一种轴类材料用合金氮化钢制造装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及氮化炉技术领域，具体为一种轴类材料用合金氮化钢制造装置及其制造方法。

背景技术

氮化炉是具有氮化处理的设备，具有处理温度低，时间短，工件变形小的特点，具有高疲劳极限和良好的耐磨性。氮化处理是指一种在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。经氮化处理的制品具有优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高温的特性。

工件在氮化处理过后，由于氮化炉较为封闭，导致其清理较为不便，目前已公开的专利如下：如CN210529026U号专利，公开了具体为一种不锈钢零件的气体软氮化装置，所述转动杆的左侧开设有凹槽，所述凹槽的内部固定安装有卡簧，所述卡簧的左侧固定安装有延伸至卡槽内部的卡头，所述转动盘的左侧开设有延伸至卡槽内部的通孔，所述通孔的内部活动安装有延伸至卡槽内部的挤压杆，按压挤压杆后可将卡头推出卡槽，然后即可将顶板正常抬起，转动杆会退出限位槽，从而便于取出转动杆，最终达到了内部便于清理的目的，但是在转动杆转动时仅靠弹簧作用对卡头进行支撑，从而对转动杆进行限位，效果不理想，在对转动杆拆卸时不方便，同时需要先对氮化炉内的氮气排出至氮化炉外部再进行对炉体清理，排出的氮气会污染环境，同时由于使用后氮气中存在残渣，无法对其进行重复利用，从而造成了资源的浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轴类材料用合金氮化钢制造装置及其制造方法，以解决上述背景技术中提出的现有的氮化炉不便清理，氮气中存在杂质，无法对其进行重复利用，从而造成了资源的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种轴类材料用合金氮化钢制造装置，包括炉体、升降机构、限位机构、过滤箱和收集箱，所述炉体的顶部活动连接有顶盖，所述顶盖的中部开设有通孔，所述炉体的内部活动安装有延伸至炉体上方的转动轴，升降机构设置在炉体的右侧，限位机构设置炉体的上方，所述过滤箱设置在炉体的左侧，所述收集箱固定在过滤箱的上表面，所述炉体的左侧从上至下依次固定有三个固定板，所述升降装置包括气缸，所述气缸固定在靠近炉体底部的固定板的上表面，所述气缸的输出端固定有连接杆，所述连接杆远离气缸的一端依次贯穿另外两个固定板的中部并延伸至炉体的上方，所述连接杆位于炉体上方的一端上表面固定有升降板，所述升降板的下方且位于炉体的正上方设置有转动盘，所述转动盘的中部外侧面套设有轴承，且轴承的内圈与转动盘相固定，所述转动盘的下表面中部开设有插槽，所述插槽的左右内壁相对应的位置均开设有空腔，所述空腔与插槽相连通，限位机构设置在空腔的内部，所述转动轴的顶部贯穿顶盖上的通孔并延伸至插槽的内部；

限位机构设置有两个，两个限位机构均包括斜块，两个所述斜块的非斜面一侧中部均固定有导向柱，所述导向柱远离斜块的一端下表面固定有第二连接柱，所述第二连接柱的右侧与空腔的内壁之间固定有弹簧，所述第二连接柱的底部固定有第三连接柱，所述第三连接柱靠近插槽的一侧固定有第一齿轮条，所述第一齿轮条的上方啮合连接有齿轮，所述齿轮的上方啮合连接有第二齿轮条，所述第二齿轮条靠近插槽的一侧固定有限位块，所述限位块远离第二齿轮条的一端贯穿空腔并延伸至插槽内；

所述过滤箱的上表面且位于收集箱的左右两侧中部分别固定有抽气泵和水泵，所述过滤箱的内部且靠近进气管的一侧固定有过滤板。

优选的，所述转动轴的顶端两侧均开设有与斜块相适配的斜槽，且斜槽的下方开设有与限位块相滑动连接的卡槽，所述转动轴的外部且位于炉体的内部固定安装有转动框，所述转动框靠近炉体的内壁一侧固定有刷头。

优选的，所述升降板远离连接杆的一端上表面固定有正反转电机，所述正反转电机的输出端通过转轴贯穿升降板并与转动盘的上表面中部固定。

优选的，所述转动盘的两侧且位于升降板的下表面均固定有第一连接板，所述第一连接板的底部与顶盖相固定，两个所述第一连接板相互靠近的一端均通过第一连接柱与轴承的外圈固定。

优选的，所述炉体的下端左侧固定有第一排气管，所述过滤箱的右侧下端通过进气管与第一排气管相固定。

优选的，所述抽气泵的吸气端通过气管与过滤箱连通，所述抽气泵的排气端通过气管与收集箱连通，所述收集箱的右侧上端通过第二排气管与炉体上端的内部连通。

优选的，所述水泵的出水端固定有三通水管，所述三通水管远离水泵的一端位于过滤箱的内部，所述三通水管的两端均固定有喷水管，所述喷水管的外侧面固定有多个喷水头，多个所述喷水头从上至下呈环形阵列分布，所述喷水管位于过滤板和过滤箱的右侧内壁之间，所述过滤箱的内底壁右侧且位于喷水管的下方固定有排渣管。

优选的，所述过滤箱的左侧下端固定有第三排气管，所述第三排气管远离过滤箱的一端固定有鼓风机，所述第一排气管的内部、第二排气管的内部和第三排气管的内部均安装有阀门。

一种轴类材料用合金氮化钢制造方法，所述轴类材料用合金氮化钢制造方法为：

（1）.冶炼：将原料经过真空感应冶炼和电渣重熔后，熔铸成钢锭，控制各化学元素的质量百分配比为：C：0.35～0.40% ； Si：0.17～0.37%； Mn：0.50～0.80% ；S ：≤0.035%；P ：≤0.035% ； Cr：0.90～1.20% ；Ni：≤0.030% ； Cu：≤0.030% ； Mo：0.15～0.25% ；余量为Fe和其他不可避免的杂质。

（2）.钢锭在均热炉内升温至Ac 3以上20～40℃，即816～836℃，控制升温时间在10～20min，然后保温20～30min，再升温至Ac3以下15～30℃，即781～766℃，控制升温时间在10～20min， 然后再次保温5～7h。

（3）.轧制：钢锭初轧开坯后缓冷，然后表面精整，加热温度1180～1220℃，均热温度1160～1200℃，总加 热时间135-150分钟；终轧温度≥850℃，轧制完毕后，堆冷至室温。

（4）.氮化：将工件放入氮化炉中，进行气氛氮化处理，通过NH3，N2，CO2，H2，进行多气氛控制，对工件表面进行渗氮处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该轴类材料用合金氮化钢制造装置及其制造方法便于后续氮化，保证氮化效率，避免炉体内的残渣堵塞过滤板，提高清理效率。

（1）设置斜块、导向柱、第二连接柱、第三连接柱、第一齿轮条、第二齿轮条、齿轮限位块和弹簧形成限位机构，在正反转电机的带动下，使转动轴挤压斜块，斜块通过导向柱、第二连接柱带动第三连接柱向外侧移动，同时第三连接柱带动第一齿轮条和齿轮与第二齿轮条啮合，使得第二齿轮条带动限位块进入到卡槽内，完成限位，达到限位牢固，方便拆卸；

（2）通过设置过滤箱和收集箱，并在过滤箱内设置过滤板，在抽气泵的作用下能够对炉体内使用后的氮气进行过滤回收，节约资源，并在正反转电机带动下，使刷头对炉体进行清理，设置水泵、喷水管和喷水头能够对过滤箱以及过滤箱内过滤的杂质进行清理，提升了回收气体和排渣的效率。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的炉体和升降清理机构剖视结构示意图；

图3为本发明的过滤箱和收集箱内部结构示意图；

图4为本发明的图2中A处放大结构示意图；

图5为本发明的喷水管立体结构示意图；

图6为本发明的限位机构立体结构示意图。

图中：1、炉体；2、固定板；3、气缸；4、连接杆；5、升降板；6、正反转电机；7、转动盘；8、第一连接板；9、第一连接柱；10、轴承；11、插槽；12、空腔；13、斜块；14、导向柱；15、第二连接柱；16、第三连接柱；17、第一齿轮条；18、齿轮；19、第二齿轮条；20、限位块；21、弹簧；22、转动轴；23、转动框；24、刷头；25、第一排气管；26、进气管；27、过滤箱；28、收集箱；29、抽气泵；30、水泵；31、第二排气管；32、过滤板；33、三通水管；34、喷水管；35、喷水头；36、第三排气管；37、鼓风机；38、顶盖；39、排渣管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，本发明提供的一种实施例：一种轴类材料用合金氮化钢制造装置，包括炉体1、升降机构、限位机构、过滤箱27和收集箱28，炉体1的顶部活动连接有顶盖38，顶盖38的中部开设有通孔，炉体1的内部活动安装有延伸至炉体1上方的转动轴22，升降机构设置在炉体1的右侧，限位机构设置炉体1的上方，过滤箱27设置在炉体1的左侧，收集箱28固定在过滤箱27的上表面，过滤箱27顶部固定有抽气泵27，抽气泵29启动，方便从炉体1内抽取使用后的氮气和残渣进入到过滤箱27内过滤。

炉体1的左侧从上至下依次固定有三个固定板2，升降装置包括气缸3，气缸3固定在靠近炉体1底部的固定板2的上表面，气缸3的输出端固定有连接杆4，连接杆4远离气缸3的一端依次贯穿另外两个固定板2的中部并延伸至炉体1的上方，连接杆4位于炉体1上方的一端上表面固定有升降板5，升降板5的下方且位于炉体1的正上方设置有转动盘7，升降板5远离连接杆4的一端上表面固定有正反转电机6，正反转电机6的输出端通过转轴贯穿升降板5并与转动盘7的上表面中部固定，对炉体1清理时，气缸3能够带动连接杆4向上顶动升降板5，同时升降板5能够带动正反转电机6、转动盘7和顶盖38向下移动，便于将转动轴22卡接进转动盘7内。

转动盘7的中部外侧面套设有轴承10，且轴承10的内圈与转动盘7相固定，转动盘7的两侧且位于升降板5的下表面均固定有第一连接板8，第一连接板8的底部与顶盖38相固定，两个第一连接板8相互靠近的一端均通过第一连接柱9与轴承10的外圈固定，转动盘7的下表面中部开设有插槽11，插槽11的左右内壁相对应的位置均开设有空腔12，空腔12与插槽11相连通，限位机构设置在空腔12的内部，转动轴22的顶部贯穿顶盖38上的通孔并延伸至插槽11的内部，可通过正反转电机6带动转动盘7在轴承10内转动，并通过第一连接柱9将轴承10与第一连接板8固定，便于转动盘7在轴承10内转动，防止转动盘7在重力和旋转力的作用下对正反转电机6造成损害。

限位机构设置有两个，两个限位机构均包括斜块13，两个斜块13的非斜面一侧中部均固定有导向柱14，导向柱14远离斜块13的一端下表面固定有第二连接柱15，第二连接柱15的右侧与空腔12的内壁之间固定有弹簧21，第二连接柱15的底部固定有第三连接柱16，第三连接柱16靠近插槽11的一侧固定有第一齿轮条17，第一齿轮条17的上方啮合连接有齿轮18，齿轮18的上方啮合连接有第二齿轮条19，第二齿轮条19靠近插槽11的一侧固定有限位块20，限位块20远离第二齿轮条19的一端贯穿空腔12并延伸至插槽11内，可通过转动盘7向下移动时，转动轴22通过顶盖38进入到插槽11内，使转动轴22上的斜槽挤压斜块13，斜块13通过带动导向柱14、第二连接柱15和第三连接柱16向外侧移动，使第一齿轮条17移动并带动齿轮18转动，从而带动第二齿轮条19反向移动并带动限位块20进入到转动轴22上的卡槽内，使限位块对转动轴限位稳固，只需转动盘7向上移动带动顶部带有斜面的限位块20上移，使得限位块20受到卡槽的挤压而收缩进空腔12内，并带动第二齿轮条19向内侧移动，从而使转动轴22得到脱离，便于对转动轴22进行安装拆卸。

过滤箱27的上表面且位于收集箱28的左右两侧中部分别固定有抽气泵29和水泵30，过滤箱27的内部且靠近进气管26的一侧固定有过滤板32，便于对氮气进行回收，同时便于对过滤箱27清理。

进一步的，转动轴22的顶端两侧均开设有与斜块13相适配的斜槽，且斜槽的下方开设有与限位块20相滑动连接的卡槽，转动轴22的外部且位于炉体1的内部固定安装有转动框23，转动框23靠近炉体1的内壁一侧固定有刷头24，可通过斜槽与斜块13、卡槽与限位块20的配合对转动轴22进行限位固定，方便正反转电机6通过转动盘7带动转动轴22、转动框23和刷头24进行转动清理。

进一步的，炉体1的下端左侧固定有第一排气管25，过滤箱27的右侧下端通过进气管26与第一排气管25固定，便于对炉体1内部的氮气和残渣进行排出清理。

进一步的，抽气泵29的吸气端通过气管与过滤箱27连通，抽气泵29的排气端通过气管与收集箱28连通，收集箱28的右侧上端通过第二排气管31与炉体1上端的内部连通，抽气泵29能够将炉体1内的氮气和残渣抽出，并通过过滤板32进行过滤，使氮气通过抽气泵29进入收集箱28，并经过第二排气管31进入炉体1实现氮气回收利用。

进一步的，水泵30的出水端固定有三通水管33，三通水管33远离水泵30的一端位于过滤箱27的内部，三通水管33的两端均固定有喷水管34，喷水管34的外侧面固定有多个喷水头35，多个喷水头35从上至下呈环形阵列分布，喷水管34位于过滤板32和过滤箱27的右侧内壁之间，过滤箱27的内底壁右侧且位于喷水管34的下方固定有排渣管39，水泵30能够将水泵至喷水管34内，并通过多个喷水头35进行喷水，同时喷水筒35能够对过滤箱27的内部和过滤板32进行冲洗清理，通过排渣管39排出。

进一步的，过滤箱27的左侧下端固定有第三排气管36，第三排气管36远离过滤箱27的一端固定有鼓风机37，第一排气管25的内部、第二排气管31的内部和第三排气管36的内部均安装有阀门，启动鼓风机37能够将炉体1内刷头24清理下来的残渣进行抽取，防止残渣堆积。

一种轴类材料用合金氮化钢制造方法，轴类材料用合金氮化钢制造方法为：

1.冶炼：将原料经过真空感应冶炼和电渣重熔后，熔铸成钢锭，控制各化学元素的质量百分配比为：C：0.40～0.45% ； Si：0.2～0.4%； Mn：0.50～0.80% ；S ：≤0.035% ；P ：≤0.035% ； Cr：1～1.50% ；Ni：≤0.030% ； Cu：≤0.030% ； Mo：0.15～0.25% ；余量为Fe和其他不可避免的杂质，提高Si、Cr的成分能够材料高强度、硬度、耐磨性、耐热性。

2.钢锭在均热炉内升温至Ac 3以上20～40℃，即816～836℃，控制升温时间在10～20min，然后保温20～30min，再升温至Ac3以下15～30℃，即781～766℃，控制升温时间在10～20min， 然后再次保温5～7h，能够提高材料的强度、塑性和韧性、使材料具有较好的综合机械性能。

3.轧制：钢锭初轧开坯后缓冷，然后表面精整，加热温度1180～1220℃，均热温度1160～1200℃，总加热时间135-150分钟；终轧温度≥850℃，轧制完毕后，堆冷至室温，能够去应力，提高力学性能。

4.氮化：将工件放入氮化炉中，进行气氛氮化处理，通过NH3，N2，CO2，H2，进行多气氛控制，对工件表面进行渗氮处理，能够增加钢件的耐磨性、表面硬度、疲劳极限和抗蚀能力。

工作原理：炉体1内的工件制作完成后，打开第一排气管25上的阀门，并启动抽气泵29，抽气泵29对过滤箱27进行抽气到收集箱28的内部，这一过程，使炉体1内的氮气和杂质通过第一排气管25和进气管26进入到过滤箱27内，过滤箱27内部的过滤板32会对氮气和杂质进行过滤，使氮气通过过滤板32由抽气泵29进入到收集箱28内，同时杂质会被过滤板32阻挡并落到排渣管39上，从而对收集的氮气进行过滤除杂，便于后续使用。

启动升降机构，将顶盖38打开，并取出工件，然后将转动轴22放入炉体1，使转动轴22的底部放进炉体1的内底部的转动槽，启动气缸3，气缸3带动连接杆4向下运动，连接杆4通过升降板5带动正反转电机6、转动盘7和顶盖38向下运动，此时转动轴22的顶端通过顶盖38上的通孔进入到转动盘7上的插槽11内，转动轴22的顶部挤压斜块13，并使斜块13通过导向柱14带动第二连接柱15和第三连接柱16向远离转动轴22移动，同时第三连接柱16带动第一齿轮条17与齿轮18啮合运动，齿轮18带动第二齿轮条19向转动轴22移动，直到限位块20进入到转动轴22上的卡槽内部，使转动轴22卡接在转动盘7的内部，在正反转电机6的带动下，通过转动盘7带动转动轴22转动，转动轴22带动转动框23和刷头24转动，使刷头24对炉体1的内部进行清理。

打开第一排气管25上的阀门，启动鼓风机37，鼓风机37对炉体1内部的杂质进行抽出，杂质经过第一排气管25和进气管26进入到过滤箱27内，在过滤板32的作用下，将杂质阻挡，当炉体1内的杂质排空后，关闭第一排气管25上的阀门并打开排渣管39上的阀门，并启动水泵30，使水泵30通过三通水管33向喷水管34内泵水，在经过喷水头35对过滤板32和过滤箱27内的杂质进行清理，使得杂质能够经过排渣管39排出，最后将阀门关闭。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。