Установка для термодифузійного легування виробів

Изобретение относится к устройствам, применяемым для химико-термической обработки изделий, и может быть использовано в машиностроении, металлургии, стройиндустрии, химической промышленности, а также в производстве продукции широкого потребления. Известна установка для диффузионного хромирования стальных изделий, содержащая печь с нагревателями, размещенную в печи и разделенную на рабочую и вспомогательную камеры реторту с крышками и механизмы наклона печи и вращения реторты [1]. Недостатком известной установки является то, что она неудобна в эксплуатации, особенно при ремонте, включающем замену нагревателей. Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является установка для термодиффузионного легирования изделий, включающая цилиндрическую печь с механизмом ее наклона вокруг ее поперечной оси. Внутри печи, коаксиально с ней в продольном направлении установлена реторта, в полости которой расположена поперечная решетка, разделяющая эту полость на рабочую и вспомогательную камеры. Для нагрева реторты служат электронагреватели, размещенные в корпусе печи равномерно по внешнему периметру, реторты. Реторта соединена с механизмом, обеспечивающим ее вращение вокруг своей продольной оси. Торец реторты со стороны рабочей камеры закрыт съемной крышкой с отверстием для отвода газов из ее полости. При снятой крышке и вертикальном положении печи и реторты в последнюю загружают шихту, которая через сетку попадает во вспомогательную камеру, а в рабочую камеру устанавливают кассеты с закрепленными в них изделиями, подлежащими легированию. После установки съемной крышки реторты на место, включения обогрева печи, установки ее в горизонтальное положение и включения механизма вращения реторты, шихта из вспомогательной камеры попадает сквозь решетку в рабочую камеру реторты и осуществляется процесс термолегирования изделий [2]. Однако при таком устройстве атмосфера вокруг установки загрязняется отходящими газами (образующимися при испарении шихты), как в процессе рабочего цикла, вследствие недостаточной герметизации рабочей зоны, так и при окончании цикла, когда вместе с изделиями частично из реторты выгружается шихта при наклоне реторты вместе с печью рабочей камерой вниз. Кроме того, вследствие этого неизбежного просыпания шихты, приходится вместе с каждой новой партией изделий, загружаемых для легирования в реторту, восполнять необходимое количество всех ингредиентов шихты, что увеличивает продолжительность и трудоемкость процесса. Размещение электронагревателей по всему периметру реторты затрудняет работы по профилактическому осмотру и ремонту элементов печи и реторты, особенно при необходимости замены электронагревателей и футеровки. Задачей изобретения является улучшение условий работы установки для термодиффузионного легирования изделий с точки зрения экологической и уменьшения трудоемкости рабочего процесса и ремонтных работ путем повышения надежности герметизации рабочей зоны и обеспечения быстрого доступа к элементам установки, требующим постоянного наблюдения и замены. Для этого в установке для термодиффузионного легирования изделий, включающей цилиндрическую печь с установленным в ее корпусе футеровочным слоем, с размещенными внутри этого слоя электронагревателями и с механизмом наклона печи вокруг ее поперечной оси, и установленную коаксиально внутри печи с возможностью вращения вокруг собственной оси реторту, в полости которой установлена поперечная решетка, разделяющая ее на рабочую и вспомогательную камеры, а торец реторты со стороны рабочей камеры снабжен съемной крышкой, имеющей отверстие для отвода газов, согласно изобретению печь выполнена из двух частей, верхняя из которых имеет форму части сектора с центральным углом 120°, соединенных между собой быстросъемными зажимами, причем электронагреватели расположены в нижней части лечи, а во вспомогательной камере реторты размещен перекрывающий ее поперечное сечение клапан со штоком, имеющий возможность возвратно-поступательного перемещения посредством установленного снаружи реторты приводного механизма типа "винт-гайка" и возможность вращательного движения вокруг собственной оси посредством одетой на шток клапана ручки. Такое устройство установки позволяет многократно перемещать шихту между камерами реторты, исключая ее частичную выгрузку вместе с изделиями после каждого цикла легирования и окисление шихты, остающейся в реторте, что имеет место в прототипе. Тем самым предотвращаются загрязнение отходящими газами атмосферы и необходимость доза грузки шихты в реторту перед каждым очередным циклом. Обеспечивается достаточно равномерный нагрев рабочей зоны реторты и, в то же время, существенно облегчен доступ к электронагревателям и футеровочному слою печи, т.е. к элементам, требующим постоянного внимания и периодической замены, а также к реторте - наиболее ответственному узлу установки, что также улучшает условия труда и повышает надежность работы установки. Возможность вращения, наряду с возвратно-поступательным перемещением, клапана со штоком позволяет исключить заклинивание мелких фракций шихты и, тем самым, исключить возможность окисления шихты и ее просыпание при разгрузке реторты. Кроме того, согласно изобретению установка снабжена гибким шлангом, один конец которого соединен с отверстием для отвода газов в съемной крышке реторты, а другой помещен в емкость с водой, установленную снаружи печи ниже уровня реторты. Это позволяет растворить газообразные продукты процесса в воде и тем самым дополнительно снизить загрязнение атмосферы вокруг установки. На фиг. 1 изображена установка, общий вид; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1. Установка состоит из рамы 1 (фиг. 1), на которой при помощи подшипников скольжения закреплена нижняя часть 2 разъемной печи. Верхняя часть 3 печи (фиг. 2), имеющая форму части сектора с центральным углом 120°, соединена с помощью быстросъемных зажимов 4 с нижней частью печи. Внутри печи коаксиально с ней расположена реторта 5 (фиг. 1, 2), установленная на катках 6. При помощи электронагревателя 7, редуктора и цепной передачи 8 реторта 5 может вращаться вокруг собственной продольной оси, обкатываясь на катках 6. При помощи механизма 9, состоящего из червячной передачи и рукоятки, печь может наклоняться вокруг ее поперечной оси в обе стороны от горизонтального положения на угол 60° и фиксироваться под любым промежуточным углом к горизонту. Реторта 5 (фиг. 1) представляет собой цельную толстостенную трубу из жаропрочной нержавеющей стали. С одного торца реторта 5 герметизирована съемной крышкой, которая образована фланцем 10, соединенным с теплоизоляционной пробкой 11, ограничивающей объем рабочей камеры 12. Фланец 10 имеет штуцер 13, который сообщается с отверстием во фланце 10 и пробке 11 и к которому подсоединен гибкий шланг 14, второй конец штанга 14 помещен в емкость с водой 15. Во вспомогательной съемной камере 16 расположен герметизирующий клапан 17, а перед клапаном помещена металлическая решетка 18, предотвращающая попадание деталей из рабочей во вспомогательную камеру. На участке штока 19 клапана 17 (фиг. 1), находящемся снаружи вспомогательной камеры 16, установлена, с возможностью возвратно-поступательного перемещения, ползушка 20, соединенная с параллельно расположенным винтом механизма "винт-гайка" 21, приводимого в движение колесом 22. На торце штока 19 закреплена ручка 23, обеспечивающая его поворот вокруг продольной оси. Нагрев печи осуществляется высокотемпературными электрическими нагревателями 24, расположенными в нижней части 3 корпуса печи, Температура в рабочей камере печи измеряется термопреобразователями и поддерживается на заданном уровне при помощи автоматического регулирования электрической мощности (на чертежах не показаны). Установка работает следующим образом. С помощью механизма 9 (фиг. 1) печь, предварительно разогретую до требуемой температуры, без съемной крышки на левом торце реторты 5, поворачивают на угол 60° рабочей камерой 12 вверх и помещают в нее подлежащие легированию изделия и активатор (хлористый аммоний и т.п.). Гранулированный легирующий материал с добавками находится при этом во вспомогательной камере 16. Реторту 5 закрывают теплоизоляционной пробкой 11 и фланцем 10, подсоединяют штуцер 13 и гибкий шланг 14. Затем печь наклоняют на угол 60° рабочей камерой 12 вниз, открывают клапан 17 и гранулированный легирующий материал с добавками высыпают через металлическую решетку 18 в рабочую камеру 12, где он смешивается с изделием. После этого закрывают клапан 17, печь поворачивают в горизонтальное положение, включают вращение реторты 5, нагревают ее рабочую камеру 12 до требуемой по технологии температуры и выдерживают в этих условиях необходимое время. По окончании процесса диффузионного легирования шихту через предварительно открытый клапан 17 пересыпают во вспомогательную камеру 16 при наклоне печи на угол 60° вспомогательной камерой вниз, закрывают клапан 17 и, наклоняя печь в другую сторону на угол 45-60°, открывают фланец 10 и пробку 11 и ссыпают детали в приемный бункер. Газообразные продукты, образующиеся при нагреве легирующей смеси, через гибкий шланг 14 попадают в емкость с водой 15 и растворяются в воде, не загрязняя атмосферу. Конструкция привода клапана 17 (фиг. 1) выполнена таким образом, что позволяет достичь высокой степени герметизации между рабочей 12 и вспомогательной 16 камерами за счет двух независимых движений штока 19 - поступательного, с помощью механизма "винт-гайка" 21 и вращательного – рукояткой 23, что уменьшает вероятность окисления шихты и высыпание легирующей смеси из реторты при удалении готовых деталей. При необходимости ремонта или замены электронагревателей и/или футеровки печи, а также осмотра реторты, вначале отсоединяют зажимы 4 (фиг. 2) и с помощью грузоподъемного механизма снимают верхнюю часть 3 печи, а затем через образовавшийся проем вынимают реторту 5. После этого приступают к необходимым работам. В предлагаемой конструкции установки можно осуществлять различные виды химикотермической обработки, например, цинкование, хромирование, титанирование, молибденирование, вольфрамирование, алитирование, алюмосилицирование, омеднение и др., причем как крупных, так и мелких деталей.