一种用于热壁离子渗氮炉的辅助阴极加热装置的制作方法

本发明属于离子热处理领域，具体地说，涉及一种用于热壁离子渗氮炉的辅助阴极加热装置。

背景技术：

离子渗氮炉按照加热方式分为冷壁结构和热壁结构两类。早期离子渗氮炉多为冷壁结构，工件温度不均，测温不准是该设备的弊端。近年来大多采用热壁结构，上述缺陷基本得以解决。

现在热壁离子渗氮炉热壁结构，多采用真空炉罐内或外设置辅助电阻元件加热，除离子渗氮炉本身直流电源外，另设一套电阻元件加热用辅助加热电源，设备增加成本，操作和控制带来麻烦。现有技术用离子渗氮炉统一直流电源，在炉内设置辅助阴极板进行辅助加热，但是往往占用炉内有效空间大，辅助阴极板加热无法调节。

技术实现要素：

本发明设计开发了一种用于热壁离子渗氮炉的辅助阴极加热装置，克服了现有辅助阴极板辅助加热，占用炉内有效空间大，加热无法调节的缺陷，使其具有可实现占用炉内有效空间小和加热可调节的特点。

一种用于热壁离子渗氮炉的辅助阴极加热装置，其特征在于，其包括：加热管(7)、安装有所述加热管(7)的上盖(1)、辅助阴极加热元件组合体(2)、立加强筋板(3)和底板(4)组成，所述辅助阴极加热元件组合体(2)包括：焊有所述加热管(7)的环形内板(8)和加强筋板(9)组成，所述底板(4)安装在离子渗氮炉底盘(5)上，所述加热管(7)为辅助阴极加热元件。

优选的是，所述加热管(7)为钢制薄壁圆筒短管，其内孔直径为10-18mm,长度为15-25mm，壁厚1-3mm，所述加热管(7)为若干加热管(7)排列而成，所述加热管(7)中心距为30-100mm，所述辅助阴极加热元件组合体(2)间距为20-100mm，所述辅助阴极加热元件组合体(2)内壁温度为400-550摄氏度。

优选的是，所述底板(4)堆放安装有离子渗氮炉底盘(5)上，直接连接离子渗氮炉同一直流电源。

本发明的有益效果是：本实用新型提供一种用于热壁离子渗氮炉的辅助阴极加热装置，可实现占用炉内有效空间小和加热可调节，结构简单，工作稳定可靠，使用寿命长。

附图说明

图1为本实用新型一种用于热壁离子渗氮炉的辅助阴极加热装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1所示，本实用新型提供了一种用于热壁离子渗氮炉的辅助阴极加热装置，加热管为钢制薄壁圆筒短管，加热管为辅助阴极加热元件，所述加热管内孔直径为10-18mm,长度为15-25mm，壁厚1-3mm。加热管作为阴极利用辉光放电的空心阴极效应，通过在离子渗氮炉氨气或含氮气氛的工作气压下，调整加热管内孔直径和长度，实现孔内不发生空心阴极放电，在400—1000V直流电压下，形成稳定的加热管孔内辉光放电加热效应叠加。利用这种叠加的加热效应，使加热管温度升高至500-550摄氏度。以圆形罩式离子渗氮炉为例，其他形式炉结构类似。在钟罩式冷壁炉隔热屏内的炉底盘(5)上安置辅助阴极罩。辅助阴极罩由安装加热管的上盖(1)，外圍辅助阴极加热元件组合体(2)，立加强筋板(3)和底板(4)组成。底板(4)直接落在炉内阴极底板(5)上，使辅助阴极罩直接接通离子渗氮炉直流电源。因此装在炉底盘(5)上的待处理工件(6)和辅助阴极使用同一直流电源进行加热。

辅助阴极加热元件(7)为钢制圆筒短管，加热管焊装在环形内板(8)的圆孔内，环形内板由加强筋板(9)固定。组成辅助阴极加热元件组合体(2)。

通过辅助阴极元件组合体上试装加热管，调整安装密度和各组合体间距离。加热管密度为中心距30-100mm，各组合体间距为20-100mm。采用热电偶实测内壁温度，通过调整实现辅助阴极可调节加热，使组合体(2)内壁温度为400-550摄氏度，然后焊装固定。可以制造出预先设定的辅助阴极罩内表温度下底上高所适应的加热管安装方式和位置。校正冷壁炉内工件温度上低下高、外地内高的弊端。

离子渗氮炉内安装辅助阴极加热元件组成的辅助阴极加热系统，形成辅助阴极热壁离子渗氮炉。应用实例:装炉处理工件中的φ50×810mm，测定有无辅助阴极罩的离子渗氮炉，两炉对比。结果证明辅助阴极罩明显改善了炉内工件温度均匀性。实测辅助阴极罩内温度为450-550摄氏度。上下内外工件及试样硬度梯度一致。表面下0.02与0.10mm硬度差最大只有60HV0.1，渗氮层深上下差别为0.15mm。

而无辅助阴极罩的离子渗氮炉，处理同样的圆棒，上下温差大，上下试样的硬度梯度差别很大。表面下0.02与0.10mm最大硬度差达到347HV0.1，渗氮层深上下差别达0.25mm以上。

普通离子渗氮炉，由于存在冷壁，无法进行离子氧化处理。用于辅助阴极热壁离子渗氮炉成功进行了φ50×810mm圆棒离子氧化处理，实现了均匀氧化，可见辅助阴极热壁离子渗氮炉可以显著改善工件温度均匀性。满足大批量、满装炉、混装炉和长工件的优质离子渗氮处理。同样可以应用于离子氧化处理。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。