專利名稱：等離子體滲碳處理金屬工件的裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及等離子體滲碳處理金屬工件的裝置及其方法，尤其是這樣一種等離子體滲碳處理金屬工件的裝置及其方法，它在用作熱處理工藝的等離子體滲碳處理過程中，采用一種經(jīng)改進(jìn)的淬火技術(shù)，以便使金屬表面硬化。
在1995年1月24日授予Albrecht Melber等的美國專利No.5,383,980公開了一種在脈沖等離子體流中使工件硬化的工藝。一般地，諸如滲碳，通過擴散高溫等離子體使金屬工件表面硬化的熱處理技術(shù)中，都有必要采用淬火工藝。淬火工藝主要用來淬硬金屬工件表面，同時完成在AC3溫度以上的預(yù)定溫度的熱處理工藝。相應(yīng)地，迄今，已提出許多種便于完成以及便于控制工藝參數(shù)的淬火技術(shù)。
在1984年7月31日授予Herbert W.Westeren的美國專利No.4,462,577公開了一種在連續(xù)熱處理滲碳爐中高壓下氣體冷卻工件的裝置。在Herbert W.Westeren的裝置中，滲碳爐包括加熱室和冷卻室。


圖1是現(xiàn)有的等離子體滲碳裝置的示意圖，表示該裝置的大體構(gòu)成。
參照圖1，等離子體滲碳處理裝置10包括加熱室11和冷卻室12。從氣體供應(yīng)裝置13延伸出的集氣管14與加熱室11相連通。此外，輔助的加熱器15和碳化裝置16安裝在加熱室11內(nèi)。同時，一碳化裝置16a、氣體冷卻風(fēng)扇17、油加熱器18和油循環(huán)器19安裝在冷卻室12內(nèi)。
如圖1所示的等離子體滲碳裝置10廣泛用于全世界范圍內(nèi)的等離子體滲碳處理金屬工件。然而，在上述的等離子體滲碳裝置中，因為在對金屬工件熱處理期間，冷卻室12必須保持在滲碳?xì)夥障?，所以它的?nèi)部結(jié)構(gòu)很復(fù)雜。這意味著加熱室必須保持在滲碳?xì)夥障?。此外，適合滲碳狀態(tài)的冷卻油也必須使用。冷卻油的制造成本很高。相應(yīng)地，等離子體滲碳裝置的制造成本也高。
同時，在上述等離子體滲碳裝置中有許多非必要的裝置。因此，等離子體滲碳裝置的制造成本也由于非必要裝置而增加。而且，由于裝置相互之間的干擾、噪音和電磁波，使得保養(yǎng)和維修等離子體滲碳裝置很困難。因此，非熟練技術(shù)人員的普通工人不能很容易地完成涉及該等離子體滲碳裝置的保養(yǎng)和維修工作。
此外，等離子體滲碳裝置的保養(yǎng)費用很高。而且，對安裝這種等離子體滲碳裝置的地方有限制。而且，加熱室，亦即滲碳室，可能在金屬工件冷卻期間被污染。與使用這種等離子體滲碳裝置有關(guān)的公用裝置的利用率高。最后，將金屬工件從加熱室運到冷卻室所耗費的時間很長。相應(yīng)地，熱處理質(zhì)量降低。
本發(fā)明設(shè)法解決上述問題。本發(fā)明的目的是提供一種制造成本較低的等離子體滲碳處理金屬工件的裝置和方法。
本發(fā)明的目的還在于提供一種便于操作和維修的等離子體滲碳處理金屬工件的裝置和方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種等離子體滲碳處理金屬工件的裝置和方法，它們能提高滲碳的金屬工件的產(chǎn)率和熱處理的質(zhì)量。
為達(dá)到上述目的，依據(jù)本發(fā)明第一目的，本發(fā)明提供一種等離子體滲碳處理金屬工件的裝置，它包含通過產(chǎn)生等離子體對金屬工件進(jìn)行滲碳處理的滲碳室；對用等離子體滲碳處理的金屬工件進(jìn)行淬火的冷卻室；用于將金屬工件從所述滲碳室輸送到所述冷卻室的輸送裝置，其中，金屬工件在常溫下從所述滲碳室退出來。
所述滲碳室包括用來裝金屬工件的裝料臺以及開關(guān)所述滲碳室的蓋，所述裝料臺與所述蓋整體成形。
為達(dá)到上述目的，依據(jù)本發(fā)明的第二目的，本發(fā)明提供一種等離子體滲碳處理金屬工件的方法，它包含下列步驟通過在滲碳室內(nèi)產(chǎn)生等離子體，對金屬工件進(jìn)行滲碳處理(S1)；
把第一步驟(S1)中的金屬工件在常溫下從所述滲碳室中退出來(S2)；以及在冷卻室中將第二步驟(S2)中的金屬工件進(jìn)行淬火(S3)。
通過下面結(jié)合附圖，詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)先實施例，本發(fā)明的上述目的和其它特征優(yōu)點將更加清楚，附圖中圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的等離子體滲碳裝置的示意圖，表示等離子體滲碳裝置的大體構(gòu)造；圖2是依據(jù)本發(fā)明優(yōu)先實施例的等離子體滲碳裝置的示意圖，表示等離子體滲碳裝置的構(gòu)造；以及圖3是表示本發(fā)明優(yōu)先實施例中溫度隨著金屬工件的輸送時間變化的曲線圖。
下面結(jié)合附圖，描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
圖2是依據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的等離子體滲碳裝置的示意圖，表示等離子體滲碳裝置的構(gòu)造。
如圖2所示，依據(jù)本發(fā)明該優(yōu)選實施例的等離子體滲碳裝置30包括用來對金屬工件進(jìn)行等離子體滲碳處理的滲碳室32。許多向滲碳室32供應(yīng)滲碳?xì)夥蘸投栊詺怏w的管(圖中未示出)與滲碳室32相連通。惰性氣體引入滲碳室32時，增加了滲碳室32的內(nèi)部壓力。
冷卻室33安裝在靠近滲碳室32的位置上。叉形送料桿34安裝在滲碳室32和冷卻室33上方，由支承桿35支承。叉形送料桿34與滲碳室32和冷卻室33隔開預(yù)定高度。
一吊車36安裝在叉形送料桿34的下表面上。吊車36可沿叉形送料桿34的下表面水平滑動。軸37安裝到叉形送料桿34的下表面上。軸37可上下移動。軸37的末端與一蓋38的上表面相連。當(dāng)金屬工件在滲碳室32內(nèi)進(jìn)行滲碳處理時，蓋38覆蓋住滲碳室32的上部。此外，當(dāng)金屬工件在冷卻室33內(nèi)進(jìn)行冷卻時，蓋38覆蓋住冷卻室33的上部。
一裝載金屬工件31的裝料臺39通過連接桿40與蓋38的下部整體成形。因此，蓋38和裝料臺39隨著軸37的動作一起上下移動。
下面，結(jié)合附圖，簡要描述操作等離子體滲碳處理金屬工件的裝置的過程。
首先，當(dāng)操作者欲對一金屬工件31進(jìn)行滲碳處理時，操作者在裝料臺39上裝上金屬工件31。接著，操作者用吊車36將裝料臺移動到滲碳室32的上部。之后，操作者移動軸37，如上所述，蓋38和裝料臺39相互整體連接在軸37上，直到蓋38覆蓋滲碳室32的上部。然后，裝有工件31的裝料臺39就位于滲碳室32內(nèi)了。
此時，操作者保持滲碳室處于滲碳狀態(tài)。然后，操作者根據(jù)與金屬工件31的化學(xué)組分相適應(yīng)的工藝參數(shù)，在合適溫度下和合適的時間內(nèi)利用等離子體對金屬工件31進(jìn)行滲碳處理。之后，在滲碳室32處于高溫下，操作者向滲碳室32注入氬氣，從而使得滲碳室32內(nèi)部壓力升高到大氣壓力。
之后，如果操作者向上移動軸37，與軸37連著的蓋38以及裝在裝料臺39上要被滲碳處理的金屬工件31則從滲碳室32中退出來。接著，操作者通過沿叉形送料桿34移動吊車36，使得裝有金屬工件31的裝料臺39朝向冷卻室33上部移動。然后，操作者向下移動吊車36的軸37，從而裝料臺39被送入冷卻室33內(nèi)。結(jié)果是，裝在裝料臺39上的金屬工件31可被直接淬火。
此時，金屬工件31暴露在空氣中的時間是相當(dāng)重要的。這是獲得優(yōu)良的熱處理質(zhì)量的重要因素。如果金屬工件31的表面溫度沒有降到AC3溫度之下，則不會降低金屬工件31淬火期間的熱處理質(zhì)量。此外，熱處理導(dǎo)致的金屬工件31的總變形量降低。這可從圖3中得到證實。
圖3是依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的溫度隨金屬工件的輸送時間的變化而變化的圖。
如圖3所示，如果金屬工件31的輸送總時間在大約2分鐘內(nèi)，最好是在1.5分鐘內(nèi)，金屬工件表面的溫度不會降到AC3溫度以下。此外，由于暴露在大氣中金屬工件31表面形成的氧化物薄膜不會比使用氣體對工件31進(jìn)行滲碳處理引起的氧化更為嚴(yán)重。
如上所述的用于等離子體滲碳處理的裝置采用了輸送裝置和裝料臺，其比現(xiàn)有技術(shù)中包括加熱室和冷卻室的用于等離子體滲碳處理的裝置簡單。此外，如上所述的工藝提供的使用等離子體的熱處理技術(shù)比現(xiàn)有技術(shù)中的熱處理技術(shù)好。這種熱處理技術(shù)能用來使各種機器組件的表面硬化。
該工藝可通過操縱簡單開關(guān)進(jìn)行控制。亦即，如果操作者在輸入諸如處理溫度、處理時間和冷卻條件等等之類的工藝參數(shù)后，按下啟動按鈕，整個工藝過程將依次進(jìn)行。隨后，可獲得熱處理后的其表面被硬化的金屬工件。因此，減少工藝成本中的勞動力成本比例是可能的。此外，由于用于等離子體滲碳處理的裝置的冷卻裝置簡單，所以可獲得一保養(yǎng)和維修比較簡單的裝置。
如上所述，依據(jù)本發(fā)明的用于等離子體滲碳處理的裝置在等離子滲碳工藝過程中，采用了經(jīng)改進(jìn)的淬火技術(shù)。相應(yīng)地，就可能降低用于等離子體滲碳處理的裝置的制造成本。此外，可方便地完成與操作上述裝置有關(guān)的工藝過程。而且，可以使保養(yǎng)和維修該裝置比較簡單。
此外，以相對低的成本提供一種具有優(yōu)良品質(zhì)的用于等離子滲碳處理的裝置成為可能。而且，可大大改善經(jīng)等離子滲碳處理的工藝的產(chǎn)率和熱處理質(zhì)量。尤其是，本發(fā)明的用于等離子體滲碳處理的裝置通過減少許多用來傳遞驅(qū)動力的機器組件被熱處理的時間，而降低工藝成本。此外，提供一種具有較輕重量而能耐磨、抗疲勞的用于等離子滲碳處理的裝置是可能的。
盡管已經(jīng)公開描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員應(yīng)該理解到，在形式和細(xì)節(jié)上的各種變化并不會導(dǎo)致脫離本發(fā)明后附的權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的宗旨和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于給金屬工件等離子體滲碳的裝置，它包含通過產(chǎn)生等離子體對金屬工件進(jìn)行滲碳處理的滲碳室；對用等離子體滲碳處理的金屬工件進(jìn)行淬火的冷卻室；用于將金屬工件從所述滲碳室輸送到所述冷卻室的輸送裝置，其中，金屬工件在常溫下從所述滲碳室退出來。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述滲碳室包括用來裝金屬工件的裝料臺以及開關(guān)所述滲碳室的蓋，所述裝料臺與所述蓋整體成形。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述裝料臺和所述蓋被同時輸送到所述冷卻室，所述蓋還用來開關(guān)所述冷卻室。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的裝置，其特征在于，所述輸送裝置包括用來上下輸送金屬工件的一軸和具有用來沿水平方向輸送工件的吊車的叉形送料桿。
5.一種等離子體滲碳處理金屬工件的方法，它包含下述步驟通過在滲碳室內(nèi)產(chǎn)生等離子體，對金屬工件進(jìn)行滲碳處理(S1)；把第一步驟(S1)中的金屬工件在常溫下從所述滲碳室中退出來(S2)；以及在冷卻室中將第二步驟(S2)中的金屬工件進(jìn)行淬火(S3)。
6.如權(quán)利要求5所述的等離子體滲碳處理金屬工件的方法，其特征在于，將第一步驟(S1)中的金屬工件從所述滲碳室輸送到所述冷卻室所花費的時間在兩分鐘內(nèi)。
全文摘要
公開一種等離子體滲碳處理金屬工件的裝置和方法,它的制造成本低,便于保養(yǎng)和維修,能提高滲碳處理的金屬工件的產(chǎn)率和熱處理質(zhì)量。本發(fā)明的裝置包括產(chǎn)生等離子體對工件進(jìn)行滲碳處理的滲碳室。滲碳室包括裝工件的裝料臺和開關(guān)滲碳室的蓋。裝料臺和蓋做成一體。對工件進(jìn)行淬火處理的冷卻室安裝在滲碳室附近。一輸送裝置將工件從滲碳室輸送到冷卻室,工件在常溫下從滲碳室中退出來。
文檔編號C23C8/06GK1177651SQ9711500
公開日1998年4月1日 申請日期1997年7月14日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月14日
發(fā)明者權(quán)光宇 申請人:三星重工業(yè)株式會社