專利名稱：離子化學(xué)熱處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種離子化學(xué)熱處理設(shè)備，屬于熱處理技術(shù)領(lǐng)域。
離子滲碳，離子滲氮等化學(xué)熱處理技術(shù)在機(jī)械領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。離子化學(xué)熱處理設(shè)備的關(guān)鍵在于離子電源的滅弧性能和可靠性。目前，使用最廣泛的是直流離子電源，如專利申請(qǐng)93106192和專利95203653。即在真空爐體中設(shè)置一陰極板，其上放置工件，爐體接陽極，在陰陽極間接數(shù)百伏直流電源，在真空狀態(tài)下，陰極產(chǎn)生輝光并被加熱，在一定溫度和一定的氣氛下，工件表面滲入化學(xué)元素，達(dá)到離子化學(xué)熱處理的目的。為了得到穩(wěn)定的輝光放電，限制弧光和熄滅弧光，電源采取了電容電感振蕩、限流電阻限流、可控硅電流截止等滅弧措施。但由于電壓、電流、氣壓等工藝參數(shù)各異，不易確定滅弧的電參數(shù)，因而滅弧措施可靠性差，電路也較復(fù)雜且電路中的限流電阻上耗損了大量能量?，F(xiàn)在離子化學(xué)熱處理設(shè)備主要是用于溫度低于650℃的離子氮化工藝，爐膛溫度均勻性差，測(cè)溫也不準(zhǔn)確，如果用于滲碳和碳氮共滲，由于工藝溫度高于800℃，相應(yīng)要提高電源電壓才能提供足夠的能量保證熱平衡，這樣更易產(chǎn)生弧光放電。所以，一般需要另加輔助加熱源，爐內(nèi)加裝發(fā)熱體，又要配輔助加熱電源，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)也會(huì)大大增加。
針對(duì)現(xiàn)有離子化學(xué)熱處理設(shè)備的不足，本實(shí)用新型的目的在于尋找一種全新的技術(shù)方案，克服直流離子電源結(jié)構(gòu)，電路復(fù)雜而滅弧穩(wěn)定可靠性差的缺點(diǎn)，提供一種以電極板本身輝光轟擊加熱、溫度均勻、簡(jiǎn)單可靠、節(jié)能的離子化學(xué)熱處理設(shè)備。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是如


圖1所示，主要由爐體1、離子電源2組成，其特征是改變了傳統(tǒng)觀念，即離子電源均為直流電源。本技術(shù)方案用三相交流可調(diào)電源，其輸出A′、B′、C′分別接爐內(nèi)三組獨(dú)立極板1-1、1-2、1-3，三組極板分別作為放置工件的工作臺(tái)或輔助加熱極板，三極板都利用輝光放電加熱；三相交流可調(diào)電源主要有主回路升壓變壓器2-1和無觸點(diǎn)開關(guān)電路2-2、限流電路2-3及控制電路3組成，無觸點(diǎn)開關(guān)電路的開關(guān)元件可以串聯(lián)在變壓器的原邊或付邊，限流電路2-3與無觸點(diǎn)開關(guān)元件串聯(lián)，控制電路控制無觸點(diǎn)開關(guān)電路達(dá)到調(diào)壓目的。控制電路有觸發(fā)電路3-1、溫控電路3-2和保護(hù)電路3-3，溫控電路取爐內(nèi)溫度信號(hào)來控制觸發(fā)信號(hào)，保護(hù)電路取離子電源電流信號(hào)來控制觸發(fā)信號(hào)，利用電流截止負(fù)反饋保護(hù)主回路。
限流電路2-3由限流電阻與電感串聯(lián)，限流電阻上并聯(lián)有短路開關(guān)K，以便輝光放電穩(wěn)定后短接限流電阻，只利用電感限流達(dá)到省電的目的。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是由于爐內(nèi)三組板分別與正弦交流電A、B、C三相連接，三極板上所加電壓在每一個(gè)周期內(nèi)都有一個(gè)自然過零點(diǎn)，如果有弧光放電，電壓過零后，弧光都會(huì)自然熄滅。在剛開始加熱時(shí)，弧光比較頻繁，電路上串接限流電阻和限流電感，使弧光電流不至太大，待輝光穩(wěn)定后，短接限流電阻，以便節(jié)能。電路上由電流截止負(fù)反饋來保護(hù)主回路，全部能量用于輝光放電加熱工件和輔助加熱極板。所以，設(shè)備比直流電源更為省電，弧光放電時(shí)間大為縮短，滅弧性能也比較可靠。因?yàn)橛袃上鄻O板作為輔助加熱體，巧妙地運(yùn)用了輝光轟擊加熱，省去了輔助加熱方案中不可避免的另設(shè)加熱體和專用電源等一系列繁雜結(jié)構(gòu)，不僅簡(jiǎn)化了電路與結(jié)構(gòu)降低了成本，而且總體可靠性大大提高，爐溫均勻，使得該技術(shù)更易于在廠礦推廣。而且爐體裝有適當(dāng)?shù)谋貙樱瑺t膛內(nèi)溫度可至950℃，除了離子滲氮外，還可用作離子滲碳、碳氮共滲等離子化學(xué)熱處理工藝，爐膛內(nèi)溫度更加均勻，測(cè)溫也比較準(zhǔn)確。因而，使離子化學(xué)熱處理技術(shù)在實(shí)用性和商業(yè)價(jià)值上有了重大突破。
下面對(duì)附圖進(jìn)行說明
圖1是原理框圖及結(jié)構(gòu)示意
圖1是爐體、1-1、1-2、1-3是爐內(nèi)極板、2-1是離子電源變壓器、2-2是無觸點(diǎn)開關(guān)電路、2-3是限流電路、3是控制電路，它包括觸發(fā)電路3-1、溫控電路3-2和保護(hù)電路3-3,K是限流電阻R上的短路開關(guān)，L是限流電感、4是真空系統(tǒng)、5是供氣系統(tǒng)。
圖2是主回路線路圖，TA、TB、TC為串聯(lián)在三相中的雙向可控硅。
圖3是觸發(fā)回路原理圈，A、B、C分別取同步信號(hào)，TC787AP是觸發(fā)回路專用集成塊，其輸出信號(hào)a、b、c經(jīng)放大和隔離輸出N1-G1、N2-G2、N3-G3加在三相可控硅控制其工作。T1、T2、T3為三級(jí)管，B1、B2、B3為脈沖變壓器。
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型的實(shí)施例和工作原理三相交流電源A、B、C經(jīng)變壓器、無觸點(diǎn)開關(guān)電路、電感、電阻限流輸出的A′、B′、C′三相分別接至爐體內(nèi)三組極板，爐體接有真空系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)，無觸點(diǎn)開關(guān)電路有保護(hù)電路和控制電路。接通外電源，調(diào)整觸發(fā)信號(hào)，交流電壓輸出A′、B′、C′三相電分別加在爐內(nèi)三組極板上，在真空狀態(tài)下，產(chǎn)生輝光放電，當(dāng)A′極電位為負(fù)時(shí)，A′為陰極，B′、C′為陽極，向A′極放電，A′產(chǎn)生輝光并被加熱，B′(或C′)為負(fù)電位時(shí)，B′(或C′)為陰極，A′C′(或B′)為陽極向B′(或C′)放電，B′(或C′)產(chǎn)生輝光放電并被加熱，這樣，A′、B′、C′三極輪流作為陰極，都在負(fù)電位時(shí)產(chǎn)生輝光和被加熱，工件到溫后，由溫控電路控制觸發(fā)信號(hào)，輸出功率隨之調(diào)整，置于工作臺(tái)極板上的工件就會(huì)控制在一定溫度下被滲入所需要的元素。另兩極板作為輔助加熱發(fā)熱體。在電路上接有電流截止負(fù)反饋電路保護(hù)開關(guān)電路安全運(yùn)行。
本技術(shù)方案各種電路及技術(shù)參數(shù)均按常規(guī)選擇，是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的內(nèi)容，因此不再詳述。主回路無觸點(diǎn)開關(guān)電路可用雙向可控硅電路、單向可控硅與二極管反并聯(lián)電路等實(shí)現(xiàn)，極板每組可以是一個(gè)或多個(gè)，三相主變壓器輸出相電壓可設(shè)定在600～800V。
權(quán)利要求1.一種離子化學(xué)熱處理設(shè)備，包括爐體(1)和離子電源(2)，其特征在于離子電源是三相交流可調(diào)電源，其輸出A′、B′、C′分別接爐內(nèi)三組獨(dú)立極板(1-1)、(1-2)、(1-3)，三組極板分別作為放置工件的工作臺(tái)或輔助加熱極板，三極板都利用輝光放電加熱；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子化學(xué)熱處理設(shè)備，其特征在于三相交流可調(diào)電源主回路主要由三相升壓變壓器(2-1)和串聯(lián)在三相中的無觸點(diǎn)開關(guān)電路(2-2)組成，開關(guān)元件可以放在變壓器的原邊或付邊，限流電路(2-3)與開關(guān)元件串聯(lián)，控制電路(3)控制無觸點(diǎn)開關(guān)元件的工作，包括觸發(fā)電路(3-1)、溫控電路(3-2)、保護(hù)電路(3-3)，溫控電路取爐內(nèi)溫度信號(hào)控制觸發(fā)信號(hào)，從而達(dá)到調(diào)溫目的，保護(hù)電路(3-3)取離子電源電流信號(hào)，利用電流截止負(fù)反饋保護(hù)主回路。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種離子化學(xué)熱處理設(shè)備,由爐體、離子電源組成,離子電源采用三相交流電源。它由升壓變壓器、無觸點(diǎn)開關(guān)電路、限流電路組成主回路,其三相輸出分別接爐內(nèi)三組極板,三組極板分別作工作臺(tái)和加熱極板,三組極板都利用輝光放電加熱?？刂葡到y(tǒng)包括觸發(fā)電路、溫控電路和電流負(fù)反饋保護(hù)電路。限流電路電感和電阻串聯(lián),電阻并有短路開關(guān)。該設(shè)備簡(jiǎn)單、三極板都輝光加熱溫度均勻、滅弧可靠并且有節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C23C8/06GK2324160SQ9724168
公開日1999年6月16日 申請(qǐng)日期1997年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月29日
發(fā)明者楊賢鏞 申請(qǐng)人:楊賢鏞