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从温度均匀性考虑离子渗氮炉装炉的要求

时间:2017-03-10? 来源:青岛丰东热处理 ?编辑:青岛丰东热处理 点击: 次
        1、同炉零件最好是相同的零件,如果多种零件混装,则各种零件的表面积和重量之比应相近。因为在异常辉光放电区工作时,零件表面各处的电流密度可粗略的认为是相同的。表面积越大获得的能量越大,重量越轻则升到渗氮温度所需的热量越少。所以表面积/重量大的件升温快,保温时它的温度将比表面积/重量小的件高。在装炉时切忌把内外缘都渗氮的件和仅要求外缘渗氮的件同炉处理。否则它们的温度会相差数十度甚至上百度。
        2、材质不同或表面光洁度相差悬殊的零件,即使它们的表面积/重量相同或接近,同炉处理也往往温度不均匀。不同材料离子渗氮时,渗氮表面的颜色往往有较大差别(气氛、温度、气压都一定时)。例如,渗氮后40Cr、20CrMnTi接近银灰色,38CrMoAlA为暗灰色。零件表面颜色越黑,越粗糙,灰度系数越大,因此热辐射损失也就大。如果他们获得的辉光放电能量相同,很显然,颜色黑,表面粗糙的零件的温度将偏低。温度的这种偏差有时可达20~30℃。
        3、零件在炉中放置时应注意位置的均匀性,即每个零件和阳极的距离要大致相等,各件之间也要均匀,距离应大于15mm。两个零件相邻面的面积越大,它们间的距离也应适应放大,以避免该处辉光集中和相互间的热辐射影响而造成局部温度偏高。放置一圈零件时,各件内侧也应有足够大的空间。距离太近会由于相互间热辐射的影响,散热损失减小而造成零件内侧温度高,外侧温度低。
        4、阴阳极距离。气体放电理论指出,阴阳极间的距离只要大于阴极位降区dk,就可以维持放电。但从改善零件各部位的均匀性来考虑,多件共阳极处理时,阴阳极距离不要过小,以30-70mm为宜。阴阳极距离过大,对渗氮本身并无影响,仅仅提高辉光放电电压。在某些特殊情况下,如工件各处截面尺寸相差悬殊时,往往还要通过增大阴阳极距离来改善温度均匀性。因为在放电时,阴阳极距离对阴极表面的电流密度还是有影响的。据阳极近处的阴极表面的电流密度比距阳极远处的要大些,这种差别随着气压的升高而增大。增大阴阳极距离实际上就缩小了零件各部位到阳极距离的差别。处理这类零件也可以采用仿型阳极,从而获得较均匀的温度,但阳极的制造比较复杂。
        5、如果一个零件各部位的表面积/重量差别较大的话,将造成一个零件上各处的温度不均匀。以镗杆为例,杆身为实心圆柱体,靠头部有一个锥孔,内表面也需渗氮。显然锥孔部位的表面积/重量远大于杆身,并且孔内散热差。因此离子渗氮时,锥孔部分的温度将比杆身高数十度。这类零件在装炉时应预先估计可能会出现的温度不均匀现象而采取有关措施,尽量使这种温度不均匀性得到改善。最常用的办法是利用离子渗氮炉各处散热不均匀做补偿,也就是说,在一般罩式炉中,当零件采用堆放形式时,由于零件上部散热较中下部大,因而上部温度将偏低;而吊挂形式的井式炉恰好相反,零件下部的温度比中上部低。因此装炉时把零件的表面积/重量大的部位置于炉子散热快的地方,表面积/重量小的部位置于炉子散热比较慢的地方,从而改善零件的温度不均匀性。所以镗杆在罩式炉中立放时锥孔应向上,而在井式炉中吊挂时锥孔应朝下,这样装炉温度能比较均匀。此外,把一个零件对使用性能要求不高的部位或可渗氮可不渗氮的部位置于炉子散热较快的地方,以保证其他重要部位的渗氮质量,也是装入时经常要考虑的原则之一。

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