Вакуумная шахтная печь для химико-термической обработки инструмента

 

Изобретение относится к вакуумным печам для нитроцементации и нитрорксидирования. Цель изобретения - повышение качества обработки путем уменьшения сажеобразования на стенках муфеля (М) и инструмента и повышение равномерности диффузионного слоя. Печь содержит футерованную нагревательную камеру с крышкой с экранами и размещенным в ней М, устройство подачи карбюризатора (К) в виде игольчатого клапана, патрубка подачи (ПП) и коаксиально установленных конусных экранов-распылителей (ЭР), обращенных основанием к ПП, систему вакуумирования с вакуум-выводом, выполненным в виде установленного на дне М перфорированного кольца с патрубком. Наружный ЭР выполнен конусным, а внутренний ЭР - в виде усеченного конуса с отверстием. ПП размещен коаксиально во внутреннем ЭР. Использование данной установки -позволяет создать диффузионный нитрооксидный слой повышенной износостойкости, без следов сажистого налета и окисления путем равномерного поступления распыленного К через ПП, которые исключают попадание сажистых компонентов в зону обработки сверл в случае нестабильного расхода К, подаваемого через игольчатый клапан. Кольцевой вакуум-вывод обеспечивает активное перемешивание и стабильное смывание деталей газовым потоком, происходит равномерный доступ атомарного азота, окиси углерода к поверхности деталей, как следствие , диффузионный слой равномерен по глубине . 2 ил., 1 з.п. ф-лы. XI hO х| О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 27 В 1/10,7/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4775819/02 .(22) 29.12.89 (46) 29.02.92. Бюл. М 8 (71) Опытное конструкторское бюро "Факел" и Ленинградское конструкторское бюро технологического оснащения (72) А.Н.Тарасов, В.Н.Тарасов и Л.И.Лебедева (53) 621.785.51.002.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

bh 1122713, кл. С 21 0 1/773, 1983.

Технология и организация производства, Киев, 1988, hh 2, с. 38.

Авторское свидетельство СССР

М 855350, кл. С 21 D 1/09, 1979. (54) ВАКУУМНАЯ ШАХТНАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИНСТ-.

РУМЕНТА (57) Изобретение относится к вакуумным печам для нитроцементации и нитрооксидирова н ия. Цель изобретен ия — повышение качества обработки путем уменьшения сажеобразования на стенках муфеля (М) и инструмента и повышение равномерности диффузионного слоя. Печь содержит футерованную нагревательную камеру с крыш- . кой с экранами и размещенным в ней М, Изобретение относится к термическому оборудованию, в частности к муфельным малоэнергоемким печам для вакуумной нитроцементации, нитрооксидирования при

450 1100 С.

Цель изобретения — повышение качества обработки путем уменьшения сажеобраэования на стенках муфеля и инструмента и

„„Я2„„1716276 Al устройство подачи карбюризатора (К) в виде игольчатого клапана, патрубка подачи (ПП) и коаксиально установленных конусных экранов-распылителей (3P) ° обращенных основанием к ПП, систему вакуумирования с вакуум-выводом, выполненным в виде установленного на дне М перфорированного кольца с патрубком. Наружный 3Р выполнен конусным, а внутренний ЭР— в виде усеченного конуса с отверстием. ПП размещен коаксиально во внутреннем ЭР. Использование данной установки -позволяет создать диффузионный нитрооксидный слой повышенной износостойкости, без следов сажистого налета и окисления путем равномерного поступления распыленного К через ПП, которые исключают попадание сажистых компонентов в зону обработки сверл в случае нестабильного расхода К, подаваемого через игольчатый клапан. Кольцевой вакуум-вывод обеспечивает активное перемешивание и стабильное смывание деталей газовым потоком, происходит равномерный доступ атомарного азота, окиси углерода к поверхности деталей, как следствие, диффузионный слой равномерен по глубине. 2 ил., 1 з.п. ф-лы. о повышение равномерности диффузионного слоя.

Для достижения цели изобретения вакуумная печь, содержащая футерованную нагревательную камеру с размещенным в ней муфелем и крышку с экранами, устройство подачи карбюризатора в виде расположенного на крышке игольчатого клапана, патрубка подачи и коаксиально расположенных

1716276

10

30

55 полых экранов-распылителей, один из которых конусный, а другой — в виде усеченного конуса с отверстием. систему вакуумирования с вакуум-выводом, оснащена экранамираспылителями, установленными основанием, направленным к патрубку подачи карбюриэатора, вакуум-выводом, выполненным в виде расположенного в донной части муфеля перфорированного кольца с патрубком, закрепленным в крышке, и патрубком подачи карбюризатора, размещенным коаксиально во внутреннем экране-распылителе, при этом конусный экран-распылитель устанавливается снаружи, патрубок подачи карбюриэатора и экраны-распылители выполняются из никелевого сплава.

На фиг..1 изображена шахтная вакуумная печь для химико-термической обработки инструмента, на фиг. 2 экраны-распылители.

Осуществление технологического процесса вакуумного нитрооксидирования мелкоразмерного инструмента в печи предложенной конструкции.

Печь содержит футерованную шамотом класса А камеру 11 со спиральными нихромовыми нагревателями В из сплава ХН78Т, металлический муфель 7 из листовой нержавеющей стали 12Х18Н10Т с водоохлаждаемой крышкой. На крышке установлены бачок 1 с карбюризатором, игольчатый клапан 2 и вакуум-вывод 6, патрубок 3 подачи карбюризатора и экраны-распылители 9 и

10. Термопара автоматического регулирования введена через вакуумное уплотнение B крышке муфеля ТП, перфорированная часть вакуум-вывода 5 находится ниже садки инструмента 4 в донной зоне муфеля.

В рабочее пространство печи, разогретое до заданной температуры (от 450 до

1000 С в зависимости от вида процесса. марки стали. типа инструмента), путем развакуумирования снятием крышки муфеля помещается приспособление 4 с инструментом. Возможен прогрев инструмента от комнатной температуры с печью в вакууме, затем подача карбюризатора.

После вакуумного прогрева садки в вакууме не хуже 2 10 з мм рт,ст, открывают игольчатый клапан 2 и регулируют расход карбюризатора из бачка 1 через патрубок 3 в рабочее пространство печи. Расход карбюризатора, содержащего триэтаноламин и кубовый остаток регенерации этанола, изменяют от 5 до 40 см /ч при низкотемпературных процессах и от 30 до 100 см /ч при з высокотемпературных процессах в зависимости от температуры и мерки инструментальной стали. За счет образования атмосферы, содержащей СО, СОр, С Н, СНр, ЙНз, Кг вакуум в муфеле поддерживается в пределах 0,1 — 300 мм рт.ст. По истечении заданного времени выдержки подачу карбюризатора прекращают и проводят охлаждение в вакууме с муфелем, извлекая его переносом инструмента через воздух в одну из охлаждающих сред — масло, жидкий азот, синтетические среды.

С момента установления заданного расхода пиролиз карбюризатора начинается в торцовой зоне патрубка 3 подачи, интенсифицируется при контакте распыленного состава вначале с внутренним 9, затем с разогретым до более высоких температур внешним 10 экраном-распылителем. Последний исключает доступ карбюризатора к поверхности деталей при неполном пиролизе или превышении расхода выше допустимого, тем самым блокируется образование сажистых налетов на деталях в верхней зоне инструмента на приспособлении 4 и, как следствие, исключается . неравномерность свойств диффузионного слоя по глубине.

Равномерный газовый поток, проходя между внешним и внутренним экранами по периметру муфеля, поступает в рабочее пространство вокруг обрабатываемого инструмента. активно перемешивается и эвакуируется через перфорированный вакуум-вывод 5. Практически, ускоряя пиролиз, оба экрана создают стабильный тепловой поток в рабочем пространстве, находясь в горячей зоне, исключают перепад температур в муфеле, одновременно внутренний экран является сборником-накопителем возможных зольных и смолистых налетов при использовании составов с тяжелыми углеводородами. Применение никелевых сплавов для экранов-распылителей увеличивает срок их службы, а также каталитически влияет на пиролиз в интервалах 700—

1000 С, повышается количество окиси углерода в атмосфере, ускоряется процесс высокотемпературной карбюризации сталей типа 10х13, 20х13 при использовании их для высадочного инструмента.

Жесткое соединение и крепление экранов, вакуум-ввода и вакуум-вывода на крышке улучшает очистку систем, от налетов после длительной эксплуатации. Одного нагрева в вакууме или окислительного нагрева с последующим перемещением крышки в водный раствор тринатрийфосфата, в воду или обезжиривающие и пассивирующие растворы оказывается достаточно для очистки от налетов и загрязнений, при необходимости допускается травление и осветление систем электрополированием.

Как показала практика, предложенная печь позволяет проводить нитрооксидиро1716276

40 поступления распыленного карбюризатора через удлиненный патрубок 3 в зону активного пиролиза на экранах-сборниках, расположенных острием конуса вниз.

Последние исключают попадание сажистых компонентов в зону обработки сверл в слу- 45 чае нестабильного расхода карбюризатора. подаваемого через игольчатый клапан., Кольцевой вакуум-вывод обеспечиваетактивное перемешивание и стабильное омывание деталей газовым потоком, проис- 50 ходит равномерный доступ атомарного азота, окиси углерода к поверхности деталей, как следствие диффузионный слой равномерен по глубине, без следов окисления. Из-

55 вание, сульфонитрооксидирование, цементацию и нитроцементацию в вакууме инструментов из сталей Р6М5, Р6М5К5, М6ФЗС-МП, Х12М, 4Х5МФС, 40ХМОФА, ЗОХ13 и твердых сплавов ВК-60М, ТКН-20. 5

При этом исключается неравномерная обработка в интервале 450 †.1000 С, повышается износостойкость в 1,4 — 1,8 раза, одновременно экономится до 40 компонентов карбюризаторов, на 25 — 30 10 повышается выход годного при химико-тер - . мической обработке. Печь эффективна для использования при упрочнении мелкораэ-" мерных сверл, фрез, пуансонов, матриц в . часовой промышленности, в приборострое- 15 нии, радиоэлектронике, медицинской и легкой промышленности.

Пример. Сверла вышлифованные часовые диаметром 0,2 мм длиной 30, мм подвергают вакуумному нитрооксидирова- 20 нию в печи предложенной конструкции.

Садку из 120 сверл, расположенных на тороидальном шлифованном магните, помещают в реторту, разогретую до 520 С и через 20 с после вакуумирования рабочего: 25 пространства одним форвакуумым насосом

PBH-20 подают через игольчатый клапан 2 карбюризатор, содержащий 55 триэтано-. ламина и 45 кубового остатка регенерации технического этанола. 30 При расходе карбюризатора 30 см /ч в реторте печи формируется стабильная. газо-.. вая атмосфера пиролиза, позволяющая за

35-40 мин создать диффузионный нитрооксидный слой повышенной износостойкости 35 с улучшенными антифрикционными свойствами, без следов сажистого налета и окис-. ления.

Это достигается за счет равномерного носостойкость сверл при обработке прецизионных деталей из никелевого сплава

ВХ4 — А повышается в 1.8 раз по сравнению с обработанными в печи СШОЛ-ВНЦ известной конструкции.

Суммарное время работы печи до очистки систем подачи и отвода состарило 645 ч против 350 ч, трудоемкость очистки систем от коксосажистых налетов сокращается до

1,5 ч против 6 ч и ри известной конструкции с донным отводом и съемными экранами.

За счет изготовления вакуум-вывода, вакуум-ввода и экранов из никелевого сплава ХН78Т не только повышается эффективное время их эксплуатации. в 6 раз, но стабилизируется пиролиз карбюризатора в течение всего времени химико-термической обработки. Так, атмосфера в рабочем пространстве печи при 520 +. 10 С содержит до

34 СО, 31 й2, 4,5 ИНз, 28%Нг, при содержании непредельных углеводородов менее 0,2 и содержании СО2 О, l количество метана достигает 2,2%.

Формула изобретения

1. Вакуумная шахтная печь для химикотермической обработки инструмента, содержащая футерованную камеру с размещенным в ней муфелем и крышку с экранами, устройство подачи карбюризатора в виде расположенного на крышке иголь= чатого клапана, патрубка подачи и коаксиально установленных полых экрановраспылителей, один из которых конусный, а другой — в виде усеченного конуса с отверстием, систему вакуумирования с вакуумвыводом, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества обработки путем уменьшения сажеобразования на стенках муфеля и инструмента и повышения равномерности диффузионного слоя, экраны-распылители установлены основанием, направленным к патрубку подачи карбюризатора, вакуум-вывод выполнен в виде расположенного в донной части муфеля перфорированного кольца с патрубком, закрепленным в крышке, а патрубок подачи карбюризатора размещен коаксиально во внутреннем экране-распылителе, при этом конусн ый экран-расп ылител ь установлен снаружи, 2. Печь по и. 1, отличающаяся тем, что патрубок подачи карбюризатора и экраны-распылители выполнены из никелевого сплава.

1716276

Составитель В.Тарасов

Редактор Л.Веселовская Техред М.Моргентал Корректор H.påâñêàÿ

Заказ 601 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина,.101