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离子化学热处理设备

阅读:543发布:2021-02-25

IPRDB可以提供离子化学热处理设备专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本发明涉及一种离子化学热处理设备,由炉体、离子电源组成,离子电源采用三相交流电源。它由升压变压器、无触点开关电路、限流电路组成主回路,其三相输出分别接炉内三组极板,三组极板分别作工作台和加热极板,三组极板都利用辉光放电加热。控制系统包括触发电路、温控电路和电流负反馈保护电路。限流电路电感和电阻串联,电阻并有短路开关。该设备简单、三极板都辉光加热温度均匀、灭弧可靠并且有节能等优点。,下面是离子化学热处理设备专利的具体信息内容。

1、一种离子化学热处理设备,包括炉体(1)和离子电源(2),其特征在 于离子电源是三相交流可调电源,其输出A′、B′、C′分别接炉内三组独 立极板(1-1)、(1-2)、(1-3),三组极板分别作为放置工件的工作台或辅 助加热极板,三极板都利用辉光放电加热;

2、根据权利要求1所述的离子化学热处理设备,其特征在于三相交流可 调电源主回路主要由三相升压变压器(2-1)和串联在三相中的无触点开关电 路(2-2)组成,开关元件可以放在变压器的原边或付边,限流电路(2-3)与 开关元件串联,控制电路(3)控制无触点开关元件的工作,包括触发电路(3 -1)、温控电路(3-2)、保护电路(3-3),温控电路取炉内温度信号控制触 发信号,从而达到调温目的,保护电路(3-3)取离子电源电流信号、利用电 流截止负反馈保护主回路。

说明书全文

本发明涉及一种离子化学热处理设备,属于热处理技术领域。

离子渗碳,离子渗氮等化学热处理技术在机械领域中得到了广泛应用。 离子化学热处理设备的关键在于离子电源的灭弧性能和可靠性。目前,使用 最广泛的是直流离子电源,如专利申请93106192和专利95203653。即在真空 炉体中设置一阴极板,其上放置工件,炉体接阳极,在阴阳极间接数百伏直 流电源,在真空状态下,阴极产生辉光并被加热,在一定温度和一定的气氛 下,工件表面渗入化学元素,达到离子化学热处理的目的。为了得到稳定的 辉光放电,限制弧光和熄灭弧光,电源采取了电容电感振荡、限流电阻限流、 可控硅电流截止等灭弧措施。但由于电压、电流、气压等工艺参数各异,不 易确定灭弧的电参数,因而灭弧措施可靠性差,电路也较复杂且电路中的限 流电阻上耗损了大量能量。现在离子化学热处理设备主要是用于温度低于 650℃的离子氮化工艺,炉膛温度均匀性差,测温也不准确,如果用于渗碳 和碳氮共渗,由于工艺温度高于800℃,相应要提高电源电压才能提供足够 的能量保证热平衡,这样更易产生弧光放电。所以,一般需要另加辅助加热 源,炉内加装发热体,又要配辅助加热电源,设备结构复杂,造价也会大大 增加。

针对现有离子化学热处理设备的不足,本发明的目的在于寻找一种全新 的技术方案,克服直流离子电源结构、电路复杂而灭弧稳定可靠性差的缺点, 提供一种以电极板本身辉光轰击加热、温度均匀、简单可靠、节能的离子化 学热处理设备。

本发明的技术方案是:如图1所示,主要由炉体1、离子电源2组成,其特 征是改变了传统观念,即离子电源均为直流电源。本技术方案用三相交流可 调电源,其输出A′、B′、C′分别接炉内三组独立极板1-1、1-2、1-3, 三组极板分别作为放置工件的工作台或辅助加热极板,三极板都利用辉光放 电加热;

三相交流可调电源主要有主回路升压变压器2-1和无触点开关电路2-2、 限流电路2-3及控制电路3组成,无触点开关电路的开关元件可以串联在变压 器的原边或付边,限流电路2-3与无触点开关元件串联,控制电路控制无触 点开关电路达到调压目的。控制电路有触发电路3-1、温控电路3-2和保护 电路3-3,温控电路取炉内温度信号来控制触发信号,保护电路取离子电源 电流信号来控制触发信号,利用电流截止负反馈保护主回路。

限流电路2-3由限流电阻与电感串联,限流电阻上并联有短路开关K,以 便辉光放电稳定后短接限流电阻,只利用电感限流达到省电的目的。

本发明的优点是由于炉内三组板分别与正弦交流电A、B、C三相连接, 三极板上所加电压在每一个周期内都有一个自然过零点,如果有弧光放电, 电压过零后,弧光都会自然熄灭。在刚开始加热时,弧光比较频繁,电路上 串接限流电阻和限流电感,使弧光电流不至太大,待辉光稳定后,短接限流 电阻,以便节能。电路上由电流截止负反馈来保护主回路,全部能量用于辉 光放电加热工件和辅助加热极板。所以,设备比直流电源更为省电,弧光放 电时间大为缩短,灭弧性能也比较可靠。因为有两相极板作为辅助加热体, 巧妙地运用了辉光轰击加热,省去了辅助加热方案中不可避免的另设加热体 和专用电源等一系列繁杂结构,不仅简化了电路与结构降低了成本,而且总 体可靠性大大提高,炉温均匀,使得该技术更易于在厂矿推广。而且炉体装 有适当的保温层,炉膛内温度可至950℃,除了离子渗氮外,还可用作离子 渗碳、碳氮共渗等离子化学热处理工艺,炉膛内温度更加均匀,测温也比较 准确。因而,使离子化学热处理技术在实用性和商业价值上有了重大突破。

下面对附图进行说明:图1是原理框图及结构示意图:1是炉体、1-1、 1-2、1-3是炉内极板、2-1是离子电源变压器、2-2是无触点开关电路、 2-3是限流电路、3是控制电路,它包括触发电路3-1、温控电路3-2和保 护电路3-3,K是限流电阻R上的短路开关,L是限流电感、4是真空系统、5 是供气系统。

图2是主回路线路图,TA、TB、TC为串联在三相中的双向可控硅。

图3是触发回路原理图,A、B、C分别取同步信号,TC787AP是触发回路 专用集成块,其输出信号a、b、c经放大和隔离输出N1-G1、N2-G2、N3-G3 加在三相可控硅控制其工作。T1、T2、T3为三级管,B1、B2、B3为脉冲变压 器。

下面结合附图进一步阐明本发明的实施例和工作原理:三相交流电 源A、B、C经变压器、无触点开关电路、电感、电阻限流输出的A′、B′、C′ 三相分别接至炉体内三组极板,炉体接有真空系统、供气系统,无触点开 关电路有保护电路和控制电路。接通外电源,调整触发信号,交流电压输出 A′、B′、C′三相电分别加在炉内三组极板上,在真空状态下,产生辉光 放电,当A′极电位为负时,A′为阴极,B′、C′为阳极,向A′极放电,A′ 产生辉光并被加热,B′(或C′)为负电位时,B′(或C′)为阴极,A′C′ (或B′)为阳极向B′(或C′)放电,B′(或C′)产生辉光放电并被加热,这 样,A′、B′、C′三极轮流作为阴极,都在负电位时产生辉光和被加热, 工件到温后,由温控电路控制触发信号,输出功率随之调整,置于工作台极 板上的工件就会控制在一定温度下被渗入所需要的元素。另两极板作为辅助 加热发热体。在电路上接有电流截止负反馈电路保护开关电路安全运行。

本技术方案各种电路及技术参数均按常规选择、是本领域技术人员熟知 的内容,因此不再详述。主回路无触点开关电路可用双向可控硅电路、单向 可控硅与二极管反并联电路等实现,极板每组可以是一个或多个,三相主变 压器输出相电压可设定在600~800V。

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