CN106103786A - 渗碳装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的渗碳装置是对被处理物实施渗碳处理的渗碳装置，具备：炉体(1)；隔热容器(2)，设置在所述炉体内；炉床(3)，设置在所述隔热容器内，载置所述被处理物；热源(6)，设置在所述隔热容器内，所述炉床的主要零件、所述热源以及所述隔热容器的至少表面由陶瓷材料形成。

Description

渗碳装置
技术领域
本发明涉及渗碳装置。
本申请基于2014年4月23日在日本申请的特愿2014－089207号主张优先权，在此引用其内容。
背景技术
在下述专利文献1中，公开了渗碳装置的一种形式即真空渗碳炉。在该真空渗碳炉中，在炉体的内部以包围工件(被处理物)的方式设置陶瓷制的隔热材料。此外，在炉体内的下部设置载置作为渗碳对象物的工件的炉床，从炉体内的上部直到工件的左右侧方设置陶瓷制的辐射管(热源)。在这样的真空渗碳炉中，通过向炉体内供给作为渗碳气体的烃类气体，并且使炉体内处于500～600℃的高温环境下，使渗碳气体热分解得到的碳渗入(渗碳)到工件的表面上。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开2006－112770号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
然而，因为炉体内的隔热材料以及辐射管形状比较简单，所以由陶瓷制成。另一方面，炉床形状比较复杂，因此考虑到加工性、一般由金属制成。即，在以往的渗碳装置中，因为炉体内的零件由不同的材料构成，所以零件的耐久性(使用寿命)因材料不同而不同，因此零件的维护周期因材料不同而不同。
但是，像这样地若零件的维护周期因材料不同而不同，则维护计划会变得烦杂，所以在使用方便的方面有问题。从使渗碳装置运转而进行各种工件的处理的使用者来看，为了尽可能提高渗碳装置的运转率，强烈希望使维护简便。
本发明鉴于上述的问题而提出，目的在于提供比以往维护简便的渗碳装置。
用于解决技术问题的方案
本发明的第一方案为对被处理物实施渗碳处理的渗碳装置，具备炉体、隔热容器、炉床和热源，所述隔热容器设置在所述炉体内，所述炉床设置在所述隔热容器内，载置所述被处理物，所述热源设置在所述隔热容器内，所述炉床的主要零件、所述热源以及所述隔热容器的至少表面由陶瓷材料形成。
本发明的第二方案，在上述第一方案的渗碳装置中，所述炉床具备以下部件作为所述主要零件：陶瓷制的承托部件，直接载置所述被处理物；陶瓷制的脚部件，以贯通所述隔热容器的方式设置，一端连接在所述承托部件上，并且另一端连接在所述炉体上；所述脚部件形成为中空，在内部填充有由陶瓷材料构成的纤维部件。
本发明的第三方案，在上述第二方案的渗碳装置中，所述脚部件相对于所述炉体拆装自如地连接。
本发明的第四方案，在上述第二或第三方案的渗碳装置中，所述脚部件隔着密闭空间而与所述炉体对置。
本发明的第五方案，在上述第二～第四的任一方案的渗碳装置中，所述承托部件相对于所述脚部件拆装自如地连接。
本发明的第六方案，在上述第五方案的渗碳装置中，锁止销***分别设置于所述承托部件和所述脚部件的贯通孔，使得所述承托部件和所述脚部件连接。
发明效果
根据本发明，因为热源、隔热材料以及炉床的至少表面由陶瓷材料形成，所以能够提供比以往维护简便的渗碳装置。
附图说明
图1是示出本发明的一实施方式的渗碳装置的整体构成的纵剖视图。
图2是本发明的一实施方式的渗碳装置的主视图。
图3是图1中的A-A线剖视图。
图4是本发明的一实施方式的渗碳装置中的炉床的局部放大图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的一实施方式进行说明。
如图1所示，本实施方式的渗碳装置具备：腔1(炉体)、隔热容器2、炉床3、多个渗碳气体导入管4、渗碳气体供给源5、多个加热器6、排气管7、排气泵8、一对搅拌叶片9、一对搅拌电机10以及多个热电偶11等。
如图1以及图2所示，腔1是长方体形状的主体容器，在一侧面上设置有隔热门1a。该隔热门1a是用于使被处理物X在腔1内出入的开关门。隔热门1a被垂直地立设，并且通过在垂直方向(上下方向)上滑动使腔1内部相对于外部开放或者关闭。此外，因为该隔热门1a在内侧设置有隔热材料，所以兼具隔热性能。
如图1以及图3所示，隔热容器2为设置在腔1内的长方体形状的容器，由具有规定的隔热性能的隔热材料(陶瓷材料)形成。这样的隔热容器2的内部空间是收容被处理物X并实施渗碳处理的渗碳室S。在渗碳室S中，经由隔热门1a搬入被处理物X(渗碳对象物)。另外，在本实施方式中，将与隔热门1a平行的水平方向作为腔1(渗碳室S)的宽度方向，将与隔热门1a垂直的水平方向作为腔1(渗碳室S)的深度方向。
炉床3是本实施方式的渗碳装置的最具特征的构成元件，如图1以及图3所示，配备在隔热容器2的内侧且下部。该炉床3是载置经由隔热门1a从外部搬入的被处理物X的载置台，主要零件由矾土等的陶瓷材料形成。即，炉床3的主要零件是陶瓷制的部件。
若除了图1以及图3之外还参照图4更详细地进行说明，则炉床3具备：承托部件3a、脚部件3b、纤维部件3c、支撑部件3d、台座部件3e以及锁止销3f。另外，这些各部件如图1以及图3所示地设置有多个。此外，承托部件3a以及脚部件3b是炉床3的主要零件。
承托部件3a是与被处理物X抵接的方棒状的部件，由矾土等的陶瓷材料形成。该承托部件3a在渗碳室S的深度方向(水平方向)上延伸，并且在渗碳室S的宽度方向(水平方向)上隔开规定间隔而设置有3列。此外，如图1所示，承托部件3a在深度方向上连接有3根。即，在该炉床3中，承托部件3a在深度方向以及宽度方向都各自排列有3根(合计9根)。
脚部件3b是长度方向被设定为垂直方向(上下方向)的方棒状的部件，由矾土等的陶瓷材料形成。该脚部件3b贯通隔热容器2，上端与承托部件3a抵接，并且下端与台座部件3e抵接。该脚部件3b以与承托部件3a的各端部抵接的方式在承托部件3a的各列上设置有4根。此外，该脚部件3b是中空状的方棒，在内部填充有纤维部件3c。该纤维部件3c由玻璃等的陶瓷材料构成的纤维集束而形成。
支撑部件3d是焊接固定在腔1的内表面上、并且形成朝向上方开口的矩形开口3g的金属部件。矩形开口3g形成为与脚部件3b的下端插拔自如地嵌合的形状。即，在该炉床3中，作为主要零件的承托部件3a以及脚部件3b相对于腔1拆装自如地设置。
台座部件3e是在矩形开口3g内焊接固定在从腔1的内表面离开规定尺寸的位置上的矩形的板状部件(金属部件)。即，在该炉床3中，由腔1的内表面、支撑部件3d以及台座部件3e形成密闭空间M。因此，脚部件3b隔着密闭空间M而与腔1的内表面对置。
锁止销3f是使承托部件3a和脚部件3b卡合的细线状部件。如图4所示，在承托部件3a的下侧的中央形成有矩形凸部3h，在脚部件3b的上端形成有与矩形凸部3h嵌合的矩形凹部3i。此外，在矩形凸部3h以及矩形凹部3i中，在相互配合的位置上形成有贯通孔3j。通过将锁止销3f插通在该贯通孔3j中，使承托部件3a和脚部件3b卡合。
贯通孔3j的大小比锁止销3f的粗细稍微大一些。
由此，承托部件3a和脚部件3b并不是机械地稳固卡合，而是在具有一定程度游隙的状态、即能够相互移动的状态下卡合。另外，这样的锁止销3f是由在高温环境下机械特性也不会相对地降低的钼(Mo)等的金属形成的。
多个渗碳气体导入管4是为了将乙炔等的渗碳气体导入渗碳室S内的管路，前端在渗碳室S内开口，并且后端与渗碳气体供给源5连通。
渗碳气体供给源5使规定流量的渗碳气体向渗碳气体导入管4排出。即，向渗碳室S内供给由渗碳气体供给源5设定了流量的渗碳气体。
如图3所示，多个加热器6是在水平方向上延伸的棒状的热源，以规定间隔地设置在隔热容器2的内侧的上部以及下部。这些多个加热器6通过在陶瓷制的直管的内部上收纳棒状的发热体而形成，将渗碳室S内的被处理物X加热到规定温度(加热温度)。另外，该加热温度或加热时间等的加热条件基于渗碳处理的目的或被处理物X的材质等而被适当设定。
排气管7是一端在渗碳室S内开口、另一端连接在排气泵8的抽吸口上的管路。排气泵8经由排气管7将渗碳室S内的气体(渗碳气体、或渗碳气体热分解后的热分解气体等)排气至渗碳室S外。排气泵8的排气量根据渗碳处理的目的或被处理物X的材质等而被适当设定。
一对搅拌叶片9以旋转轴方向与垂直方向(上下方向)一致的方式被设置在隔热容器2的内侧的上部(比加热器6靠近被处理物X的位置)。该搅拌叶片9通过由搅拌电机10驱动而搅拌渗碳室S内的气体。一对搅拌电机10是以输出轴与垂直方向(上下方向)一致的方式设置在腔1的上部的旋转驱动源。搅拌电机10的输出轴以不损害腔1的气密性(密封性)的方式相对于位于腔1内的搅拌叶片9的旋转轴轴结合。
如图3所示，多个热电偶11在渗碳室S内以包围被处理物X的方式被离散配置。热电偶11检测与被处理物X的表面温度相同的渗碳室S内的环境温度，将检测结果输出到控制面板。
虽然图1～图4未示出，但本实施方式的渗碳装置具备专用的控制面板(控制装置)。该控制面板具备：使用者设定输入渗碳处理中的各种条件的操作部；基于在内部预先存储的控制程序控制渗碳气体供给源5、加热器6以及排气泵8等的各驱动部，由此基于设定信息以及热电偶11的检测温度对被处理物X执行渗碳处理的控制部。
接下来，对这样地构成的渗碳装置的动作(渗碳处理方法)详细地进行说明。另外，该渗碳装置的动作主要由控制面板基于设定信息以及热电偶11的检测温度来执行。
被处理物X在隔热门1a开放的状态下由外部的输送装置载置在炉床3上。此时，被处理物X以被收纳在料筐或托盘等的收纳容器内的状态载置在炉床3上。而且，关闭隔热门1a使渗碳室S内成为密闭空间。
若通过排气泵8工作而将渗碳室S内的空气排气到外部，使渗碳室S内的环境(被处理物X的周围环境)减压到规定的真空状态(压力状态)，则加热器6工作而将被处理物X的表面温度加热到规定温度(渗碳温度)。另外，在该被处理物X加热时，排气泵8暂时停止工作。因此，基于热电偶11的检测结果控制加热器6，使得被处理物X的表面温度在温度恒定的压力环境下花费一定时间逐渐地上升而到达至渗碳温度。
被处理物X的表面温度在渗碳温度下为稳定的状态，渗碳气体供给源5工作，由此将规定流量的渗碳气体经由各渗碳气体导入管4连续地导入至渗碳室S内。另一方面，排气泵8以与渗碳气体供给源5的工作呼应的方式再次开始工作，将渗碳室S内的气体经由各排气管7排气到外部。
通过渗碳气体供给源5以及排气泵8的同时工作，使渗碳室S内的真空度(压力)维持在规定压力(渗碳压力)。即，通过维持从各渗碳气体导入管4向渗碳室S内连续地导入的渗碳气体的导入量和经由各排气管7从渗碳室S内向外部排气的气体的排出量的平衡，使渗碳室S内的压力维持在规定的渗碳压力。
而且，通过使渗碳压力被维持的状态持续规定的时间(渗碳时间)，渗碳气体热分解而产生的碳原子(C)从被处理物X的表面逐渐地渗入被处理物X内。其结果，在被处理物X的表面附近形成规定深度(渗碳深度)的渗碳层。即，被处理物X的渗碳深度主要由渗碳时间控制。
此处，作为渗碳气体，除了乙炔(C2H2)外，一般使用甲烷(CH4)等的烃。若这样的渗碳气体热分解，则会生成碳原子(C)和氢气(H2)。而且，碳原子(C)在被处理物X的渗碳中发挥作用，氢气(H2)作为剩余气体从排气管7向渗碳室S外排气，因为碳原子(C)以及氢气(H2)在渗碳温度下示出强的活性，所以会使渗碳室S内的各部件劣化。此外，渗碳室S内的各部件通过暴露在500℃以上的渗碳温度中也会劣化。
特别容易劣化的部件是位于被处理物X的附近的炉床3，尤其是作为主要零件的承托部件3a以及脚部件3b。而且，这样的炉床3的主要零件是维护时被更换的更换零件。对于这样的渗碳装置的更换零件，在以往的渗碳装置中，因为炉床的主要零件是由金属材料(耐热钢等)形成的，所以与由陶瓷材料形成的隔热容器等其他更换零件相比，劣化的进行程度不同。
与之相对，在本实施方式的渗碳装置中，因为使得炉床3的主要零件(承托部件3a以及脚部件3b)与隔热容器2等其他的更换零件同样地由陶瓷材料形成，所以能够使炉床3上的主要零件的更换时期与其他的更换零件的更换时期为大致同一时期。因此，根据本实施方式的渗碳装置，能够比以往简便地进行维护。
此外，因为在本实施方式中的炉床3上，脚部件3b相对于腔1拆装自如地构成，所以更换脚部件3b时的操作性良好。此外，因为通过拔出锁止销3f能够使承托部件3a和脚部件3b容易地分离，所以承托部件3a以及脚部件3b的维护性良好。
此外，本实施方式中的炉床3，脚部件3b的下端并不是直接抵接在腔1的内表面上，而是以隔着作为隔热空间起作用的密闭空间M的状态与腔1的内表面对置。因此，能够抑制渗碳室S内的热量经由脚部件3b以及腔1向外部逃散。
此外，因为脚部件3b被形成为中空，且在内部填充有由陶瓷材料构成的纤维部件3c，所以与脚部件3b被实心地形成的情况相比，能够抑制脚部件3b的热传导。由此也能够抑制渗碳室S内的热量经由脚部件3b以及腔1向外部逃散。
另外，本发明并不受上述实施方式限定，例如能够考虑如下的变形例。
(1)在上述实施方式中，虽然将炉床3的主要零件(承托部件3a以及脚部件3b)作为整体而利用陶瓷材料形成，但本发明并不限定于此。也可以是将炉床3的主要零件的至少表面由陶瓷材料构成。例如，能够考虑通过在由金属材料构成的主体金属的表面上实施陶瓷喷涂，仅使炉床3的主要零件的表面为陶瓷材料。
(2)在上述实施方式中，虽然对位于隔热容器2的内侧且位于被处理物X的上方的一对搅拌叶片9没有特别地限定材料，但优选是由陶瓷材料构成。因为一对搅拌叶片9也被置于与炉床3的主要零件大致同样的环境下，所以通过由陶瓷材料构成，能够使更换时期与炉床3的主要零件相同。另外，对于一对搅拌叶片9以及一对搅拌电机10，并不一定是必要的，也可以删除。
(3)在上述实施方式中，虽然承托部件3a在渗碳室S的宽度方向上设置有3列，但本发明并不限定于此。也可以将承托部件3a设置为隔开了规定间隔的2列。此外，虽然在渗碳室S的深度方向上设置了3根承托部件3a，但也可以代之以设置1根长条的承托部件3a。
(4)虽然在上述实施方式中没有具体地限定渗碳条件，但该渗碳条件能够根据渗碳的目的或被处理物X的材质等改变。但是，在将乙炔作为渗碳气体使用的情况下，优选是使渗碳压力为1kPa以下、且使渗碳温度为1000℃附近。
工业实用性
根据本发明，能够提供比以往维护简便的渗碳装置。
附图标记说明
1 腔(炉体)
2 隔热容器
3 炉床
3a 承托部件
3b 脚部件
3c 纤维部件
3d 支撑部件
3e 台座部件
3f 锁止销
4 渗碳气体导入管
5 渗碳气体供给源
6 加热器
7 排气管
8 排气泵
9 搅拌叶片
10 搅拌电机
11 热电偶
M 密闭空间
X 被处理物
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种渗碳装置，对被处理物实施渗碳处理，其特征在于，
具备：
炉体；
隔热容器，设置在所述炉体内；
炉床，设置在所述隔热容器内，载置所述被处理物；
热源，设置在所述隔热容器内，
所述炉床的主要零件、所述热源以及所述隔热容器的至少表面由陶瓷材料形成，
所述炉床具备以下部件作为所述主要零件：
陶瓷制的承托部件，直接载置所述被处理物；
陶瓷制的脚部件，以贯通所述隔热容器的方式设置，一端连接在所述承托部件上，并且另一端连接在所述炉体上；
所述脚部件形成为中空，在内部填充有由陶瓷材料构成的纤维部件。
2.如权利要求1所述的渗碳装置，其特征在于，所述脚部件相对于所述炉体拆装自如地连接。
3.如权利要求1所述的渗碳装置，其特征在于，所述脚部件隔着密闭空间而与所述炉体对置。
4.如权利要求2所述的渗碳装置，其特征在于，所述脚部件隔着密闭空间而与所述炉体对置。
5.如权利要求1、2～4的任一项所述的渗碳装置，其特征在于，所述承托部件相对于所述脚部件拆装自如地连接。
6.如权利要求5所述的渗碳装置，其特征在于，锁止销***分别设置于所述承托部件和所述脚部件的贯通孔，使得所述承托部件和所述脚部件连接。

Claims (7)

1.一种渗碳装置，对被处理物实施渗碳处理，
具备：
炉体；
隔热容器，设置在所述炉体内；
炉床，设置在所述隔热容器内，载置所述被处理物；
热源，设置在所述隔热容器内，
所述炉床的主要零件、所述热源以及所述隔热容器的至少表面由陶瓷材料形成。
2.如权利要求1所述的渗碳装置，其特征在于，所述炉床具备以下部件作为所述主要零件：
陶瓷制的承托部件，直接载置所述被处理物；
陶瓷制的脚部件，以贯通所述隔热容器的方式设置，一端连接在所述承托部件上，并且另一端连接在所述炉体上；
所述脚部件形成为中空，在内部填充有由陶瓷材料构成的纤维部件。
3.如权利要求2所述的渗碳装置，其特征在于，所述脚部件相对于所述炉体拆装自如地连接。
4.如权利要求2所述的渗碳装置，其特征在于，所述脚部件隔着密闭空间而与所述炉体对置。
5.如权利要求3所述的渗碳装置，其特征在于，所述脚部件隔着密闭空间而与所述炉体对置。
6.如权利要求2～5的任一项所述的渗碳装置，其特征在于，所述承托部件相对于所述脚部件拆装自如地连接。
7.如权利要求6所述的渗碳装置，其特征在于，锁止销***分别设置于所述承托部件和所述脚部件的贯通孔，使得所述承托部件和所述脚部件连接。
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