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低壓脈沖真空熱處理新技術
低壓脈沖真空熱處理新技術
0低壓脈沖真空熱處理概述
熱處理是機械制造四大基礎行業(鑄造、鍛造、熱處理、焊接)之一，是機械產品制造過程中一個十分重要的關鍵工序。機械工程離不開模具工程，模具工程與熱處理密切相聯。熱處理是通過將金屬材料置于一定的介質中加熱、保溫、冷卻以改變其表面或內部組織結構而達到預期的性能要求。它是保證機械零件和工模具內在質量的主要手段，是充分發揮金屬材料潛力、節約材料的有效途徑。正確地進行熱處理可以提高零件和工模具使用壽命，提高產品質量，增強產品的市場競爭力。
我國加入WTO后，制造業面臨著新的機遇和挑戰，同時也將進入一個新的重要發展時期。然而，我國的熱處理技術水平和發達國家相比，差距仍很大。主要表面設備、工藝落后，老三爐(箱式、井式、鹽浴爐)居多，可控氣氛和真空爐少，加熱爐的效率低，能耗大，零件氧化脫碳嚴重等，往往產品質量得不到保證。
隨著汽車、摩托車、信息產業、工程機械、農機、航空航天、兵器、環保設備和機械基礎件等行業的發展，特別是工模具行業的迅速發展，我國廣大的中小熱處理廠點正在積極采用先進技術，不斷進行技術改造和設備更新，努力實現“上等、高產、低耗”生產。適合我國國情的熱處理設備將是一些投資規模較小
的專用設備或柔性較大的生產線。
針對國內外發展趨勢和國內需求，我們經過多年研究和實踐，研發了“低壓脈沖真空熱處理工藝”及相關的熱處理設備，包括低壓脈沖真空滲氮爐、滲碳爐、少無氧化加熱爐等新型設備。這正是廣大處理工作者夢寐以求的上等、低耗、高效、環保的綠色爐業精晶，是具有中國特色、符合國情的又一系列**產品。這種熱處理設備可實現低壓脈沖真空滲氮、滲碳、氮碳共滲、碳氮共滲、氧氮共滲、多元共滲以及少無氧化加熱等工藝。
所謂“真空處理”是指將工件置于負壓條件下加熱到所需溫度，然后以不同冷速進行冷卻的一種熱處理工藝方法。而低壓脈沖真空熱處理是集真空熱處理和脈沖熱處理的優點于一身的熱處理工藝技術，應用這項技術可將老式的傳統的熱處理和陳舊的常規熱處理工藝進行更新換代。
眾所周知，熱處理質量取決于熱處理工藝及設備，先進的熱處理設備不僅能正確完成熱處理工藝而且兼有節能、防止污染功能，從而實現節能、精密和綠色熱處理。
1低壓脈沖真空爐的工作原理、設備結構和工藝特點
用低壓脈沖原理制造的真空爐，可克服老三爐的缺點，同時擁有真空爐和可控氣氛爐的優點，既可實現少無氧化加熱，又能進行可控氣氛加熱，而沒有其售價高、維修難的缺點。此項工藝還擁有自動控制爐壓的功能，能達到快速排氣和提高滲碳、滲氮速度之目的。此爐的工作原理、設備結構及熱處理工藝主要的技術特點簡述如下：
1.1工作原理
工件在設定的低真空上下限范圍自行脈循環加熱，爐氣在設定的工藝時間周期內自行反復吐故納新，可解決工件在滲氮、滲碳過程爐氣老化及密裝所引起的滲層不均勻等技術難題。這種先在低真空范圍脈沖加熱，接著進行正壓加熱的工藝，我們主稱之為低壓脈沖真空熱處理。此工藝技術用在箱式無氧化加熱爐上也是十分有效的。爐膛在低真空(負壓)至正壓大范圍脈沖調壓加熱以中性氣體迅速置換爐膛中的空氣、水分等含氧介質，而后以工藝規定的滲劑使工件在設定的氣氛中加熱，加熱后若在爐內冷卻即可實現少無氧化熱處理。
應特別指出，脈沖(滲氮、氮碳共滲)工藝有三種’爐壓變化方式：
①負壓脈沖：爐壓在≤1個大氣壓狀態下周期性變化；
②正壓脈沖：爐壓在≥1個大氣壓范圍周期性變化；
③正負壓脈沖：上壓為正值，下壓為負值的脈沖，而脈沖真空可以認為是真空與非真空的交替。低壓脈沖真空熱處理利用的是正負壓脈沖原理。
本公司的低壓脈沖真空熱處理的爐壓變化是在指定的時間內從設定的負壓升至設定的正壓，并在此壓力下保持不同的時間，而后迅速降壓至設定的負壓，然后再開始**個周期性的調壓加熱，如此循環處理，直到完成工藝所需的時間為止。
1.2設備結構特點
低壓脈沖真空爐**高工作溫度可達(1150℃，有井式和箱式兩種爐型。
1.3主要的技術特點
1.3.1提高生產效率，降低生產成本
工件人爐后通過抽氣將爐內空氣排出，達到快速排氣，減少換氣時間，提高滲速，從而縮短生產周期，提高生產效率，降低了生產成本。
1.3.2可獲得高質量滲層
脈沖抽氣對工件表面有脫氣和凈化作用，在低真空狀態下增強了工件表面活性，提高了工件表面對所滲元素的吸附能力，擴散加快，從而獲得致密均勻的滲層，同時可以防止內氧化，避免產生黑色組織提高滲層質量。
由于脈沖過程是以抽氣一充氣或充氣一放氣交替更換爐氣，新老氣交換可以到達任何部位和角落，解決了對于帶有小孔、盲孔、狹縫的零件滲不到或滲層不均等技術難題。
由于正負壓脈沖相比純負壓脈沖，脈沖幅度大，爐，不像真空爐那樣整個爐殼通水冷卻，而是只在爐門密封處通水冷卻，使水耗、電耗明顯減少；安裝自動換氣裝置，實現自動進排氣。爐門同爐體接觸處用橡膠密封，爐襯采用陶瓷纖維裝配式結構，少用耐火磚。并在其外表涂多晶態礦化黑陶瓷涂料；增設內爐門，爐底中部安裝進氣盤，讓中性、惰性等氣體自行定量、定時地進入爐膛，也可從爐蓋滴人保護劑，使工件加熱后達到少無氧化。后墻和爐頂配熱電偶，分別用于控制和記錄爐膛溫度，采用智能化程序控溫。中溫爐的電熱元件為螺旋形，高溫爐用弓形電阻絲或電阻帶，對于爐膛表面積小者采用低壓供電。滲氮或氮碳共滲的化合物層可得到有效的控制，能滿足不同材料的技術要求。
由于正負壓脈沖比負壓脈沖調壓幅度大，因此更能提高滲氮或氮碳共滲速度，也更能提高小孔、盲孔、緊壓面的滲層面質量均勻性，達到普通滲氮所無法實現的熱處理效果。
1.3.3提高設備利用率
在低壓脈沖真空狀態下，工件可以密裝，提高了設備利用率。
2 展望
低壓脈沖真空熱處理是真空熱處理的又一**技術，它有助于提高熱處理質量、提高生產效率、降低生產成本、促進我國熱處理行業的技術發展。
隨著低壓脈沖真空熱處理技術及其應用的不斷完善和發展，高質量、低成本，熱處理的節能、精密、高效、環保、與可持續發展，將是本技術發展的重要方向。
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