專利名稱：滲氮方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及滲氮處理方法和用于在熱處理爐中對(duì)工件進(jìn)行滲氮處理的滲氮處理裝置。
背景技術(shù)：
滲氮處理存在于其中由鋼材料所構(gòu)成的工件的表面被滲氮以形成氮化鐵(iron nitride)層的工藝中，這樣工件的表面被硬化。滲氮處理被廣泛地執(zhí)行。用于滲氮處理的方法包括其中等離子加熱通過(guò)輝光放電來(lái)執(zhí)行的等離子滲氮處理。
在這樣的處理的情況下，當(dāng)工件較冷時(shí)，輝光放電變得不穩(wěn)定。根據(jù)特定的情況，引起各種不方便，這樣導(dǎo)致弧光放電，以及工件表面的一部分被熔化，和/或者不可能施加任何均勻的滲氮處理。特別地，當(dāng)工件的溫度分布是非均勻時(shí)，不可能獲得滿意的產(chǎn)品，因?yàn)闈B氮的程度根據(jù)產(chǎn)品的位置而不同。
有鑒于上述，為了快速均勻地將工件加熱到可以穩(wěn)定地執(zhí)行滲氮處理的所需溫度上，這樣構(gòu)造的傳統(tǒng)技術(shù)是公知的諸如紅外加熱器或者石墨布加熱元件的加熱裝置圍繞工件安置，與輝光放電一起使用加熱裝置來(lái)加熱工件(例如參看日本專利公開(kāi)出版物No.52-82641和53-23836)。

發(fā)明內(nèi)容
但是，例如當(dāng)具有復(fù)雜形狀的多個(gè)工件在熱處理爐中同時(shí)加熱時(shí)，這就不可能在當(dāng)輝光放電和加熱裝置如在上述的傳統(tǒng)技術(shù)中簡(jiǎn)單一起使用時(shí)對(duì)工件獲得任何均勻的溫度分布。
即，由于輝光放電(glow discharge)所引起的熱基本被產(chǎn)生，這樣通過(guò)輝光放電所產(chǎn)生的氮離子與工件表面碰撞。但是，當(dāng)工件被加熱以不小于特定的溫度時(shí)，周圍的工件通過(guò)工件本身的輻射熱所加熱。因此，溫度之間的差異出現(xiàn)在設(shè)置靠近加熱裝置的區(qū)域和設(shè)置從加熱裝置分離的區(qū)域之間。如果較大數(shù)目的加熱裝置被安置在工件之間，這個(gè)問(wèn)題可以解決。但是，幾乎不可能構(gòu)造與諸如使用在不同種類和小量生產(chǎn)的生產(chǎn)線(加工車間類型生產(chǎn)或者柔性制造)相關(guān)的安置在工件之中適當(dāng)位置上的加熱裝置，其中需要對(duì)具有不同形狀的工件進(jìn)行滲氮處理。
本發(fā)明的通常的目的是提供一種滲氮處理方法以及其中工件被迅速均勻地加熱到可以執(zhí)行穩(wěn)定滲氮處理的溫度上的滲氮處理裝置，使得其可以在其中很少導(dǎo)致工件溫度分散的狀態(tài)中應(yīng)用滲氮處理。
本發(fā)明的主要目的是提供一種其中極其滿意的滲氮處理可以應(yīng)用到具有復(fù)雜形狀的大量工件的滲氮處理方法和滲氮處理裝置。
本發(fā)明的另外的目的是提供一種可以很容易應(yīng)用到許多類型的不同工件上的滲氮處理方法和滲氮處理裝置。
本發(fā)明的另外的目的是提供一種其中當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用到橫向類型熱處理爐時(shí)可以應(yīng)用滿意的滲氮處理的滲氮處理方法和滲氮處理裝置。
本發(fā)明的另外的目的是提供一種其中通過(guò)極精確地管理工件溫度而應(yīng)用極其滿意的滲氮處理的滲氮處理方法和滲氮處理裝置。
根據(jù)本發(fā)明，用于產(chǎn)生輝光放電的脈沖電壓被允許具有不小于1kHz的頻率。相應(yīng)地，其中電流被連續(xù)施加的時(shí)間周期不大于1ms，弧光放電的連續(xù)用較短檢測(cè)時(shí)間來(lái)避免。這樣，在到達(dá)任何弧痕(mark)出現(xiàn)的電壓之前可以保持關(guān)閉電流。因此，可以通過(guò)避免任何弧痕的出現(xiàn)而保持穩(wěn)定的輝光放電狀態(tài)，并且就可以在不損壞工件表面的情況下使得加熱有效。優(yōu)選地，檢測(cè)時(shí)間更短。因此，優(yōu)選地，例如，用于產(chǎn)生脈沖電壓的電源是操作在大約15kHz上的電源。工件通過(guò)輝光放電直接加熱。因此，本發(fā)明不依賴于諸如工件的形狀和工件的布置。特別地，就可以均勻地增加熱處理爐中的工件的溫度，即使在諸如其中諸如任何分散趨于根據(jù)渦流電流、離開(kāi)加熱元件的距離和工件的數(shù)目而變化的橫向類型熱處理爐的結(jié)構(gòu)的情況下。工件可以在其中均勻溫度分布通過(guò)使用輝光放電以及通過(guò)加熱元件所引起的加熱一起來(lái)保持的狀態(tài)下迅速加熱。結(jié)果，所有工件所需用于到達(dá)特定的溫度的時(shí)間周期較短。此外，也就可以縮短需要在特定溫度上保持工件的時(shí)間周期。
工件溫度在加熱的過(guò)程中被檢測(cè)，輝光放電的電流密度在溫度到達(dá)350℃之后減小。相應(yīng)地，就可以避免通過(guò)輝光放電加熱本身來(lái)的任何過(guò)多的輻射熱，就可以均勻地在熱處理爐中保持溫度分布，并且就可以避免溫度中的任何突然增加。結(jié)果，通過(guò)使用圍繞工件安置加熱元件進(jìn)一步從此溫度加熱工件時(shí)，就可以更為精確地將工件設(shè)置在所需的滲氮處理溫度上。
在這種情況下，如果工件的溫度超過(guò)了所需的滲氮處理溫度，就可能擔(dān)心在工件中形成任何不正常的微觀結(jié)構(gòu)。但是，在本發(fā)明中，由于輝光放電所引起的熱產(chǎn)生可以更為精確地調(diào)整。因此，工件可以設(shè)置在不會(huì)發(fā)生過(guò)輻射(overshoot)的較高溫度上，并且就可以縮短需要滲氮處理的時(shí)間周期。
優(yōu)選地，輝光放電的電流密度是0.05-7mA/cm2。如果電流密度小于0.05mA/cm2，那么輝光放電特別在較低的溫度上不穩(wěn)定，并且就不可能執(zhí)行均勻加熱。另一方面，如果電流密度大于7mA/cm2，那么將導(dǎo)致過(guò)渡到輝光放電，并且在工件中引起損傷。如果電流密度小于0.1mA/cm2，需要較長(zhǎng)的時(shí)間周期來(lái)升高溫度。此外，如果電流密度超過(guò)4mA/cm2，那么當(dāng)工件具有凸起等時(shí)例如在凸起上趨于產(chǎn)生離子碰撞，并且擔(dān)心加熱進(jìn)行到不正常。因此，優(yōu)選地，電流密度在0.1-4mA/cm2的范圍之內(nèi)。
此外，在本發(fā)明中，為了極準(zhǔn)確地檢測(cè)工件的溫度，而不使用任何接觸類型的溫度計(jì)，啞(dummy)工件被安置在熱處理爐中。啞工件的接觸溫度和輻射溫度被檢測(cè)，工件的輻射溫度被檢測(cè)。工件的輻射溫度基于啞工件的接觸溫度和輻射溫度之間的溫度差矯正以估計(jì)工件本身的溫度。當(dāng)加熱基于如上所述的工件溫度而控制時(shí)，所述加熱通過(guò)輝光放電和加熱元件而有效，那么工件溫度可以極準(zhǔn)確地管理，并且就可以執(zhí)行極滿意的滲氮處理。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例包括滲氮處理裝置的滲氮處理系統(tǒng)的示意布置；圖2是說(shuō)明作為滲氮處理的物體的工件和用于容納工件的料斗(magazine)；圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例橫向類型的熱處理爐和控制電路的布置；圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的滲氮處理方法的流程圖；以及圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例滲氮處理方法中的工件溫度、電流密度和加熱器輸出功率之間的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例包括滲氮處理裝置的滲氮處理系統(tǒng)10的示意布置。如圖2所示，多個(gè)作為工件的曲柄軸12以其中多個(gè)曲柄軸12用夾具14安置的料斗16的形式被供給到滲氮處理系統(tǒng)10，。
滲氮處理系統(tǒng)10包括洗滌機(jī)20，所述洗滌機(jī)20例如移除粘附到通過(guò)傳送器18所傳輸?shù)那S12的灰塵和油，從傳送器18接收被洗滌的曲柄軸12以將它們傳送到各工作臺(tái)的傳送器22，橫向類型熱處理爐24，所述橫向類型熱處理爐24沿著傳送器22被安置在多個(gè)工作臺(tái)上，以及冷卻箱25，所述冷卻箱25冷卻通過(guò)連接到傳送器22的終端端部的傳送器27所傳輸?shù)那S12。
圖13顯示了橫向類型熱處理爐24的布置和其被安置用于各工作臺(tái)的控制電路。
橫向類型熱處理爐24用于將等離子滲氮處理應(yīng)用到曲柄軸12的熱處理爐。橫向類型熱處理爐24被構(gòu)造為橫向類型。具有被安置的曲柄軸12的料斗16在水平的方向上被安置在橫向類型熱處理爐24中/之外。橫向類型熱處理爐24具有內(nèi)隔壁28和安置在基座26上的外隔壁30。
內(nèi)隔壁28形成涉及用于將曲柄軸12與夾具14一起容納的滲氮氛圍的滲氮處理室32。設(shè)置在內(nèi)隔壁28和外隔壁30之間的空間形成用于冷卻內(nèi)隔壁28的冷卻液體通道33以消除當(dāng)滲氮處理室的溫度被升高時(shí)消除熱輻射的任何影響并方便控制的冷卻液體通道33。
多個(gè)電加熱器34(加熱元件)沿著內(nèi)隔壁28和滲氮處理室32中的基座26所安置。具有等同于曲柄軸12的物理屬性的啞工件36被安置在滲氮處理室32中。啞工件36可以是曲柄軸12本身。
電學(xué)連接到料斗16的負(fù)電極38通過(guò)絕緣體40的輔助被安置用于基座26。此外，電學(xué)連接到啞工件36的負(fù)電極42通過(guò)絕緣體44的輔助被安置用于基座26。電極板45被安置在滲氮處理室32的電加熱器34的內(nèi)部。正電極46被連接到電極板45。施加具有不小于1kHz的脈沖電壓的放電電源單元48(輝光放電產(chǎn)生裝置)在負(fù)電極38、42和正電極46之間連接。加熱器電源單元50(加熱裝置)連接到電加熱器34。
滲氮處理室32安置有工件輻射溫度計(jì)52，用于檢測(cè)曲柄軸1 2的輻射溫度，用于檢測(cè)啞工件36的輻射溫度的啞工件輻射溫度計(jì)54，以及固定到用于檢測(cè)啞工件36的接觸溫度的啞工件36的熱電偶所構(gòu)成的啞工件接觸溫度計(jì)56。工件輻射溫度計(jì)52、啞工件輻射溫度計(jì)54和啞工件接觸溫度計(jì)56連接到溫度檢測(cè)單元58(溫度檢測(cè)裝置、溫度計(jì)算裝置)。溫度檢測(cè)單元58假定或者估計(jì)來(lái)自各所檢測(cè)的溫度數(shù)據(jù)的曲柄軸12的溫度。
抽吸容納在滲氮處理室32中的氣體以獲得所需的真空度的真空抽吸泵60通過(guò)閥62連接到滲氮處理室32。供給執(zhí)行等離子滲氮處理的氣體，諸如作為氮?dú)?、氫氣、氨氣和氬氣的混合氣體的滲氮處理氣體進(jìn)入滲氮處理室32的滲氮處理氣體供給單元64通過(guò)閥66連接到滲氮處理室32。用于供給冷卻液體的冷卻液體供給單元68通過(guò)閥70連接到冷卻液體通道33。所述系統(tǒng)被構(gòu)造，這樣供給到冷卻液體通道33的冷卻液體通過(guò)閥72可釋放到外部。
放電電源單元48、加熱器電源單元50、溫度檢測(cè)單元58、真空抽吸泵60、滲氮處理氣體供給單元64和冷卻液體供給單元68通過(guò)控制單元74所控制(控制裝置)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的滲氮處理系統(tǒng)10基本如上所述構(gòu)造。接著，其操作、功能和效果將根據(jù)如圖4所示的流程圖進(jìn)行說(shuō)明。
首先，如圖2所示，其中多個(gè)曲柄軸12被安置在夾具14中的料斗16被制備。料斗16通過(guò)使用傳送器18被放置在洗滌機(jī)20中以移除粘附到各曲柄軸的灰塵和油(步驟S1)。
接著，其中曲柄軸12被洗滌的料斗16通過(guò)使用傳送器22所傳輸以將料斗16引入到各橫向類型熱處理爐24的滲氮處理室32中(步驟S2)。在此布置中，橫向類型熱處理爐24是水平類型的。因此，與垂直類型相比具有下述優(yōu)點(diǎn)。即，保持曲柄軸12的多個(gè)料斗16可以很容易放置在滲氮處理室32中/之外。此外，滲氮處理系統(tǒng)10的布置可以被簡(jiǎn)化。此外，可以被立即處理的曲柄軸12的數(shù)目將很容易增加。相比而言，在垂直類型的情況下，熱處理室必須在向上的方向上具有較大的尺寸。
當(dāng)料斗16被引入到滲氮處理室32中時(shí)，夾具14的底部連接到負(fù)電極38，所述負(fù)電極38被安置用于基座26。具有與曲柄軸12相等同物理屬性的啞工件36被預(yù)先安置在滲氮處理室32中。
滲氮處理室32被設(shè)置以在將料斗16引入到滲氮處理室32中并緊密關(guān)閉橫向類型熱處理爐24之后被設(shè)置具有滲氮氛圍(步驟S3)。在此過(guò)程中，控制單元74被操作，這樣真空抽吸泵60被驅(qū)動(dòng)以抽吸容納在滲氮處理室32中的空氣直到到達(dá)預(yù)定的真空度，然后，滲氮處理氣體供給單元64被驅(qū)動(dòng)以將諸如氮?dú)狻錃?、氨氣和氬氣的混合氣體的滲氮處理氣體引入到滲氮處理室32中。
接著，冷卻液體供給單元68被驅(qū)動(dòng)以將冷卻液體供給到設(shè)置在內(nèi)分隔壁28和外分隔壁30之間的冷卻液體通道33中并開(kāi)始內(nèi)分隔壁28的壁表面的冷卻(步驟S4)。控制單元74設(shè)置具有15kHz頻率的脈沖電壓以及用于放電用電源單元48的電流密度2.5mA/cm2(步驟S5)。此外，控制單元74將加熱器電源單元50的輸出功率H設(shè)置到40％(步驟S6)。當(dāng)引入到滲氮處理室32中的曲柄軸12的電能(熱能)的量是160W/每1公斤，加熱器電源單元50在最大的輸出功率(100％)上操作。這樣，輸出功率H的40％是64W/kg。
在設(shè)置如上所述的處理?xiàng)l件之后，滲氮處理室32中的滲氮環(huán)境的加熱和滲氮處理開(kāi)始(步驟S7)。在此過(guò)程中，如圖5所示，當(dāng)曲柄軸12被引入時(shí)，各處理?xiàng)l件的設(shè)置被完成以驅(qū)動(dòng)放電用電源單元48和加熱器電源單元50(處理時(shí)間t0)，然后通過(guò)施加在負(fù)電極38和正電極46之間的脈沖電壓產(chǎn)生輝光放電。滲氮處理室32中的滲氮處理氣體通過(guò)輝光放電而離子化以相對(duì)曲柄軸12的表面碰撞。相應(yīng)地，曲柄軸12被加熱。此外，圍繞用于保持曲柄軸12的料斗16的外周被安置的電加熱器34產(chǎn)生熱，滲氮處理室32的滲氮氛圍通過(guò)熱產(chǎn)生所引起的輻射熱所加熱。輝光放電也在啞工件36的表面上所產(chǎn)生。因此，啞工件36也與相似的方式被加熱。
在此條件中，具有15kHz的脈沖頻率的電壓在負(fù)電極38、42以及正電極46之間施加。因此，其中沒(méi)有導(dǎo)致弧光放電的穩(wěn)定輝光放電狀態(tài)即使在其中滲氮氛圍溫度沒(méi)有充分增加到可以開(kāi)始溫度滲氮處理的溫度的狀態(tài)中也能被保持。即，其中電流被連續(xù)地施加的時(shí)間周期極短，弧光放電的繼續(xù)用較短的檢測(cè)時(shí)間停止。相應(yīng)地，電流在到達(dá)任何弧痕的出現(xiàn)的電壓之前被切斷。這就可以避免任何弧痕的出現(xiàn)，并保持穩(wěn)定的輝光放電狀態(tài)。因此，其中曲柄軸12由于弧光放電所損壞的任何條件不會(huì)出現(xiàn)。通過(guò)輝光放電所引起的加熱沒(méi)有通過(guò)輻射熱所導(dǎo)致而是通過(guò)由輝光放電所產(chǎn)生的氮離子或者氮自由基相對(duì)曲柄軸12的碰撞所導(dǎo)致。因此，當(dāng)溫度小于350℃時(shí)，那么任何影響很少通過(guò)曲柄軸12的輻射熱所施加，并且沒(méi)有通過(guò)曲柄軸12和安置彼此相鄰的曲柄軸12的位置關(guān)系施加影響。因此，曲柄軸12通過(guò)輝光放電所均勻地加熱。此外，滲氮處理室32的滲氮氛圍通過(guò)來(lái)自電加熱器34的輻射熱所加熱，所述電加熱器34沿著內(nèi)分隔壁28所安置并被設(shè)置以提供較低的功率輸出。因此，曲柄軸12在其中溫度分布被均勻地保持的狀態(tài)下被迅速地加熱到所需的穩(wěn)定滲氮處理溫度。
在溫度升高過(guò)程中，冷卻液體被供給到冷卻液體通道33。例如，當(dāng)內(nèi)隔壁28被冷卻并用冷卻液體保持在不大于100℃的溫度上時(shí)，就可以避免這樣的情況來(lái)自電加熱器34的輻射熱通過(guò)內(nèi)分隔壁28所反射以過(guò)度加熱安置在內(nèi)部的曲柄軸12。因此，就可以更為均勻地升高曲柄軸12的溫度。
另一方面，曲柄軸12的溫度通過(guò)使用安置在滲氮處理室32中的啞工件36的溫度和曲柄軸12的輻射溫度極精確地估計(jì)(步驟S8、S9)。
即，安置靠近曲柄軸12的工件輻射溫度計(jì)52檢測(cè)輻射溫度Trw作為從曲柄軸12所輻射的輻射熱的溫度。安置靠近啞工件36的啞工件輻射溫度計(jì)54檢測(cè)輻射溫度Trd作為從啞工件36所輻射的輻射熱的溫度。此外，固定到工件36的啞工件接觸溫度計(jì)56檢測(cè)啞工件36的正確接觸溫度Tcd。
相應(yīng)地，溫度檢測(cè)單元58將通過(guò)啞工件輻射溫度計(jì)54所檢測(cè)的啞工件36的輻射溫度Trd和通過(guò)啞工件接觸溫度計(jì)56所檢測(cè)的啞工件36的接觸溫度Tcd之間的差異確定為溫度矯正值ΔT以通過(guò)如下所述使用溫度矯正值ΔT來(lái)計(jì)算曲柄軸12的溫度TwTw＝Trw+ΔT當(dāng)曲柄軸12的溫度被如上所述計(jì)算時(shí)，就可以以非接觸的方式而沒(méi)有將諸如熱電偶的任何溫度計(jì)固定到曲柄軸12來(lái)極其準(zhǔn)確地估計(jì)曲柄軸12的溫度Tw。
接著，控制單元74執(zhí)行判斷通過(guò)溫度檢測(cè)單元58所估計(jì)的曲柄軸12的溫度Tw在滲氮處理室32的滲氮氛圍的加熱的過(guò)程中是否不小于400℃的過(guò)程(步驟S10)。在此過(guò)程中，如果曲柄軸12的溫度Tw不小于400℃，那么就不可能忽略曲柄軸12本身的熱輻射的影響，并且如果通過(guò)輝光放電如此繼續(xù)加熱時(shí)，擔(dān)心任何溫度不均勻性出現(xiàn)在曲柄軸12上。
相應(yīng)地，如果判斷曲柄軸12的溫度Tw達(dá)到400℃(處理時(shí)間t1)，那么控制單元74控制放電用電源單元48以降低將施加在負(fù)電極38和正電極46之間的輝光放電密度ρ至0.5mA/cm2(步驟S11)，并且加熱器電源單元50的輸出功率被升高到90％，即144kW\kg(步驟S12)。
在此過(guò)程中，當(dāng)電流密度ρ被降低到0.5mA/cm2時(shí)，那么就可以抑制這樣的情況輻射熱從通過(guò)輝光放電所加熱的曲柄軸12所輻射，并且就可以抑制任何突然的加熱，這否則將通過(guò)曲柄軸12的輝光放電所導(dǎo)致。當(dāng)加熱器電源單元50的輸出功率被升高到90％，就可以將曲柄軸12加熱到所需的滲氮處理溫度，在其中曲柄軸12的溫度分布被均勻保持的狀態(tài)中，所述溫度上沒(méi)有通過(guò)來(lái)自電加熱器34的輻射熱導(dǎo)致過(guò)燒。當(dāng)曲柄軸12的溫度通過(guò)使用放電用電源單元48和加熱器電源單元50所控制時(shí)，例如，優(yōu)選地執(zhí)行下述控制。即，電流密度ρ根據(jù)通過(guò)溫度檢測(cè)單元58所估計(jì)的曲柄軸12的溫度Tw從處理時(shí)間t1逐漸降低到處理時(shí)間t2，同時(shí)加熱器電源單元50的輸出功率從處理時(shí)間t1逐漸增加直到到達(dá)曲柄軸12的所需的滲氮處理溫度。
在曲柄軸12的溫度Tw到達(dá)570℃的所需滲氮處理溫度(步驟S13)時(shí)，控制單元74控制加熱器電源單元50以在570℃的滲氮處理溫度上保持曲柄軸12的溫度Tw(步驟S14)。在此過(guò)程中，滲氮處理根據(jù)氮離子和鐵離子的反應(yīng)在曲柄軸12的表面上進(jìn)行。
當(dāng)經(jīng)過(guò)預(yù)定的時(shí)間周期時(shí)，滲氮處理完成(步驟S15，處理時(shí)間t3)，然后曲柄軸12從橫向類型熱處理爐24與料斗16一起釋放(步驟S16)。從橫向類型熱處理爐24所適當(dāng)?shù)牧隙?6通過(guò)傳送器22所傳輸，并且料斗16被放置在冷卻箱25中以執(zhí)行冷卻處理(步驟S17)。此后，料斗16通過(guò)傳送器27的協(xié)助釋放到外部。
權(quán)利要求
1.一種在熱處理爐(24)中執(zhí)行對(duì)工件(12)的滲氮處理的滲氮處理方法，所述滲氮處理方法包括用于在所述熱處理爐(24)和所述工件(12)之間施加具有不小于1kHz的頻率上的預(yù)定電流密度的脈沖電壓的第一步驟以通過(guò)所產(chǎn)生的輝光放電加熱所述工件(12)；以及在所述工件(12)的溫度到達(dá)至少350℃之后減小所述脈沖電壓的所述電流密度的第二步驟，同時(shí)通過(guò)使用圍繞所述工件(12)安置的加熱元件(34)將所述工件(12)加熱到所需的滲氮處理溫度，其中所述滲氮處理通過(guò)所述輝光放電所產(chǎn)生的氮離子或者氮自由基所執(zhí)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滲氮處理方法，其特征在于所述工件(12)通過(guò)所述第一步驟中的所述輝光放電和所述加熱元件(34)所加熱；以及加熱在所述第二步驟中有效，這樣通過(guò)所述加熱元件(34)所產(chǎn)生的熱量比所述第一步驟中的更高。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滲氮處理方法，其特征在于所述脈沖電壓的所述電流密度在所述第二步驟中逐漸減小，同時(shí)所述工件(12)通過(guò)使用圍繞所述工件(12)所安置的所述加熱元件(34)逐漸加熱到所述滲氮處理溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滲氮處理方法，其特征在于所述滲氮處理溫度被保持以在所述工件(12)在所述第二步驟中到達(dá)所述所需的滲氮處理溫度之后執(zhí)行所述滲氮處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滲氮處理方法，其特征在于所述脈沖電壓的所述電流密度是0.05-7mA/cm2。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滲氮處理方法，其特征在于所述脈沖電壓的所述電流密度是0.1-4mA/cm2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滲氮處理方法，其特征在于所述工件(12)的所述溫度通過(guò)檢測(cè)安置在所述熱處理爐(24)中的啞工件(36)的輻射溫度和接觸溫度之間的溫度差異、檢測(cè)所述工件的輻射溫度以及用所述溫度差異矯正所述工件(12)的所述輻射溫度所確定。
8.一種用于對(duì)熱處理爐(24)中的工件(12)執(zhí)行滲氮處理的滲氮處理裝置，所述滲氮處理裝置包括輝光放電產(chǎn)生裝置(48)，其通過(guò)在所述熱處理爐(24)和所述工件(12)之間施加不小于1kHz的頻率的預(yù)定電流密度的脈沖電壓產(chǎn)生輝光放電；加熱裝置(50)，所述加熱裝置(50)通過(guò)使用安置在所述熱處理爐(24)中的加熱元件(34)加熱所述工件(12)；溫度檢測(cè)裝置(58)，所述溫度檢測(cè)裝置檢測(cè)所述工件(12)的溫度；以及控制裝置(74)，基于通過(guò)所述溫度檢測(cè)裝置(58)所檢測(cè)的所述工件(12)的所述溫度，所述控制裝置(74)控制通過(guò)所述輝光放電產(chǎn)生裝置(48)所起作用的所述輝光放電的所述電流密度，并控制所述加熱裝置(50)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的滲氮處理裝置，其特征在于，所述熱處理爐(24)包括滲氮處理室(32)，所述滲氮處理室(32)容納所述工件(12)并通過(guò)與所述工件(12)協(xié)作用于產(chǎn)生所述輝光放電的電極板(45)所圍繞；加熱室，所述加熱室包括所述加熱元件(34)，所述加熱元件圍繞所述電極板(45)的外周安置并通過(guò)隔壁(28)所圍繞；以及冷卻裝置(33)，所述冷卻裝置(33)圍繞所述隔壁(28)的外周安置并且用于冷卻所述隔壁(28)的冷卻液體被供給到所述冷卻裝置(33)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的滲氮處理裝置，其特征在于，所述溫度檢測(cè)裝置(58)包括啞工件輻射溫度計(jì)(54)，所述啞工件輻射溫度計(jì)(54)檢測(cè)安置在所述熱處理爐(24)中的啞工件(36)的輻射溫度；啞工件接觸溫度計(jì)(56)，所述啞工件接觸溫度計(jì)(56)檢測(cè)所述啞工件(36)的接觸溫度；檢測(cè)所述工件(12)的輻射溫度的工件輻射溫度計(jì)(52)；以及工件溫度計(jì)算裝置(58)，所述工件溫度計(jì)算裝置(58)通過(guò)計(jì)算所述輻射溫度和所述啞工件(36)的所述接觸溫度之間的溫度差異計(jì)算所述工件的所述溫度并用所述溫度差異矯正所述工件的所述輻射溫度。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的滲氮處理裝置，其特征在，所述熱處理爐(24)是橫向類型熱處理爐。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的滲氮處理裝置，其特征在，所述工件(12)是曲柄軸。
全文摘要
具有頻率15kHz的脈沖電壓從放電電源單元(48)在2.5mA/cm2的電流密度上施加到曲柄軸(12)和電極板(45)之間，以產(chǎn)生輝光放電，電加熱器(34)在40％的輸出功率(64kW/kg)上被驅(qū)動(dòng)以將曲柄軸(12)加熱到400℃，然后在輝光放電的電流密度設(shè)置在0.5mA/cm
文檔編號(hào)C23C8/36GK1826422SQ20048001628
公開(kāi)日2006年8月30日 申請(qǐng)日期2004年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月13日
發(fā)明者竹內(nèi)豐, 唐澤均, 小島秀男 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社