离子热处理设备

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    离子热处理设备由离子发生器（电源）、真空炉体、测温测压装置、供气排气系统及其他配套部件组成，关键部分为电源和真空炉体。
    （1）电源 生产中应用的电源于要有两种：直流电源和脉冲电源。
    直流电源提供的电压、电流是近似平直或带有波动的直流电。主要技术指标：电压0～1000V连续可调，频率50HZ，灭弧装置为限流电阻或电子开关。直流电源结构简单，价格便宜，维修方便，使用寿命长，功率大。但灭弧可靠性不理想，处理温度与电压、电流、气压不能分开，工艺参数不能独立调节，尤其当功率密度较小时（＜0.2W/cm2)，不能保证渗层均匀，故直流电源的使用受到一定限制，为了克服上述缺点，开发了脉冲电源。
    脉冲电源提供的电压、电流是具有一定周期的近似方波的脉冲。80年代，德、法、俄、美、英等国相继开展脉冲电源的研究和应用。目前，德、法已有系列产品，电压1000V，功率50～300kW，频率800～1000Hz，最高可达10Hz（功率40kW以下）。80年代末，我国开始脉冲电源的研究与应用。铁道部科学研究院先后研制成晶闸管斩波脉冲电源（1990年），GTO斩波脉冲电源（992年），和高频脉冲电源（1997年），三种脉冲电源工作时，都是频率（周期）T固定，而脉冲宽度t可调。α=t/T称为导通比。目前．已有系列产品，在生产中应用效果良好。主要技术指标见表。 
 脉冲电源主要技术指标
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技术指标	GTO斩波脉冲电源	高频脉冲电源
功率/kW 工作电压/V 工作频率/Hz 导通比α 灭弧时间/μs	50～200 1000 1000 0.1～0.8 ＜10	30～50 1000 10000～20000 0.1～0.8 ＜10

    脉冲电源的主要优点是；①灭弧速度快（10～6μs），能有效地抑制空心阴极效应。对有小孔、沟槽的复杂工件和小模数齿轮可进行更有效的处理；②能独立调节工艺参数，增加工艺可调性，扩大应用范围，尤其适宜于离于N-C共渗和离子渗碳；③与直流电源相比，可节约电源30％左右。
    （2）真空炉体 目前，国内外在工业生产中应用的炉体主要有四种类型：①水冷双层炉壁的真空容器，其形状有钟罩式和井式。国内产品的主要规格为：功率25～50kW，真空炉膛直径700～1700mm，高800～4000mm。该种炉体结构简单，可用组合件，易于改变炉体高度，叫制造大型炉子，价格便宜，维修少，使用有命长，但能耗大，炉内工件温度均匀性不易控制，对形状复杂，且要求渗层均匀、变形小的工件，难于进行有效处理。
    对流或热辐射辅助加热装置的热炉壁真主炉体，使用这种炉子，处理的工件温度均匀，工艺较易调整，工件升温、冷却快。对不同形状和壁厚的零件可进行有效处理。该种炉子适宜进行离子N-C共渗、离子多元共渗等。但结构较复杂，造价高，工艺成本较高，增加了维修量，难制造大型炉子。③带高压气淬装置的离子渗碳炉。④带整体油淬装置的离子渗碳炉。这后两种炉子，都是在真空渗碳炉的基础上，加装高频脉冲电源，由微机控制工艺过程。德国Ipsen公司，为了保证每炉处理的产品质量稳定，重现性好，渗碳时有高的碳传输量，采用离子电流密度传感器来控制离子渗碳工艺过程。它对工件表面碳含量、碳分布和渗层深度的控制，与现代渗碳（微机碳势控制）一样精确、可靠。