1、一、辉光离子氮化的原理离子氮化作为一种热处理的工艺方法，在工业生产中具有广泛的应用。它的基本原理如图1、图 2 所示。在抽真空并充有微量气体（如氨气）的密封容器内，放置两个电极，阳接连在外壳并接地，阴极设在炉内，工件放置在阴极上，电极经限流电阻 R 与可调直流电源 E 相连。当逐渐增加电压到图 2 中 A 点时，阴阳极间稀薄气体被 击穿，阴阳极间突然出现 电流。极间电压突降至 B 点，阴极及工件部分表面出现辉光，电流增加，电压基本不变，见图 2 中 BC 段。继续提高电压，工件表面完全被辉光覆盖。气体原子或分子由于电场作用被游离出大量的电子和正离子（氨气 NH3 分解为 N、H）。电子奔向阳极
2、，正离子 N、H 奔向阴极上的工件。工件在 N 离子的持续轰击下，被加热至氮化所需的温度（470700），并产生二次电子发射。而N在阴极得到电子后还原成氮原子，并渗入工件表面形成 0.30.4mm 厚极硬的氮化层。这样便可极大地提高零件使用寿命。图 2 中的 CD 段，称为异常辉光放电区，辉光离子氮化主要工作在这一段。图 2 中的 D 段，辉光放电转变为强烈的弧光放电，将损伤工件及电源。二、辉光离子氮化电源的工作原理辉光离子氮化电源是一个三相桥式半控整流电路，它能输出稳定的、连续可调的、最高为1000V 的直流电压。为避免强烈的弧光放电，电源应具有自动灭弧和灭弧后自动起辉的功能，同时能自动控制
3、炉内工件的温度。电源主要分为两大部分。1.三相桥式半控整流电路直流电源的电流 0100A，电压 01000V 。工作原理见图 3。 KG1KG3 与 CZ1CZ3 组成三相半控桥，选用快速熔断器 KP13 串接于电路中做过流保护，在元件侧、交流侧均做了阻容吸收保护。由于氮化炉在工作初期弧光放电比较严重，电流变化非常剧烈。所以，在弧光放电严重的工作初期只接入 R81，当炉内辉光稳定后，再并接 R82。电容 C、铁芯电抗器 L1 用于滤波，使输出电流更加平滑。氮化炉在工作初期，由于工件的尖角、毛刺或油污等，在电场中要产生尖端放电与弧光放电，使阴阳极电压由几百伏电压突降至几十伏。此时充有几百伏电压的
4、电容 C 经空心电感 L 和阴阳极放电。这时，L、C 与炉内稀薄气体（电阻为 r）组成 L、C、r 串联振荡电路，并以其自然振荡频率 f012 进行振荡。开始振荡的第一个周期，当电容上电压 U 成为反向电压且电流变为零时，弧光即可熄灭。但随即电源经电阻 R81 向电容充电，使电容上电压由反向逐渐变为正向并达到几百伏时，辉光又重新产生。工作正常继续。如果弧光放电的因素仍然存在，则电容再次放电灭弧。LC 振荡灭弧在弧光放电的一瞬间电流依然很大，对工件或是电源不利。因此，采用 LC 振荡灭弧还必须有电子灭弧措施，对电源加以保护。另外，采用 LC 振荡灭弧还必须防止LC 振荡被电源或续流二极管旁路。结
5、果，电容 C 反向充不上电，使 LC 振荡电流不能过零，达不到灭弧效果。因此，铁芯电抗器 L1 的另一作用是将 LC 与电源、续流二极管隔离，保证 LC 振荡灭弧可靠进行。2.控制电路（1）综合控制电路原理见图 4，它包括电流反馈与电子灭弧，电压给定，温度控制。1）。电流反馈与电子灭弧图 3 中 R0 为电流采样电阻，在 100A 时压降是 75mV。图 4 中运放 IC11 为 5 倍同相放大器，IC12 为 10 倍同相放大器，组合为 50 倍放大。因此，H2 点电压变化范围为 03.75V。此电压信号分两路，一路经反馈电位器 W2 调节后输入 IC14，IC14 为差动比例运算放大电路，
6、放大倍数为 4 倍。R9R12 经串、并联，在 H5 点得到 3.75V。当 H4 点电压被 W2 调节为零时，IC14 的（14）脚输出 3.75414V。当主回路电流增大时，H4 点电压也相应增大。IC14 的（14）脚输出减小，给定电压 UK 减小，使触发脉冲向后移，输出电流回复到设定值，反之亦然。调节 W2 可改变电流负反馈的深度，使输出电流稳定在给定值上。另一路经 R14 加在三极管 V1 的基极，W3 为电流截止电位器。IC13 接为单稳态电路，脚电压原本高于脚，脚输出低电平，三极管 V2 截止，电路正常工作。氮化炉内出现弧光放电时，H3 点电压突然升高，调节 W3 为某一值，当
7、H3 点电压大于 0.7V 时，V1 导通使脚电压低于脚，脚输出高电平。V2 饱和导通，H1 变为低电平，给定电压 UK 为零，触发脉冲向后移至 180，可控硅截止，弧光熄灭。H3 点电压为零，V1 截止。15V 电源经 R16 给 C3 充电，约 0.1 秒后 C3 电压高于脚，脚电压由高变低，V2 截止，给定电压恢复原值，辉光重新产生。对于零散的、较弱的弧光放电，LC 振荡灭弧效果较好。而持续的、强烈的弧光放电就要依靠电子灭弧，两部分相互配合，使氮化工作正常高效地进行。2）。电压给定 IC14 的（14）脚输出电压经 R13、W1 分压，H1 点得到 8V 电压，W1 为给定电压电位器，调
8、节 W1， UK 的变化范围为 08V，输往触发电路，控制触发脉冲的相位。3）。温度控制某些工件的氮化温度为 510，氮化时用热电偶去测量温度。XCT 信号是温控仪的控制输出，原理为实际温度未到设定温度（510）时，其输出 10mA。当实际温度升至距设定温度差 1%（也就是 5）时，其输出在 010mA 之间。当实际温度等于设定温度时，其输出为 0mA。 XCT 信号在 010mA 间变化，R1（见图 4）上得到 08V 电压，在升温阶段 XCT 信号因有二极管 D1 隔离不起作用。在温度升至温控仪控制区内，XCT 信号由 10mA 向 0mA 变化，可有效拉低 H1 点电压，使 UK 下降，触发脉冲后移，降低加热功率。反之，XCT 信号由 0mA 向 10 mA 变化，则提高加热功率，实现自动恒温。（2）触发电路原理见图 5，包括电源、同步锯齿波、移相控制、脉冲形成电路。地址：广西梧州市大中路 8 号中环大厦首层 电话：(86)774-2826670 若您有什么意见或建议请 mail: wzgd#(将 #改为 ) （桂 ICP 备 05004023 号） 猜您喜欢 无绳电烙铁技术 高清彩电原理与维修讲座-. PBS 空中帝国：无线电. 高清彩电原理与维修讲座-.百度推荐会员登录close
