[实用新型]真空低压渗碳设备渗碳气体送排系统精确控制装置

说明书

技术领域

本实用新型属于真空热处理设备技术领域，具体涉及一种真空低压渗碳设备渗碳气体送排系统精确控制装置。

背景技术

渗碳热处理在金属热加工中应用非常广泛，几乎所有的传动部件、耐磨部件都需要渗碳处理。

真空低压渗碳设备以乙炔气为渗碳介质，采用独特的真空低压脉冲渗碳技术和专用的高温渗碳工艺，实现零件高精度的真空渗碳。其处理效果优于目前常用的传统气体渗碳设备，解决了传统气体渗碳无法克服的难题。

1、传统的气体渗碳原理：

2C₃H₈+3O₂+12N₂→6CO+8H₂+12N₂  ①

C₄H₁₀+2O₂+8N₂→4CO+5H₂+8N₂    ②

2CO→C+CO₂                    ③

传统的气体渗碳一般采用丙烷或丁烷作为渗碳气，气体在炉内受热进行分解(如①、②式所示)生成CO，CO再进行反应((如③式所示))产生活性碳原子，碳原子在工件表面附着并向工件内部扩散实现渗碳过程。

气体渗碳难以解决的问题：

(1)如①、②式所示在反应气体中含有氧气，因此在渗碳过程中，不可避免的会在金属零件表面形成内氧化层(亦称为晶间氧化层)，而且内氧化层在传统的气体渗碳设备中是无法去除的。内氧化层的形成会急剧破坏零件的耐磨性和抗疲劳强度，导致金属零件渗碳质量不稳定和使用寿命的降低，最终造成主机(工程机械、汽车等)的传动部件寿命下降、噪音增大、耗能提高等不利后果。

(2)金属表面一旦形成内氧化层之后，它在工件表面会形成不连续的氧化膜，阻碍着碳原子向工件内部扩散，因此传统的气体渗碳普遍存在渗碳时间长，耗能严重的问题。

(3)传统的气体渗碳设备自始至终需要不断的通入各种气体，调整碳势。因此气体消耗量大、电能消耗大、废气(温室气体)排放量大，不符合当今节能、环保的发展趋势。

(4)传统的气体渗碳设备由于自身构炉材料的限制，只能在950℃以下工作，不能够通过提高温度来提高渗碳速度，同时对于1000℃以上的不锈钢渗碳更是无能为力。

2、真空高温低压渗碳原理：

C₂H₂→2C+H₂。         ④

(1)真空高温低压渗碳设备(如④式所示)，采用乙炔作为渗碳介质，无含氧气体的介入，可以彻底解决内氧化的难题，其渗层质量可以得到大幅度提高。

(2)金属表面无内氧化层的影响，渗碳速度可以大幅度提高。

(3)采用脉冲式渗碳工艺，可以降低生产用气、用电消耗，降低生产成本。同时无温室气体排放，是真空的节能环保型的设备。

(4)真空高温低压渗碳设备最高工作温度为1300℃，通过适当的提高渗碳温度，可使渗碳速度成倍提高。

(5)真空高温低压渗碳设备不仅可以进行零件的渗碳，也可以进行工模具等材料的淬火，设备利用效率高。

因此与传统的气体渗碳设备相对比，真空高温低压渗碳设备在实现高精度的真空渗碳的同时，可以最大程度缩短渗碳工艺时间，提高生产效率；彻底杜绝晶界氧化层，提高渗层质量，提高零件渗碳后表面的耐磨性和抗疲劳强度；并具有节能、节气、环保的特点。

真空低压渗碳介质为乙炔气，同时采用高纯氮气作为辅助稀释气体。

真空碳氮共渗介质为乙炔气和氨气，同时采用高纯氮气作为辅助稀释气体。

因此在真空低压渗碳炉内根据工艺要求的不同精确控制乙炔气、氨气、高纯氮气三种气体的混合比例。要实现高精度的真空低压渗碳和真空碳氮共渗必须严格控制三种气体的混合比例以及送气的流量和压力。传统的真空渗碳炉只能将气体进行简单混合，无法精确控制气体的混合比例，同时无法精确控制不同位置喷嘴的送气流量，因此渗碳精度难以保证，容易造成渗碳的不均匀(不均匀体现在同一炉次渗碳结果与技术要求之间发生偏差，同一技术要求不同炉次工件之间渗碳均匀性也会发生偏差)。