了解内渗和低压渗碳过程中使用的设备

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在前面的专栏中,我已经解释了endo和低压渗碳工艺的一些基本特点,因此,对每一种工艺中使用的设备进行讨论可能是合适的。吸热气体、现场气体(如液化石油气和空气)和氮气-甲醇的大气渗碳利用一般用陶瓷纤维或绝缘耐火砖(IFB)绝缘的耐火衬里炉。这些炉属于“热壁”炉的大范畴;触碰时温暖或热的设备。95%的热处理是在这种设备中进行的。

真空炉,带水套的冷壁容器,需要一个能够被抽真空到压力接近0.0001的大气的腔室。美国当地的天气预报可能会报告以英寸或毫米汞柱为单位的气压。这意味着海平面上的大气压力可以表示为14.7 psi、30英寸汞柱和760毫米汞柱。一个正在发展的低气压天气系统可能报告为29英寸或735毫米汞柱。在公制单位中,压力的参考单位是bar,一bar =大气压,为了精确起见,1013毫巴等于一个大气压。

LPC正常工作的真空容器开始在大气压力,1013毫巴必须有一个真空泵抽走空气,只有0.1013毫巴,(99.9999%)的空气被抽走。用科学术语来说就是1 × 10-4毫巴。月球表面的大气压力是1 × 10-11毫巴。不要混淆大气压和重力;一些人认为,去除那么多空气将使部件在真空容器内漂浮。重力是使我们的脚保持在地面上的力量;大气压力使我们能够呼吸。

如上所述,IFB保温炉用于内渗碳。然而,采用LPC的真空炉主要是用只有两到三英寸的硬质石墨板或石墨毡绝缘的。由于氧气已经被移除了,石墨(碳)不会像它在空气中那样燃烧,由于压力很低,传热到钢容器壁也很低,但石墨绝缘的冷侧仍然很热,一般约400°F到700°F。因此,几乎所有的真空炉都有水冷的外壳。

商业真空炉在20世纪50年代末作为单室设备开始,有0.032英寸厚的钼金属热面和几英寸的陶瓷纤维绝缘,因为陶瓷纤维在气氛炉中使用,石墨绝缘还没有发明。现在由石墨制成的加热元件在1950年由钨或钼制成。真空炉继续发展,在保温热区和水冷外壳之间保留一个间隙。这个设计属性随后成为LPC中的维护问题。然后,在大约70年代中期,在努力复制整体淬火间歇气氛炉,多室真空炉开始出现。最初,真空炉主要用于退火和硬化小型高速工具,如钻头。

人们可能会想,为什么大气炉需要13½英寸的隔热层,而真空炉可以在高得多的温度下工作,却只需要几英寸。我推测,原因有两方面:

•第一个研发真空系统包括一个桌面安装的钟形罩和位于下面的真空泵,当有人有添加热量的想法时,最实用的解决方案是在罐子里面加热盒子,以及罐子和盒子之间的空间用于布线;
•随着真空炉的发展和冷却被添加到单室炉,以努力迫使冷却部件尽可能快,这就有必要减少储存在绝缘材料中的热量;solution-reduce厚度。在一定程度上,由于真空中的传热比在一个大气压下的传热小得多。没有双关。

在美国,除了少数几个地方以外,大气炉是用燃烧天然气的辐射“U”管加热的。真空炉设计用于传统的硬化和LPC由于热区/内室结构和由于较高的操作温度,通常有电阻加热石墨元素。真空实际上只有很少的气体分子,对跨越小空间产生电弧的高电压的电阻非常小,因此连接到加热元件的(二次)电力必须限制在80伏交流,60赫兹。LPC有乙炔气体,因此可能产生导电的烟尘(碳),必须将功率限制在24伏交流电。下个月,更多关于炉的建设和热处理设备的类型。