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离子渗氮升温时气、电参数的选择

时间:2017-03-15? 来源:青岛丰东热处理 ?编辑:青岛丰东热处理 点击: 次
        在辉光点燃前零件表面的缺陷最多,因为附于其表面的油膜和加工后的毛刺是难以绝对清除干净的,因此整个辉光离子渗氮过程以起始阶段最不稳定。当点燃辉光后,零件表面到处出现一闪一闪的弧光,通过离子的轰击,在逐步清除零件表面的缺陷的同时,零件全部表面逐渐覆盖上稳定的辉光。对于大功率的电源来说,馈电回路的限流电阻不可能很大,所以启动时的电弧将变得很强烈,以致损伤工件表面和马上过渡到弧光放电。采用合适的启动程序能解决上述问题,即逐步调整气压、电压和电流以适应启动时和稳态不一样的放电条件,以便在比较弱辉光下通过离子轰击把工件表面引起放电不规则性的缺陷全部排除。
        启动时应尽可能降低电源电压,铁阴极在氨气中的最低点燃电压所对应的Pd值约等于10托·毫米。量出阴阳极距离即可求得起辉时的适宜气压。以阴阳极距离为30-70毫米计算,点燃电压最低的气压应为0.3-0.15托。起辉后,待清理电弧稍稍减弱,即可通入少量气体,气压升到0.5-1托之间,加速清理过程。另一种启动方法是利用巴刑曲线的左半部,设备的真空度抽得比较高,达10-2至10-3托数量级,使Pd值落到巴刑曲线极小侄的左侧。因此起辉电压较高,但气压低,电流密度小,放电极其弥散,不会产生能量集中的大电弧。起辉后继续逐步升高电压达1000伏,直到辉光较稳定后,再向炉内缓慢送气。由于采用高电压轰击离子的能量较大,也有利于加速清理过程。
        轰击清理时间长短取决于电源灭弧方式,工件几何形状和尺寸,表面清洁程度等因素,一般为数分钟至一小时。
        清理阶段结束后零件温度往往可达100℃左右。,当零件表面全部覆盖上辉光后即进入升温阶段,缓缓的把供气流量调到预定的数值。以后靠关小真空蝶阀调节炉内气压。辉光电流随着气压和电压升高而增大,随着阴极温度升高而减小。因此在升温时必须不断升高气压和电压,以维持足够的加热功率。一般采用逐步交替升高气压和电压的调节方法,使电流增大到不致产生辉光放电为限度。零件在300℃以下升温过程中还时有电弧产生,这是表面或孔穴内残存的油膜蒸发所致引起的。零件温度达到400℃以上,即可将气压调到稳态时的数值。并调整电压维持适当的升温电流和升温速度,直至零件达到预定的渗氮温度。升温时电流密度一般维持在3-10毫安/厘米2
        用手动升温时,升温速度只能粗略控制。如升温速度太快,由于零件各部位升温速度不同,将造成较大温差,又来不及依靠热传导减少温差。这样产生的热应力,对于一些刚性差的零件容易引起变形。因此对温度不易均匀,容易变形的零件,升温速度不应过快,特别在400℃以上,由于材料屈服强度降低,更需缓慢升温。大型零件升温较慢,而小件升温相应要快得多。升温时间一般为几十分钟至数小时。大型零件的加热速度大约是100-200摄氏度每小时。 
        当零件温度接近预定的渗氮温度时,除依靠测温仪表检测外,还必须经常停辉目测观察。目测观察温度可以大致判断测温仪表工作是否正常,避免发生跑温现象和了解炉温是否均匀。如果发现个别零件或零件的某一局部温度高于其他地方的温度,则应马上减小电流,停止升温,并通过调整气压的温度比较均匀后再继续缓慢升温。
        即使零件已达到渗氮温度后,在保温前几个小时内,也还需要定时目测观察温度和温度的均匀性。目测温度也应以封闭内孔的埋偶试样的温度为标准。,操编辑事前须经多次反复练习,熟练后方能应用。停辉后,在全黑的真空室中若能看到零件微红的影子,此时温度大约为520℃。若零件呈暗红色,轮廓比较清晰时,约为540-550℃。
        目测温度的准确性因人而异,在离子渗氮操作中,只能作为一种辅助测温手段。
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