低真空變壓熱處理技術的特點和工藝特點

2009-06-20 真空技術論壇轉載 真空技術網整理

1、低真空變壓熱處理技術的特點

  用低真空變壓原理制造的SLV型和WLV型爐,可克服“老三爐”(老式箱式爐、井式爐和鹽浴爐)存在的缺點,擁有真空爐和可控氣氛爐的一些優點,可實現無氧化加熱,又可實現可控氣氛加熱,售價低、維修易。此外,此項技術還擁有自動改變爐壓的功能,從而達到快速排氣和提高滲碳、滲氮速度之目的。現把其特點介紹如下:

1.1、工作原理

  上世紀80年代初,在研制高速鋼工具氧氮共滲技術時,開始用低真空原理制造設備和試驗配套工藝(即低壓氧氮共滲技術),工件在設定的低真空上限下限范圍內自行循環加熱,爐氣在設定的時間周期內自行反復吐故納新,解決了工件在滲氮、滲碳過程的密裝生產、爐氣老化、滲層均勻性等難題;根據適當增加爐壓可增加N、C原子滲速[2~4],在低真空變壓的基礎上增加正壓變壓的工藝過程。這種先在低真空范圍變壓加熱,接著進行正壓變壓加熱的工藝及其設備稱為低真空變壓熱處理技術。爐膛在低真空至正壓大范圍變壓加熱,以中性氣體迅速置換爐膛中的空氣、水分等氧化物質,而后充以工藝規定的滲劑,使工件在設定的氣氛中加熱,加熱后如果在爐內冷卻即可實現無氧化、無脫碳淬火;如果加熱后在爐外冷卻,則工件從爐中取出時同空氣接觸,產生少量氧化而實現少無氧化加熱。

1.2、工藝特點

  低真空變壓熱處理爐可實現優良的熱處理工藝,并具有清潔、節能、少無氧化、密裝生產、快速、高效等優點。

  (1)加熱過程的低真空變壓,可借助中性氣體迅速排除爐膛中的空氣,而后再以少量的有機液體或液化氣消除爐膛中殘余氧和水蒸氣,實現工件的少無氧化加熱。輔料消耗比常規的可控氣氛爐(或保護氣氛爐)減少50%以上。

  (2)化學熱處理時借助低真空變壓,滲劑可定向流動的特點,在迅速排除工件周圍的老化氣氛后,新鮮滲劑立即迅速擴散到爐膛各處,工件上的小孔、盲孔孔壁及壓緊面均可得到滿意的滲層,從而實現工件密裝生產。

  (3)可將單一元素的爐氣迅速改變為兩類元素(強化型元素和潤滑型元素)的多元素共滲氣氛,并在質量上和數量上予以精控(質量上控制就是控制爐氣各成分的百分比,數量上控制就是控制爐氣的總壓力)。由于幾種元素同時滲入的互相促進作用,滲速加快,工藝周期明顯縮短。

  (4)因爐壓適當提高可縮短滲氮和滲碳時間[2~4],低真空變壓設備可隨時迅速把爐壓調至滲速最高的范圍,從而縮短工藝周期,實現快速、高效和低耗的化學熱處理。

  (5)低真空變壓處理過程,可隨意改變爐氣成份,實現可控氣氛加熱。

  (6)處理過程可隨時打開爐蓋取出試樣或工件檢查硬度和金相,合格出爐,不合格繼續處理,從而保證每一爐的質量。

2、低真空變壓熱處理設備2. 1 SLV-Ⅰ型低真空變壓少無氧化加熱爐

  此爐最高加熱溫度1150℃(分箱式和井式兩種爐型),采用無罐式結構,耐火爐襯砌在爐殼內,并與側壁脫離,是一種特殊結構的冷壁式爐,不必像真空爐那樣整個爐殼通水冷卻,只在爐門密封處通水冷卻,使水耗和電耗顯著減少;安裝自動換氣裝置,實現自動進排氣。爐門同爐體接觸處用橡膠密封,爐襯采用裝配式結構,多用陶瓷纖維,盡量少用耐火磚,并在其外表涂多晶礦化黑陶瓷涂料;增設內爐門,爐底中部安裝布氣盤,讓中性、惰性等氣體自行定量、定時地進入爐膛,也可從爐頂滴入有關保護液,使工件加熱后達到少、無氧化的要求。后墻和爐頂配裝熱電偶,分別用于控制和記錄爐膛溫度。采用智能化程序控溫,具有超溫報警,超溫斷電,自動復位及輸出功率自動調整等功能。中溫爐的電熱元件為螺旋管形,高溫爐用弓形絲或帶,對于爐膛表面積小者采用低壓供電。

  同常規高溫爐(RX3,RJ2)比較,SLV-Ⅰ型爐有如下特點:

  (1)在箱式爐后墻和爐頂安裝電熱絲,加上內爐門擋熱,使爐溫均勻度達到圓形爐膛的水平。井式爐的爐蓋為雙層,上層為密封蓋,下層用來絕熱。

  (2)爐子不漏氣,工件進爐后,高效率的低壓變壓排氣充氣系統可很快排除爐膛中的空氣和水蒸氣,而后自行注入適量有機液體,徹底消除爐膛中的殘余氧和水份,工件即使長期加熱也無氧化皮產生。

  (3)爐襯采用特殊形狀的輕質擱絲垛,盡可能少用耐火磚,陶瓷纖維占整個爐襯材料的1/2以上,爐子蓄熱和散熱少、升溫快、保溫好、熱效率高。

  (4)采用智能化儀表控溫,輸出功率自動調節,保溫時的功率只須額定功率的1/3~1/4;具有超溫報警、超溫斷電、自動復位功能,控溫精度達±1℃。按用戶要求對于大型模具可用電腦進行程序控溫。

  (5)用途廣,柔性大。除了替代在空氣中加熱的箱式電阻爐外,可用來處理各類模具(指熱處理后需要磨加工的模具),而不用真空爐和鹽浴爐,顯著降低生產成本,比真空爐產量提高一倍,處理成本降低1/2~2/3,節約電耗和防止污染,比鹽浴爐電耗降低50%左右。