УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБЫ Российский патент 1998 года по МПК C23C8/36 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к химико-термической обработке в тлеющем разряде, и может быть использовано в машиностроении.

Известно устройство для ионного азотирования полых стальных деталей, содержащее центральный полый анод для подачи газовой азотирующей смеси, имеющее отверстия, расположенные в шахматном порядке по всей его длине. Анод вводится в полую деталь, расположенную в камере, в которой создается пониженное регулируемое давление, при этом профиль анода соответствует внутреннему профилю обрабатываемой детали, располагаясь с зазором относительно нее [1]
Недостатком этой конструкции является невозможность получения азотированного слоя только на внутренней поверхности изделия.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для обработки внутренней поверхности трубы, например азотирования, которое содержит корпус с установленной в нем трубой-катодом, по оси которой установлен электрод-анод. Устройство имеет также источник питания, соединенный с анодом и катодом и крышки со штуцерами для подачи газа на одном торце трубы и для откачки газа на другом конце [2]
Недостатком известного устройства является сложность герметизации обрабатываемой трубы в корпусе устройства и большая трудоемкость в работе, связанная с установкой и извлечением трубы из корпуса.

Задачей разработки предложенного устройства являлось получение технического результата, заключающегося в снижении трудоемкости, уменьшении времени азотирования и обеспечении герметизации обрабатываемой трубы.

Указанный технический результат достигается тем, что предложено устройство, содержащее трубу-катод с помещенным в ней по оси изолированным электродом-анодом, источник питания, соединенный с анодом и катодом, а также герметично присоединенные непосредственно к трубе через вакуумные уплотнения водоохлаждаемые фланцы и изоляторы крышки со штуцерами для подачи газа с одной стороны трубы и для откачки газа с другой стороны. Кроме того, для нагрева трубы и поддержания необходимой заданной температуры, труба помещена в термостат.

Предложенное устройство поясняется чертежом.

Устройство содержит трубу 1, к которой через вакуумные уплотнения 2 плотно присоединены водоохлаждаемые фланцы 3, содержащие полости 4 для охлаждающей воды, затем изоляторы 5. Полости 4 для охлаждающей воды предназначены для защиты вакуумных уплотнений 2 от нагрева.

В трубе 1 установлен изолированный центральный электрод 6, зафиксированный с помощью гаек 7. К изоляторам 5 с одной стороны трубы 1 через вакуумное уплотнение 2 присоединена крышка 8 со штуцером 9 для откачки вакуума, а с другой стороны трубы 1 крышка 10 со штуцером 11 подачи газа в рабочий объем 12. Труба 1 помещена в термостат 13. Источник питания 14 отрицательным полюсом подключен к трубе 1, а положительным к центральному электроду 6 через шину 15.

Устройство для азотирования внутренней поверхности трубы работает следующим образом.

Рабочий объем 12 вакуумируют через штуцер 9, затем в него через штуцер 11 напускают рабочий (азотосодержащий) газ до давления 0,1-1 мм рт.ст.

После включения источника питания 14 между центральным электродом 6 и трубой 1 зажигают тлеющий разряд, причем труба 1 является катодом.

После катодной очистки давление в рабочем объеме повышают до 1-10 мм рт. ст. проводят нагрев трубы 1 и изотермическую выдержку, причем температуру трубы регулируют, меняя ток источника питания 14. Для выравнивания температуры по длине трубы 1 применяют термостат 13, выполненный из теплоизолирующего материала. В результате воздействия потока ионов на внутреннюю поверхность трубы 1 происходит интенсивное диффузное насыщение ее азотом. Наружная поверхность трубы 1 воздействию ионизированного газа не подвергается и азотированный слой на ней не образуется.

Предложенное устройство позволяет получать качественный азотированный слой на всей внутренней поверхности деталей типа "труба" без создания специальных камер для азотирования, что снижает трудоемкость. Время азотирования уменьшается примерно в 5 раз.

Устройство азотирования внутренней поверхности труб. Область использования - химико-термическая обработка в тлеющем разряде в машиностроении. Устройство включает трубу Т1, являющуюся катодом, помещенный в нее изолированный электрод Э5 - анод и источник питания 13, соединенный с катодом и анодом. Т1 закрыта крышками 7 со штуцером 8 для откачки вакуума и штуцером 10 подачи газа в рабочий объем 11. Т1 помещена в термостат 12. Источник питания 13 отрицательным полюсом подключен к Т1, а положительным Э5 через шину 14. Процесс азотирования включает нагрев Т, пропускание через нее азотсодержащего газа, при этом в Т помещают Э, центрируют его, Т герметизируют, затем вакуумируют, зажигают в ней тлеющий разряд, проводят катодную очистку внутренней поверхности Т, затем Т нагревают до температуры азотирования и проводят выдержку в течение 1-12 часов. 1 ил.

Устройство для обработки внутренней поверхности трубы, например азотирования, содержащее трубу-катод с помещенным в ней по оси изолированным электродом-анодом, источник питания, соединенный с анодом и катодом и расположенные по торцам трубы-катода крышки со штуцерами для подачи газа на одной крышке и для откачки его на другой, отличающееся тем, что крышки герметично присоединены через вакуумные уплотнения водоохлаждаемых фланцев и изоляторов непосредственно к трубе, при этом труба помещена в термостат.