化或软氮化设备在冷却装置和卸料端之间还额外配置了一后换气装置，利用所述后换气装置，可对已进行氮化处理或软氮化处理的汽车零配件在卸料前再增加一个换气过程，可避免所述汽车零配件与空气中的氧气产生反应而使得所述汽车零配件的表面出现氧化，确保了所述汽车零配件的美观、其表面质量可靠稳定以及合格率高。
【专利说明】汽车零配件的氮化或软氮化设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及机械加工工艺，特别是涉及一种汽车零配件的氮化或软氮化设备。
【背景技术】
[0002]十几年来，随着我国汽车工业的迅速发展，围绕高品质、节能、环保的各种先进的热处理技术在汽车零配件生产中得到广泛应用。热处理是汽车产品获得所要求的强度、韧化性能，实现更安全、更可靠的重要技术手段，同时热处理质量是产品实现可靠性、耐久性、安全性的重要保证。尤其是对汽车零配件表面热处理质量而言，将会直接影响到汽车工业国产化的进程，也直接关系到汽车操控的稳定性和安全性。
[0003]一般，汽车零配件表面热处理技术多为渗碳热处理工艺，其主要是使汽车零配件通过氮化或软氮化处理后获得良好的抗疲劳性能和耐磨性，保证汽车零配件使用性能的可靠性。常见地，采用渗碳淬火强化的热处理汽车零配件有:汽车驱动桥的差速器齿轮、变速器轴齿类汽车零配件、转向器轴齿件、发动机活塞销以及刹车盘汽车零配件等。
[0004]在现有技术中，对于汽车零配件的氮化或软氮化处理，基本上都经过如下步骤:预氧化，换气，氮化或软氮化，冷却，出料。相应地，对于汽车零配件的氮化或软氮化处理设备就一般包括预氧化装置，换气装置、氮化或软氮化装置、冷却装置。易知，在现有技术中，由于是在将经氮化或软氮化处理并冷却的汽车零配件直接出料的，这样，出料的所述汽车零配件就很可能会与空气中的氧 气产生反应而使得所述汽车零配件的表面出现氧化，影响所述汽车零配件的美观(例如颜色不均匀)及其表面质量(例如氮化层不均匀)。
实用新型内容
[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种汽车零配件的氮化或软氮化设备，以解决针对汽车零配件的氮化或软氮化工艺的现有技术存在汽车零配件与空气中的氧气产生反应而使得所述汽车零配件的表面出现氧化等问题。
[0006]为解决上述问题及其他问题，本实用新型提供一种汽车零配件的氮化或软氮化设备，包括:供传动汽车零部件的传动系统，位于装料端和卸料端之间且依序连接的预氧化装置、预换气装置、氮化装置、冷却装置、以及位于所述冷却装置和所述卸料端之间的后换气
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[0007]可选地，所述预氧化装置包括预氧化室，在所述氧化室，所述汽车零部件在350°C至450°C下进行预氧化处理。
[0008]可选地，所述预换气装置包括:第一真空室，所述第一真空室设有入室门、出室门、抽气孔、以及充气孔；第一抽真空系统，用于通过所述抽气孔对所述第一真空室进行抽真空，消除所述第一真空室内的氧气；第一充气系统，用于通过所述充气孔对所述第一真空室进行充气，所充入的气体为氮气。
[0009]可选地，所述氮化装置包括氮化炉，在所述氮化炉内，对所述汽车零部件进行氮化处理或软氮化处理。
[0010]可选地，所述氮化炉进一步包括第一氮化区和第二氮化区，所述第一氮化区的处理温度不同于所述第二氮化区的处理温度，所述的第一氮化区的流量不同于所述的第二氮化区的流量。
[0011]可选地，经过氮化处理或软氮化处理后，在所述汽车零部件表面生成一层疏松层，在所述汽车零部件次表面生成一层氮碳化合物层。
[0012]可选地，所述氮碳化合物层的厚度为10微米至30微米，所述疏松层为所述氮碳化化合物层的10%至25%。
[0013]可选地，所述冷却装置包括冷却室，在所述冷却室内，对所述汽车零部件进行缓冷处理。
[0014]可选地，所述冷却室进一步包括气-气缓冷区和水-气水冷区；将经过氮化处理或软氮化处理的所述汽车零部件置于气-气缓冷区进行冷却并冷却至第一冷却温度；将经过气-气缓冷区冷却的所述汽车零部件置于水-气水冷区进行冷却并冷却至第二冷却温度，所述第二冷却温度要低于所述第一冷却温度。
[0015]可选地，所述后换气装置包括:第二真空室，所述第二真空室设有入室门、出室门、抽气孔、以及充气孔；起降系统，用于起降所述汽车零配件以控制所述汽车零配件通过所述入室门进入所述第二真空室及所述汽车零部件通过所述出室门驶出所述第二真空室；第二抽真空系统，用于通过所述抽气孔对所述第二真空室进行抽真空，把所述第二真空室内的空气抽干净，消除所述第二真空室内的氧气；第二充气系统，用于通过所述充气孔对所述第二真空室进行充气，所充入的气体为氮气。
[0016]本实用新型的汽车零配件的氮化或软氮化设备具有如下功效:能确保汽车零部件满足氮化或软氮化要求，特别地，在冷却装置和卸料端之间还额外配置了一后换气装置，利用所述后换气装置，可对已进行氮化处理或软氮化处理的汽车零配件在卸料前再增加一个换气过程，从而可尽量避免所述汽车零配件与空气中的氧气产生反应而使得所述汽车零配件的表面出现氧化，确保了所述汽车零配件的美观(例如，颜色均匀一致)、其表面质量可靠稳定(例如，氮化处理或软氮化处理后形成的氮碳化合物层均匀、质量稳定)以及合格率高。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型汽车零配件的氮化或软氮化设备在一个实施方式中的结构框图。
【具体实施方式】
[0018]以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。
[0019]需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
[0020]本实用新型的目的在于提供一种汽车零配件的氮化或软氮化设备，以解决针对汽车零配件的氮化或软氮化工艺的现有技术存在汽车零配件与空气中的氧气产生反应而使得所述汽车零配件的表面出现氧化等问题。需说明的是，本实用新型的汽车零配件的氮化或软氮化设备是应用于汽车零部件中，以用于对汽车零部件的进行氮化或软氮化处理。例如，以汽车刹车盘为例，汽车刹车盘会进行铁素体氮碳共渗(FerriticNitro-Carburizing, FNC)工艺，FNC工艺是一种表面热处理工艺,在富氮环境下,氮原子吸附在刹车盘的外表面，该表层防腐蚀性能极佳，并且具有足够的摩擦力从而保障有效的制动效果。
[0021]请参阅图1，显示为本实用新型汽车零配件的氮化或软氮化设备在一个实施方式中的结构框图。如图1所示，本实用新型汽车零配件的氮化或软氮化设备I包括:传动系统
10、位于装料端和卸料端之间且依序连接的预氧化装置11、预换气装置13、氮化装置15、冷却装置17、以及后换气装置19。
[0022]以下对上述各个组成部分进行详细描述。
[0023]传动系统10，用于传动汽车零部件。利用传动系统10可将所述汽车零部件进行装料、在各个装置间进行传动转移、以及将完成氮化或软氮化处理的所述汽车零部件卸料等。在本实施例中，传动系统10可为常规的设计，例如，传动系统10可以是履带式传动系统，包括驱动组件、传动轴或传动齿轮、以及传输履带等。由于，传动系统10已为本领域技术人员所熟知的现有技术，故不再在此赘述。
[0024]预氧化装置11，用于对待处理的所述汽车零部件进行预氧化处理。预氧化处理是所述汽车零部件在进行氮化处理或软氮化处理之前所作的一个前置工艺，通过预氧化工艺，不仅可以有效去除所述汽车零部件表面的残留物，还可以通过增加所述汽车零部件表面粗糙度来提高所述汽车零部件的表面活性。在本实施例中，所述预氧化装置包括有一预氧化室，将所述汽车零部件置于所述氧化室内，在350°C至450°C下对所述汽车零部件进行预氧化处理。
[0025]预换气装置13，用于对所述汽车零部件进行换气处理。所述换气处理的步骤实际上是后续进行氮化处理或软氮化处理之前的一个辅助步骤。在本实施例中，预换气装置13更进一步包括:第一真空室，所述第一真空室设有入室门、出室门、抽气孔、以及充气孔；第一抽真空系统；以及第一充气系统。在实际应用中，具体地，先将所述汽车零部件置入所述第一真空室内；之后，利用所述第一抽真空系统通过所述抽气孔对所述第一真空室进行抽真空，消除所述第一真空室内的氧气；接着，利用所述第一充气系统通过所述充气孔对所述第一真空室进行充气，所充入的气体例如为氮气N2(所述氮气可直接加入N2或通过氨气NH3分解来获得)。
[0026]氮化装置15，用于对所述汽车零部件进行氮化处理或软氮化处理。氮化处理或软氮化处理是指一种在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺，经氮化处理的制品具有优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高温的特性。在本实施例中，所述氮化装置包括专用的氮化炉，在所述氮化炉内对所述汽车零部件进行氮化处理或软氮化处理。以汽车刹车盘进行铁素体氮碳共渗(Ferritic Nitro-Carburizing,FNC)工艺为例，在所述铁素体氮碳共渗FNC处理中，包括:在所述氮化炉中通入氨气NH3和二氧化碳CO2,确定所述氨气NH3 (所述氨气NH3受热可分解为氮气N2和氢气H2)的流量和所述二氧化碳CO2的流量，控制处理温度、保温时间以及所述氮化炉的炉内压强。所述专用的氮化炉可以是氮碳共渗主炉，控制所述氮化炉的炉内压强在370Pa至430Pa (优选地，所述氮化炉的炉内压强为400Pa)，维持室内正压，从而确保产品品质。优选地，所述氮化炉更可进一步包括为两个氮化区，例如，第一氮化区和第二氮化区，其中，所述第一氮化区具有第一处理温度，所述第二氮化区具有第二处理温度，所述第一氮化区的第一处理温度不同于所述第二氮化区的第二处理温度，所述的第一氮化区的气体流量不同于所述的第二氮化区的气体流量。具体地，在实际应用中，所述第一氮化区内的第一氮化温度和所述第二氮化区内的第二氮化温度可根据实际状况(例如，工艺要求、生产条件、待处理的汽车零部件的种类及其特性等)而灵活设置，例如，在一个实施例中，可将所述第二氮化区内的第二氮化温度设置为高于所述第一氮化区内的第一氮化温度，但并不以此为限，在其他状况下，也可以将所述第二氮化区内的第二氮化温度设置为低于所述第一氮化区内的第一氮化温度。进一步地，针对在氮化炉内通入的气体，可以根据所述第一氮化区的容积和所述第二氮化区的容积，分别确定各自的所述氨气NH3的流量和所述二氧化碳CO2的流量。
[0027]由此，利用氮化装置15对所述汽车零部件进行氮化处理或软氮化处理后，即可在所述汽车零部件表面生成一层疏松层，在所述汽车零部件次表面生成一层氮碳化合物层，即所述疏松层是位于所述氮碳化合物层之外。在实际应用中，所述氮碳化合物层的厚度可以为10微米(um)至30微米(um)，所述疏松层为所述氮碳化化合物层的10%至25%。形成的该氮碳氧化物层和所述疏松层具有高的耐磨性和抗氧化性，并可提高所述汽车零部件的抗腐蚀性。
[0028]冷却装置17用于对所述汽车零部件进行冷却处理。在本实施例中，冷却装置包括冷却室，在所述冷却室内，对所述汽车零部件进行缓冷处理。为获得良好的冷却效果并确保所述汽车零部件在冷却过程中控制尺寸变化及确保应力充分消除，因此，在本实施例中，利用缓冷处理方式，可避免所述汽车零部件因冷却速度过快而造成冷却不均匀、尺寸不能均匀变化而不符合产品质量要求。优选地，所述冷却室进一步包括气-气缓冷区和水-气水冷区，在实际应用中，进行缓冷处理包括:先将经过氮化处理或软氮化处理的所述汽车零部件置于气-气缓冷区进行冷却并冷却至第一冷却温度；再将经过气-气缓冷区冷却的所述汽车零部件置于水-气水冷区进行冷却并冷却至第二冷却温度，所述第二冷却温度要低于所述第一冷却温度。现，仍以汽车刹车盘进行铁素体氮碳共渗FNC工艺为例，对于汽车刹车盘的缓冷处理包括:先将经过氮化处理或软氮化处理的所述汽车零部件置于气-气缓冷区进行冷却，缓冷区设定温度为300°C至330°C，所述气-气缓冷区的压强控制在310Pa至330Pa，控制所述汽车零部件的冷却速度为5.5°C /分钟至6.5°C /分钟；将经过气-气缓冷区冷却的所述汽车零部件置于水-气水冷区进行冷却，所述水-气水冷区设定温度为150°C以下，所述水-气水冷区的压强控制在280Pa至320Pa，控制所述汽车零部件的冷却速度为40C /分钟至4.50C /分钟，控制冷却时间为15分钟至18分钟。
[0029]由上可知，利用冷却装置17对所述汽车零部件进行缓冷处理，可控制所述汽车零部件的冷却速度，尽量使得所述汽车零部件缓冷，控制所述汽车零部件尺寸的变化并使得所述汽车零部件的应力得到充分消除。
[0030]后换气装置19用于在所述汽车零部件卸料前对所述汽车零部件进行换气处理。在本实施例中，后换气装置19进一步包括:第二真空室，所述第二真空室设有入室门、出室门、抽气孔、以及充气孔；起降系统，用于起降所述汽车零配件以控制所述汽车零配件通过所述入室门进入所述第二真空室及所述汽车零部件通过所述出室门驶出所述第二真空室；第二抽真空系统，用于通过所述抽气孔对所述第二真空室进行抽真空，把所述第二真空室内的空气抽干净，消除所述第二真空室内的氧气；第二充气系统，用于通过所述充气孔对所述第二真空室进行充气，所充入的气体为氮气。在实际应用中，具体地，首先，打开所述第二真空室的入室门，利用所述起降系统将所述汽车零部件置入所述第二真空室内；之后，关闭所述入室门，利用所述第二抽真空系统通过所述抽气孔对所述第二真空室进行抽真空，消除所述第二真空室内的氧气；接着，利用所述第二充气系统通过所述充气孔对所述第二真空室进行充气，所充入的气体例如为氮气N2 (所述氮气可直接加入N2或通过氨气NH3分解来获得)；最后，即可打开所述出室门，利用所述起降系统将所述汽车零部件从所述第二真空室内取出，并通过所述传动系统将所述汽车零部件予以卸料。
[0031]由上可知，利用后换气装置19在第二真空室内抽真空，然后再填充氮气，之后打开所述第二真空室，将所述汽车零部件取出，从而可防止所述汽车零部件因温度过高而被氧化。在这里，所述真空室的目的是为了换气充分，消除空气中氧气，防止所述汽车零部件被氧化，确保所述汽车零部件颜色均匀一致，确保其表面质量。
[0032]综上所述，本实用新型的汽车零配件的氮化或软氮化设备具有如下功效:能确保汽车零部件满足氮化或软氮化要求，特别地，在冷却装置和卸料端之间还额外配置了一后换气装置，利用所述后换气装置，可对已进行氮化处理或软氮化处理的汽车零配件在卸料前再增加一个换气过程，从而可尽量避免所述汽车零配件与空气中的氧气产生反应而使得所述汽车零配件的表面出现氧化，确保了所述汽车零配件的美观(例如，颜色均匀一致)、其表面质量(例如，氮化处理或软氮化处理后形成的氮碳化合物层均匀、质量稳定)以及合格率高，具有很高的产业应用价值。
[0033]上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属【技术领域】中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种汽车零配件的氮化或软氮化设备，包括供传动汽车零部件的传动系统，位于装料端和卸料端之间且依序连接的预氧化装置、预换气装置、氮化装置、以及冷却装置，其特征在于，还包括位于所述冷却装置和所述卸料端之间的后换气装置。
2.根据权利要求1所述的汽车零配件的氮化或软氮化设备，其特征在于，所述预氧化装置包括预氧化室，在所述氧化室，所述汽车零部件在350°C至450°C下进行预氧化处理。
3.根据权利要求1所述的汽车零配件的氮化或软氮化设备，其特征在于，所述预换气装置包括: 第一真空室，所述第一真空室设有入室门、出室门、抽气孔、以及充气孔； 第一抽真空系统，用于通过所述抽气孔对所述第一真空室进行抽真空，消除所述第一真空室内的氧气； 第一充气系统，用于通过所述充气孔对所述第一真空室进行充气，所充入的气体为氮气。
4.根据权利要求1所述的汽车零配件的氮化或软氮化设备，其特征在于，所述氮化装置包括氮化炉，在所述氮化炉内，对所述汽车零部件进行氮化处理或软氮化处理。
5.根据权利要求4所述的汽车零配件的氮化或软氮化设备，其特征在于，所述氮化炉进一步包括第一氮化区和第二氮化区，所述第一氮化区的处理温度不同于所述第二氮化区的处理温度，所述的第一氮化区的流量不同于所述的第二氮化区的流量。
6.根据权利要求1或5所述的汽车零配件的氮化或软氮化设备，其特征在于，经过氮化处理或软氮化处理后，在所述汽车零部件表面生成一层疏松层，在所述汽车零部件次表面生成一层氮碳化合物层。
7.根据权利要求6所述的汽车零配件的氮化或软氮化设备，其特征在于，所述氮碳化合物层的厚度为10微米至30微米，所述疏松层为所述氮碳化化合物层的10%至25%。
8.根据权利要求1所述的汽车零配件的氮化或软氮化设备，其特征在于，所述冷却装置包括冷却室，在所述冷却室内，对所述汽车零部件进行缓冷处理。
9.根据权利要求8所述的汽车零配件的氮化或软氮化设备，其特征在于，所述冷却室进一步包括气-气缓冷区和水-气水冷区； 将经过氮化处理或软氮化处理的所述汽车零部件置于气-气缓冷区进行冷却并冷却至第一冷却温度； 将经过气-气缓冷区冷却的所述汽车零部件置于水-气水冷区进行冷却并冷却至第二冷却温度，所述第二冷却温度要低于所述第一冷却温度。
10.根据权利要求1所述的汽车零配件的氮化或软氮化设备，其特征在于，所述后换气装置包括: 第二真空室，所述第二真空室设有入室门、出室门、抽气孔、以及充气孔； 起降系统，用于起降所述汽车零配件以控制所述汽车零配件通过所述入室门进入所述第二真空室及所述汽车零部件通过所述出室门驶出所述第二真空室； 第二抽真空系统，用于通过所述抽气孔对所述第二真空室进行抽真空，把所述第二真空室内的空气抽干净，消除所述第二真空室内的氧气； 第二充气系统，用于通过所述充气孔对所述第二真空室进行充气，所充入的气体为氮气。
【文档编号】C23C8/24GK203582954SQ201320687121
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年11月1日 优先权日:2013年11月1日
【发明者】肖伟详, 顾晓文, 阚洪友 申请人:通富热处理(昆山)有限公司