一种细长管内壁等离子渗氮工装及方法

本发明涉及等离子体技术渗氮领域，尤其是指一种细长管内壁等离子渗氮工装及方法。

背景技术：

1、细长管在传输高压、高速流体时，其内壁易产生磨损，需要通过内表面材料增强工艺提升内壁的耐磨性，通常对细长管内壁进行等离子渗氮工艺处理，对细长管内壁等离子渗氮时，在充有含氮氢气体的炉体内，把金属工件作为阴极，炉体作为阳极，通电后介质中的氮氢原子在高压直流电场下被电离，使氮和氢的正离子以高速向工件表面轰击，在工件表面产生原子溅射，同时由于吸附和扩散作用，使氮渗入工件表面。

2、常规的离子渗氮方案，将金属工件作为阴极且将炉体作为阳极，氮离子不易溅射到细长管内壁深处，即使少数氮离子依靠多次反射进入管内壁深处动能也会极大衰减，无法产生渗氮效果，同时因空心阴极效应等问题，导致渗氮效果沿管轴向的效果差距较大。

技术实现思路

1、为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中常规等离子渗氮方案，无法进行细长管内壁深处的渗氮的问题，从而提供了一种细长管内壁等离子渗氮工装及方法。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种细长管内壁等离子渗氮工装，包括：

3、第一限位机构，其套设于待渗氮管体的第一端；

4、第二限位机构，其套设于所述待渗氮管体的第二端；

5、电极，其穿设于所述第一限位机构、待渗氮管体和第二限位机构；

6、所述第一限位机构和第二限位机构均包括：依次套设于所述待渗氮管体端部的套体、绝缘体和限位件，所述电极的两端分别和待渗氮管体两端的限位件相连。

7、在本发明的一个实施例中，所述第一限位机构和第二限位机构中至少一个设置有弹性组件，所述弹性组件包括:抵接于所述绝缘体端部的支撑件，以及一端抵接于所述支撑件且另一端抵接于限位件的弹簧，所述绝缘体为绝缘管结构，所述弹簧通过支撑件抵接于绝缘体的端部，所述限位件的一端套设于绝缘体的端部，且所述支撑件的另一端开设有适配于弹簧的第三容纳槽。

8、在本发明的一个实施例中，所述套体的内壁分别径向面设置有第一支撑壁体，所述第一支撑壁体沿套体轴向开设有第二通孔，所述第二通孔的尺寸不小于待渗氮管体的内径。

9、在本发明的一个实施例中，所述套体靠近待渗氮管体的一侧设置有套环，所述第一支撑壁体在靠近待渗氮管体的一侧和套环内壁围合形成有适配于待渗氮管的第一容纳槽，两组套体均沿轴向支撑壁体在背离待渗氮管体的一侧和套体的内壁围合形成有适配于绝缘体第二容纳槽。

10、在本发明的一个实施例中，所述待渗氮管体的外周还套设有外套管，所述外套管的内径大于待渗氮管体，所述外套管的两端分别套设于两端套环的外周。

11、在本发明的一个实施例中，所述绝缘体外表面环设有若干凹槽，所述套体的材质均与待渗氮管的材质相同。

12、在本发明的一个实施例中，所述限位件的中心轴线贯穿开设有第三通孔，所述第三通孔的尺寸适配于电极，所述第三通孔的两端开口处设有导向面。

13、在本发明的一个实施例中，所述限位件的内壁均沿径向面设置有第二支撑壁体，所述第二支撑壁体开设有第一通孔，所述第二支撑壁体还开设有第四通孔，所述第四通孔为螺纹孔，所述电极穿过限位件的螺纹孔后通过螺钉和螺纹孔配合对其压紧锁定。

14、在本发明的一个实施例中，所述套体的内壁和与其对应的绝缘体的外表面具有间隙，所述套体远离待渗氮管体的端部设有倒角。

15、本发明还提供的一种渗氮工装的控制方法，使用上述的一种细长管内壁等离子渗氮工装进行组装，包括如下步骤：

16、步骤s1：使电极依次穿过第一限位机构、待渗氮管体和第二限位机构；

17、步骤s2：将第一限位机构和第二限位机构分别套设在管体的两端；

18、步骤s3：将电极的两端分别固定在第一限位机构和第二限位机构的限位件上；

19、步骤s4：使待渗氮管体连通为阴极，使电极连通为阳极，将上述工装安装于等离子渗氮炉内进行渗氮操作。

20、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

21、本发明所述的一种细长管内壁等离子渗氮工装，通过在带渗氮管体的两侧分别套设第一限位机构和第二限位机构，对待渗氮管体进行锁定限位，同时，电极穿过第一限位机构、工件和第二限位机构，使电极作为阳极从工件内部穿过，阳极的电极和阴极的工件内壁之间进行低气压气体放电获得等离子体，利用等离子辉光放电在工件内壁制备氮化层，离子氮化具体分三个阶段，第一阶段活性氮原子产生，第二阶段活性氮原子从介质中迁移到工件表面第三阶段氮原子从工件表面转移到芯部，利用电极从工件内穿过，并通过限位件对电极固持和定位，保障了中心电极与管内壁的同心度，可实现细长管小直径内壁的均匀渗氮，且沿内壁的轴向渗氮效果均匀。

技术特征：

1.一种细长管内壁等离子渗氮工装，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种细长管内壁等离子渗氮工装，其特征在于：所述第一限位机构和第二限位机构中至少一个设置有弹性组件，所述弹性组件包括:抵接于所述绝缘体端部的支撑件，以及一端抵接于所述支撑件且另一端抵接于限位件的弹簧，所述绝缘体为绝缘管结构，所述弹簧通过支撑件抵接于绝缘体的端部，所述限位件的一端套设于绝缘体的端部，且所述支撑件的另一端开设有适配于弹簧的第三容纳槽。

3.根据权利要求1所述的一种细长管内壁等离子渗氮工装，其特征在于：所述套体的内壁分别径向面设置有第一支撑壁体，所述第一支撑壁体沿套体轴向开设有第二通孔，所述第二通孔的尺寸不小于待渗氮管体的内径。

4.根据权利要求3所述的一种细长管内壁等离子渗氮工装，其特征在于：所述套体靠近待渗氮管体的一侧设置有套环，所述第一支撑壁体在靠近待渗氮管体的一侧和套环内壁围合形成有适配于待渗氮管的第一容纳槽，两组套体均沿轴向支撑壁体在背离待渗氮管体的一侧和套体的内壁围合形成有适配于绝缘体第二容纳槽。

5.根据权利要求1所述的一种细长管内壁等离子渗氮工装，其特征在于：所述待渗氮管体的外周还套设有外套管，所述外套管的内径大于待渗氮管体，所述外套管的两端分别套设于两端套环的外周。

6.根据权利要求1所述的一种细长管内壁等离子渗氮工装，其特征在于：所述绝缘体外表面环设有若干凹槽，所述套体的材质均与待渗氮管的材质相同。

7.根据权利要求1所述的一种细长管内壁等离子渗氮工装，其特征在于：所述限位件的中心轴线贯穿开设有第三通孔，所述第三通孔的尺寸适配于电极，所述第三通孔的两端开口处设有导向面。

8.根据权利要求1所述的一种细长管内壁等离子渗氮工装，其特征在于：所述限位件的内壁均沿径向面设置有第二支撑壁体，所述第二支撑壁体开设有第一通孔，所述第二支撑壁体还开设有第四通孔，所述第四通孔为螺纹孔，所述电极穿过限位件的螺纹孔后通过螺钉和螺纹孔配合对其压紧锁定。

9.根据权利要求1所述的一种细长管内壁等离子渗氮工装，其特征在于：所述套体的内壁和与其对应的绝缘体的外表面具有间隙，所述套体远离待渗氮管体的端部设有倒角。

10.一种渗氮工装的控制方法，其特征在于，使用如权利要求1-9任意一项所述的一种细长管内壁等离子渗氮工装进行组装，包括如下步骤：

技术总结
本发明涉及一种细长管内壁等离子渗氮工装及方法，包括：第一限位机构，其套设于待渗氮管体的第一端；第二限位机构，其套设于所述待渗氮管体的第二端；电极，其穿设于所述第一限位机构、待渗氮管体和第二限位机构；所述第一限位机构和第二限位机构均包括：依次套设于所述待渗氮管体端部的套体、绝缘体和限位件，所述电极的两端分别和待渗氮管体两端的限位件相连。本发明通过上述设置，可实现细长管小直径内壁的均匀渗氮，且沿内壁的轴向渗氮效果均匀。

技术研发人员：李鹏,郭光剑,姜黎明,杨建军,李洪,张必良,岳超华
受保护的技术使用者：苏州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27