一种真空渗碳炉的制作方法

本实用新型属于热处理设备技术领域，具体涉及一种真空渗碳炉。

背景技术：

渗碳是将钢件加热至奥氏体状态下，于富碳介质中长时间保温，使碳原子渗入表层，增加钢件表层的碳含量的过程。真空渗碳炉是对金属工件进行各种热处理工艺的工业炉，其要求较严格地控制炉温和炉内气氛组分。目前，热处理行业市场上的真空渗碳炉的炉内气氛通常是根据渗碳温度、被渗工件原始碳浓度、渗碳后表面碳浓度、扩散后表面碳浓度、最终表面碳浓度、渗碳层深度以及各类材质的表面吸碳量计算出执行渗碳工艺所需要的渗碳时间和扩散时间。这种方法是建立在经验基础上的“饱和值调整法”，即在渗碳期使奥氏体固溶碳并饱和；在扩散期使固溶了的碳向内部扩散达到目标要求值。上述过程计算非常繁琐，装载量的变化或工件表面积的变化，都会影响渗层的深度和热处理质量，也就是说每炉工件参数有变化，就需要重新计算渗碳时间、扩散时间，采用不同的渗碳工艺，无法对炉内的气氛及炉温进行实时控制，操作人员的劳动强度大，同时也影响了产品的生产质量和生产效率。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种处理效率高、工件处理质量好、可实现对炉内气氛及温度的自动调节、降低工作人员劳动强度的真空渗碳炉。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种真空渗碳炉，包括炉体和炉盖，所述炉盖盖合在所述炉体的开口处，所述炉盖上安装有搅拌电机，所述搅拌电机的转轴穿过炉盖伸入所述炉体的内腔中，搅拌电机的转轴伸入炉体内腔中的一端安装有搅拌叶片，所述炉体的上方设有拉动所述炉盖上升或下降以打开或盖合所述炉体的炉盖升降机构，炉体的外侧壁上安装有与所述炉盖升降机构连接并驱动所述炉盖升降机构转动的旋转机构，所述炉体的侧面连接一渗碳气体进气管，所述炉体内设有加热元件和热电偶，炉体的内腔与一真空泵连通，所述炉体内安装有实时检测炉体内气体组分的气氛监测装置，所述渗碳气体进气管上安装有流量计和管道阀门，所述炉体的侧壁上还安装有一控制单元，所述热电偶、气氛监测装置和流量计均与所述控制单元的输入端电连接，所述加热元件、真空泵和管道阀门均与所述控制单元的输出端电连接。

作为对上述技术方案的进一步改进：

优选的，所述热电偶包括沿所述炉体的内壁由上至下依次设置的第一热电偶、第二热电偶和第三热电偶，所述第一热电偶、第二热电偶和第三热电偶设于炉体的同一侧，并且等间距设置。

优选的，所述加热元件为沿所述炉体的内壁环向设置的多根加热棒。

更优选的，多根所述加热棒呈多圈布置，多圈加热棒沿所述炉体的内壁由上至下等间距设置，相邻圈的加热棒之间间隔10-20cm，一圈加热棒中加热棒的数量为6-18根。

优选的，所述气氛监测装置为多个沿所述炉体的内壁环向设置的气氛测量探头。

优选的，所述炉盖升降机构包括中空的柱体，所述柱体内安装有拉升气缸，所述柱体的上端安装有中空的吊架，所述吊架内安装有链轮，所述链轮通过吊链与所述炉盖连接，吊链的另一端与所述拉升气缸的活塞杆连接，通过拉升气缸的活塞杆的伸缩带动吊链运动，进而驱动所述炉盖上升或下降。

更优选的，所述旋转机构包括固定安装于所述炉体的外侧壁上的旋转电机，所述旋转电机的转轴与所述柱体的底部固定连接。

优选的，所述控制单元为PLC控制器。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：通过在炉体内设置气氛监测装置，在渗碳气体进气管上安装流量计和管道阀门，将热电偶、气氛监测装置和流量计与控制单元的输入端连接，加热元件、真空泵和管道阀门与控制单元的输出端连接，热电偶和气氛监测装置分别实时检测炉内的温度和气氛组成，并将炉内温度和气氛信息发送至控制单元，控制单元控制加热元件和管道阀门工作对炉内温度和气氛进行调节，实现了对炉内温度和气氛的自动调节，有效提高了产品质量和生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型真空渗碳炉的结构示意图。

图2为图1的俯视结构示意图。

图3为图2中炉盖打开后的示意图。

图例说明：

1、炉体；2、炉盖；3、搅拌电机；4、搅拌叶片；5、炉盖升降机构；6、旋转机构；7、渗碳气体进气管；8、加热元件；9、热电偶；10、真空泵；11、气氛监测装置；12、流量计；13、管道阀门；14、控制单元；51、柱体；52、拉升气缸；53、吊架；54、吊链；61、旋转电机；62、转轴；91、第一热电偶；92、第二热电偶；93、第三热电偶。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本实用新型作更全面、细致地描述，但本实用新型的保护范围并不限于以下具体的实施例。

需要特别说明的是，当某一元件被描述为“固定于、固接于、连接于或连通于”另一元件上时，它可以是直接固定、固接、连接或连通在另一元件上，也可以是通过其他中间连接件间接固定、固接、连接或连通在另一元件上。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本实用新型的保护范围。

实施例

如图1、图2和图3所示，本实用新型的真空渗碳炉包括炉体1和炉盖2。炉盖2盖合在炉体1的开口处，炉盖2上安装有搅拌电机3，搅拌电机3的转轴穿过炉盖2伸入炉体1的内腔中，搅拌电机3的转轴伸入炉体1内腔中的一端安装有搅拌叶片4。通过搅拌电机3带动搅拌叶片4旋转，可使炉内温度及气氛更加均匀，有利于提高渗碳层的均匀性，提高产品质量。在炉体1的上方设有拉动炉盖2上升或下降以打开或盖合炉体1的炉盖升降机构5。使用时，通过该炉盖升降机构5将炉盖2升起即可打开炉体1的开口，将待加工的工件放置在炉体1的内腔中，然后再通过炉盖升降机构5将炉盖2降下，使炉盖2盖合在炉体1的开口处，并通过螺栓将炉盖2与炉体1连接固定，即可开始进行渗碳处理。在炉体1的外侧壁上安装有与该炉盖升降机构5连接并驱动炉盖升降机构5转动的旋转机构6。当通过炉盖升降机构5将炉盖2升起后，通过该旋转机构6将炉盖升降机构5连通炉盖一起转动一定角度，避免将工件放入炉内时炉盖2对工件造成阻挡。炉体1的侧面连接一渗碳气体进气管7，工作时，通过该渗碳气体进气管7向炉体1内通入渗碳气体。炉体1内设置有加热元件8和热电偶9，通过加热元件8对炉体1内进行加热使其达到预定温度，并通过热电偶9实时监测炉内温度。炉体1的内腔与一真空泵10连通，可对炉内进行抽真空操作。炉体1内安装有实时检测炉体1内气体组分的气氛监测装置11，渗碳气体进气管7上安装有流量计12和管道阀门13，炉体1的侧壁上还安装有一控制单元14，热电偶9、气氛监测装置11和流量计12均与控制单元14的输入端电连接，加热元件8、真空泵10和管道阀门13均与控制单元14的输出端电连接。该控制单元14优选为PLC控制器。通过在炉体1内设置气氛监测装置11，在渗碳气体进气管7上安装流量计12和管道阀门13，热电偶9和气氛监测装置11分别实时检测炉内的温度和气氛组成，生成炉内温度信号和气氛组成信号，并将该炉内温度信号和气氛组成信号发送至控制单元14，控制单元14根据收到的炉内温度信号和气氛组成信号控制加热元件8和管道阀门13工作，对炉内温度和气氛进行调节，流量计12检测通入炉内的渗碳气体量。在通入渗碳气体前，控制单元14控制真空泵10对炉内抽真空。如此，实现了对炉内温度和气氛的自动调节，有效提高了产品质量和生产效率。

该真空渗碳炉中，热电偶9包括沿炉体1的内壁由上至下依次设置的第一热电偶91、第二热电偶92和第三热电偶93，该第一热电偶91、第二热电偶92和第三热电偶93设于炉体1的同一侧，并且彼此之间等间距设置。如此，可准确地检测炉内温度。加热元件8为沿炉体1的内壁环向设置的多根加热棒。多根加热棒呈多圈布置，多圈加热棒沿炉体1的内壁由上至下等间距设置，相邻圈的加热棒之间间隔10-20cm，一圈加热棒中加热棒的数量为6-18根。采用这样的设置可使加热更加均匀，进一步提高产品质量。气氛监测装置11为多个沿炉体1的内壁环向设置的气氛测量探头，该气氛测量探头可采用市售产品。

本实施例中，炉盖升降机构5包括中空的柱体51，柱体51内安装有拉升气缸52，柱体51的上端安装有中空的吊架53，吊架53内安装有链轮，链轮通过吊链54与炉盖2连接，吊链54的另一端与拉升气缸52的活塞杆连接。通过拉升气缸52的活塞杆的伸缩带动吊链54运动，进而驱动炉盖2上升或下降，该炉盖升降机构5结构简单、操作稳定可靠。旋转机构6包括固定安装于炉体1的外侧壁上的旋转电机61，该旋转电机61的转轴62与柱体51的底部固定连接。通过旋转电机61即可驱动柱体51转动，进而使炉盖2转动一定角度，操作方便、可靠。

以汽车零部件齿轮为例，分别用本实用新型的真空渗碳炉和现有的气体渗碳炉进行渗碳操作，并对渗碳后的齿轮进行对比。作为对比的现有气体渗碳炉采用滴注式气体渗碳炉(NK-1000)。工件齿轮的材质为：SCM420(合金钢)；外径：200mm；模数：2.5；齿数：65。分别采用如下的渗碳工艺：

回火温度均为160℃，回火时间均为90min。采用上述两种不同渗碳工艺的渗碳特性对比如表1所示。

表1本实用新型真空渗碳与现有的气体渗碳的特性对比

由表1可知，采用本实用新型的真空渗碳炉处理后的汽车齿轮渗碳层更加均匀，并且大大缩短了渗碳时间和所用的综合处理时间，因此，处理效率更高，生产成本更低。

另外，通过观察渗碳后齿轮的切面组织发现，采用本实用新型的真空渗碳炉处理的齿轮没有出现晶界氧化、异常渗碳层现象，没有出现一次渗碳体，并且仅仅观察到纤细的马氏体及少量的残留奥氏体，说明采用本实用新型的真空渗碳炉处理后的产品质量可靠。而采用现有的气体渗碳时齿轮的切面出现晶界氧化现象，并出现异常渗碳层。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。