一种低碳钢离子渗碳辅助升温及测温装置的制作方法

本技术属于金属热处理，尤其涉及一种低碳钢离子渗碳辅助升温及测温装置。

背景技术：

1、真空离子渗碳具有真空渗碳和离子轰击热处理所具有的一系列优点，如比常规渗碳以及真空渗碳更高的渗碳效率，低的能源消耗，均匀的渗层分布，无内氧化等。

2、目前低碳化已成为制造业发展的主题。随着越来越多的国家主体做出低碳化承诺，节能减排将是企业下一步技术发展的方向。应抓住低碳化的机遇，提前开始热处理技术的研究；进一步挖掘潜力，大力推进绿色发展、循环发展。采用真空渗碳与常规气体渗碳相比，每炉工艺时间降低30%，每公斤产品电能消耗降低30%，每公斤气体消耗降低95%，总碳排放降低80%。

3、离子渗碳工艺温度一般达880~1050℃，在具有外加热的热壁型离子氮化炉中，在电阻加热和离子轰击加热的双重作用下可使低碳合金钢件达到渗碳工艺温度。常规离子氮化炉不具有辅助加热功能，额定使用温度为650℃，离子氮化过程中的辉光电流密度为0.5~5ma/cm2，直接装炉升温难以达到低碳合金钢所需要的渗碳温度。利用辉光放电的空心阴极效应可以提高电流密度，产生辉光集中现象，从而提高加热温度。其原理为：两平行平板的间距＜2dk时（dk为阴极位降区），两个负辉区合并，电子在两阴极间来回振动，增加了电子和气体分子的碰撞几率，可以引起更多的激发和电离过程，电离密度增加。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种低碳钢离子渗碳辅助升温及测温装置。

2、为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

3、一种低碳钢离子渗碳辅助升温及测温装置，包括待渗碳试样，套设于待渗碳试样外的双层辅助阴极套管，所述双层辅助阴极套管内部设有与待渗碳试样相匹配的空腔，所述双层辅助阴极套管包括内套管和外套管，内套管和外套管之间的距离等于内套管与待渗碳试样外壁的距离，且均为10±1mm，该间隙满足在离子渗碳温度下辉光的负辉区合并，产生空心阴极效应，并可对工件升高温，以补偿工件加热所需的温差。

4、进一步的，所述待渗碳试样中心底部内设有φ8*12mm的孔，孔内设有竖直瓷管，瓷管内设有热电偶，热电偶置于试样的内部，可以做到准确测量试样的温度。

5、进一步的，所述瓷管从上到下依次贯穿云母压盖和绝缘套，所述云母压盖位于待渗碳试样底部。

6、进一步的，所述云母压盖外设有扩展套环用于支撑双层辅助阴极套管。

7、进一步的，所述云母压盖截面为倒置的凸字形，云母压盖底部的凸台和绝缘套顶部相匹配，云母压盖底部的凸台和绝缘套外部均由固定套固定，所述固定套中部外侧设有小阴极盘。

8、进一步的，所述双层辅助阴极套管上从上至下设有6列加热孔，加热孔等相位分布，内套管与外套管相位差30°，双层辅助阴极管的加热孔减少了工件的质量，增加了表面积，使辅助装置能够达到预期的温度，不仅对试样有空心阴极效应的加热，还可以增加稳定的热辐射，通过双层辅助阴极套管内套管和外套管的配合使用，保证了本体的温度可以稳定在渗碳温度（880℃~1050℃），防止因电流、炉压等参数的轻微波动，导致温度波动很大。

技术特征：

1.一种低碳钢离子渗碳辅助升温及测温装置，其特征在于：包括待渗碳试样，套设于待渗碳试样外的双层辅助阴极套管，所述双层辅助阴极套管内部设有与待渗碳试样相匹配的空腔，所述双层辅助阴极套管包括内套管和外套管，内套管和外套管之间的距离等于内套管与待渗碳试样外壁的距离，且均为10±1mm。

2.如权利要求1所述的低碳钢离子渗碳辅助升温及测温装置，其特征在于：所述待渗碳试样中心底部内设有φ8*12mm的孔，孔内设有竖直瓷管，瓷管内设有热电偶。

3.如权利要求2所述的低碳钢离子渗碳辅助升温及测温装置，其特征在于：所述瓷管从上到下依次贯穿云母压盖和绝缘套，所述云母压盖位于待渗碳试样底部。

4.如权利要求3所述的低碳钢离子渗碳辅助升温及测温装置，其特征在于：所述云母压盖外设有扩展套环用于支撑双层辅助阴极套管。

5.如权利要求4所述的低碳钢离子渗碳辅助升温及测温装置，其特征在于：所述云母压盖截面为倒置的凸字形，云母压盖底部的凸台和绝缘套顶部相匹配，云母压盖底部的凸台和绝缘套外部均由固定套固定，所述固定套中部外侧设有小阴极盘。

6.如权利要求5所述的低碳钢离子渗碳辅助升温及测温装置，其特征在于：所述双层辅助阴极套管上从上至下设有6列加热孔，加热孔等相位分布，内套管与外套管相位差30°。

技术总结
本技术属于金属热处理技术领域，尤其涉及一种低碳钢离子渗碳辅助升温及测温装置，包括待渗碳试样，套设于待渗碳试样外的双层辅助阴极套管，所述双层辅助阴极套管内部设有与待渗碳试样相匹配的空腔，所述双层辅助阴极套管包括内套管和外套管，内套管和外套管之间的距离等于内套管与待渗碳试样外壁的距离，且均为10mm左右；本装置中内套管和外套管间隙满足在离子渗碳温度下辉光的负辉区合并，产生空心阴极效应，并可对工件升高温，以补偿工件加热所需的温差。

技术研发人员：张衡,卢金生,戎泽玉,杨冰琦,冯叶,陈生超,许鸿翔
受保护的技术使用者：郑机所（郑州）传动科技有限公司
技术研发日：20230517
技术公布日：2024/1/15