等离子体束加热表面淬火也是一种常见的淬火方法,它是一种利用常压气体中电弧放电产生等离子体,经压缩成高温高速等离子体束,加热工件表面,进行表面淬火的热处理工艺。那么,等离子体束加热表面淬火都有哪些特点呢?下面我们就来具体介绍一下。
进行等离子体束表面淬火的主要装置是等离子枪以及供电电源。从进气管通入载气,例如氩气,充满枪体,在钨电极和喷嘴之间引发电弧产生等离子体,在孔道中压缩,从喷嘴喷射出等离子体束。
由于钨极与喷嘴(阴极)有一段距离,故电源空载电压加上后并不能立即产生电弧,还需要并联一高频引弧电源,高频电源接通后产生火花放电,于是电弧便被引发,随即切断高频电源。引燃后的电弧在孔道中产生压缩效应,温度升高,喷射速度加大。
常压电弧等离子体虽然是冷等离子体,但是等离子体重的电子速度高达103—104K,等离子体的温度也相当于2000—20000K。等离子体束压缩得越小,高能粒子密度越大,等离子体束的能量密度越大。其横截面积能量密度可达105—106w/cm2,因此也是一种高能束。
与激光束、电子束加热表面淬火比较,等离子体束加热表面淬火的特点主要有以下几个方面。
1、制备简单、投资少。等离子体束枪发生装置主要包括产生电弧放电的电源和产生等离子体束的发射枪,其投资不到激光发生器的1/3。
2、激光束加热前被加热工件表面需要进行黑化处理,电子束加热表面淬火需要在真空室内进行,而等离子体束加热无需黑化处理,也不用在真空室内进行。
3、可以处理异形截面工件。由于等离子体束枪可以任意移动,探入工件内部,加热工件内表面,如内圆柱面、沟槽等表面,而这些表面如用激光束加热,需要加设一种激光反射装置,而电子束则无法加热。
4、等离子体束加热可以在惰性气体保护下进行,因而无氧化脱碳作用。如果用反应气体作载气,例如氮气,还可以在淬火加热同时掺杂氮元素,在表面形成氮化物,进一步提高淬硬层的硬度和耐磨性。
由于等离子体束加热也是一种外热源加热,在工件表面获得热量后也靠热传导向工件内部传热,故具有与激光束、电子束加热相类似的特点;但由于等离子体束加热设备简单,能量利用率高,不需要激光束加热的事先表面黑化处理,也不像电子束加热那样需在真空室内进行,故近年来等离子体束加热表面淬火有很大的发展。