本发明专利技术涉及观测器技术领域，尤其是一种带观察窗的钟罩式离子渗氮炉炉内压力和辉光放电观测器，包括观测板和底座，观测板一侧具有第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一和第十二台阶面，每个台阶面中心均具有一个与该台阶面相垂直的中心通孔，观测板另一侧为平面，底座底面为正方形，其长度与观测板宽度相同，并通过焊接或螺纹连接或一体制成与观测板相连。本装置结构简单，设计合理，能够用于大多数离子渗氮工业应用中，应用广泛，该测试方法简单容易操作，能够有效降低操作者主观影响因素，并且能够真实的反应出离子渗氮零件所在的区域和气体压力和辉光放电状态。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及观测器
，尤其是一种带观察窗的钟罩式离子渗氮炉炉内压力和辉光放电观测器。
技术介绍
离子渗氮是在133-1133Pa的低压含氮气氛中，以零件作为阴极，真空炉钟罩壁作为阳极，在阴阳极间加上数百伏特的直流电压，使两级间稀薄的气体被电离，产生辉光放电现象，从而在工件表面渗入一层氮化物，形成富氮的硬化层。该法具有渗氮速度快、组织易控制、氮化层脆性小、变形小、易保护、节约能源以及污染少等优点。在对工件进行离子渗氮时，炉内工件所在部位所产生的辉光放电状态综合了电流、电压、炉内压力和温度等因素，对其进行测量和控制，是保证工件离子渗氮质量的重要环节。辉光放电的发光分布从阴极到阳极的分布是不均匀的，如图4所示，从阴极到阳极分为阿斯顿暗区、阴极辉区、阴极暗区、负辉区、法拉第暗区、正柱区、阳极暗区、阳极辉区等几个区域，各区域的辉光亮度和电压位降都不一样。阿斯顿暗区、阴极辉区和阴极暗区这三个区域称为阴极位降区，这个区域为辉光放电的特征区域，所有辉光放电的基本过程都在这里完成的，阴极位降区的厚度称为dk，dk的厚度即可代表辉光厚度，调整dk的目的即是使辉光完全覆盖工件需硬化表面，如齿轮齿根等小间隙表面。辉光放电过程中压降的绝大部分在阴极位降区，当其它条件（如电流、电压）不变时，仅仅改变炉内压力P，则阴极位降UK的数值不变。阴极位降区dk与炉内气压P呈反比（P×dk=常数），根据该特性，在离子渗氮过程中，操作者可以通过炉壁观察窗观测dk来推算炉内的压力以及渗氮工艺参数的合理性。通常条件下，操作者是在工件表面直接目测dk的厚度，这仅是一个估计值，且各人不一，存在着很大的主观性，在辉光较散漫时，甚至经验丰富的操作者也无法准确获得dk厚度。
技术实现思路
为了克服现有的目测dk的厚度不够准确的不足，本专利技术提供了一种离子渗氮炉内压力和辉光放电观测器。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种带观察窗的钟罩式离子渗氮炉炉内压力和辉光放电观测器，包括观测板和底座，观测板一侧具有第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一和第十二台阶面，每个台阶面中心均具有一个与该台阶面相垂直的中心通孔，观测板另一侧为平面。根据本专利技术的另一个实施例，进一步包括观测板宽度为70mm。根据本专利技术的另一个实施例，进一步包括第一台阶面宽度为20mm，中心通孔直径为14mm，深度为24.3mm。根据本专利技术的另一个实施例，进一步包括第二台阶面宽度为20mm，中心通孔直径为13mm，深度为22.5mm。根据本专利技术的另一个实施例，进一步包括第三台阶面宽度为18mm，中心通孔直径为12mm，深度为20.8mm。根据本专利技术的另一个实施例，进一步包括第四台阶面宽度为18mm，中心通孔直径为11mm，深度为19.1mm。根据本专利技术的另一个实施例，进一步包括第五台阶面宽度为16mm，中心通孔直径为10mm，深度为17.3mm。根据本专利技术的另一个实施例，进一步包括第六台阶面宽度为16mm，中心通孔直径为9mm，深度为15.6mm。根据本专利技术的另一个实施例，进一步包括第七台阶面宽度为14mm，中心通孔直径为8mm，深度为13.9mm。根据本专利技术的另一个实施例，进一步包括第八台阶面宽度为14mm，中心通孔直径为7mm，深度为12.1mm。根据本专利技术的另一个实施例，进一步包括第九台阶面宽度为12mm，中心通孔直径为6mm，深度为10.4mm。根据本专利技术的另一个实施例，进一步包括第十台阶面宽度为12mm，中心通孔直径为5mm，深度为8.7mm。根据本专利技术的另一个实施例，进一步包括第十一台阶面宽度为10mm，中心通孔直径为4mm，深度为6.9mm。根据本专利技术的另一个实施例，进一步包括第十二台阶面宽度为10mm，中心通孔直径为3mm，深度为5.2mm。根据本专利技术的另一个实施例，进一步包括底座底面为正方形，其长度与观测板宽度相同，并通过焊接或螺纹连接或一体制成与观测板相连。根据本专利技术的另一个实施例，进一步包括离子渗氮炉内压力和辉光放电观测器的观察方法为，包括以下步骤：a.清洗：清洗并烘干渗氮工件，然后均匀放置在离子渗氮炉底盘上；b.装炉：将该观测器与工件一同放置在底盘上，观测器与工件相对距离应≥50mm，观测器台阶面正对炉壁观察窗；c.启辉：罩上炉盖，关闭进气阀，启动真空泵，当炉内真空度达到50-70Pa时，接通高压，调节电位器至规定电压时，启辉打弧；d.渗氮作业：打弧结束后，炉内通入氨气并升温，到温后调节设备参数，控制氨气流量，此时观察观测器，目测阴极位降区厚度dk，如第七台阶面Φ8中心孔刚亮，即dk=4mm，调节工艺参数至规定dk厚度，以保证辉光能完全覆盖所需渗氮表面；e.推算炉内气压P：由P×dk=常数C，使用氨气裂解渗氮时C=1333，如dk=4mm，则P=333.25Pa。本专利技术的有益效果是，本装置结构简单，设计合理，能够用于大多数离子渗氮工业应用中，应用广泛，该测试方法简单容易操作，能够有效降低操作者主观影响因素，并且能够真实的反应出离子渗氮零件所在的区域和气体压力和辉光放电状态。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的立体图；图2是本专利技术的主视图；图3是本专利技术的剖视图；图4是辉光放电的发光分布示意图；图5是气体放电伏安特性曲线图；图6是通孔辉光参数示意图；图7是小孔中的光亮强度分布示意图。图中1.观测板，2.底座，3.第一台阶面，4.第二台阶面，5.第三台阶面，6.第四台阶面，7.第五台阶面，8.第六台阶面，9.第七台阶面，10.第八台阶面，11.第九台阶面，12.第十台阶面，13.第十一台阶面，14.第十二台阶面。具体实施方式如图1-3是本专利技术的结构示意图，一种离子渗氮炉内压力和辉光放电观测器，包括观测板1和底座2，其特征是，所述观测板1一侧具有第一3、第二4、第三5、第四6、第五7、第六8、第七9、第八10、第九11、第十12、第十一13和第十二台阶面14，所述每个台阶面中心均具有一个与该台阶面相垂直的中心通孔，所述观测板1另一侧为平面，观测板1宽度为70mm，第一台阶面3宽度为20mm，中心通孔直径为14mm，深度为24.3mm，第二台阶面4宽度为20mm，中心通孔直径为13mm，深度为22.5mm，第三台阶面5宽度为18mm，中心通孔直径为12mm，深度为20.8mm，第四台阶面6宽度为18mm，中心通孔直径为11mm，深度为19.1mm，第五台阶面7宽度为16mm，中心通孔直径为10mm，深度为17.3mm，第六台阶面8宽度为16mm，中心通孔直径为9mm，深度为15.6mm，第七台阶面9宽度为14mm，中心通孔直径为8mm，深度为13.9mm，第八台阶面10宽度为14mm，中心通孔直径为7mm，深度为12.1mm，第九台阶面11宽度为12mm，中心通孔直径为6mm，深度为10.4mm，第十台阶面12宽度为12mm，中心通孔直径为5mm，深度为8.7mm，第十一台阶面13宽度为10mm，中心通孔直径为4mm，深度为6.9mm，第十二台阶面14宽度为10mm，中心通孔直径为3mm，深度为5.2mm，该观测器的观察方法包括如下步骤：a.清洗：清洗并烘干渗氮工件，然后均匀放置在离子渗氮炉底盘上；b.装炉：将该本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种离子渗氮炉内压力和辉光放电观测器，包括观测板（1）和底座（2），其特征是，所述观测板（1）一侧具有第一（3）、第二（4）、第三（5）、第四（6）、第五（7）、第六（8）、第七（9）、第八（10）、第九（11）、第十（12）、第十一（13）和第十二台阶面（14），所述每个台阶面中心均具有一个与该台阶面相垂直的中心通孔，所述观测板（1）另一侧为平面。
【技术特征摘要】
1.一种离子渗氮炉内压力和辉光放电观测器，包括观测板（1）和底座（2），其特征是，所述观测板（1）一侧具有第一（3）、第二（4）、第三（5）、第四（6）、第五（7）、第六（8）、第七（9）、第八（10）、第九（11）、第十（12）、第十一（13）和第十二台阶面（14），所述每个台阶面中心均具有一个与该台阶面相垂直的中心通孔，所述观测板（1）另一侧为平面。2.根据权利要求1所述的离子渗氮炉内压力和辉光放电观测器，其特征是，所述观测板（1）宽度为70mm。3.根据权利要求1所述的离子渗氮炉内压力和辉光放电观测器，其特征是，所述第一台阶面（3）宽度为20mm，中心通孔直径为14mm，深度为24.3mm。4.根据权利要求1所述的离子渗氮炉内压力和辉光放电观测器，其特征是，所述第二台阶面（4）宽度为20mm，中心通孔直径为13mm，深度为22.5mm。5.根据权利要求1所述的离子渗氮炉内压力和辉光放电观测器，其特征是，所述第三台阶面（5）宽度为18mm，中心通孔直径为12mm，深度为20.8mm。6.根据权利要求1所述的离子渗氮炉内压力和辉光放电观测器，其特征是，所述第四台阶面（6）宽度为18mm，中心通孔直径为11mm，深度为19.1mm。7.根据权利要求1所述的离子渗氮炉内压力和辉光放电观测器，其特征是，所述第五台阶面（7）宽度为16mm，中心通孔直径为10mm，深度为17.3mm。8.根据权利要求1所述的离子渗氮炉内压力和辉光放电观测器，其特征是，所述第六台阶面（8）宽度为16mm，中心通孔直径为9mm，深度为15.6mm；所述第七台阶面...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈林芳，刘修艳，陆汇慧，王海英，安雪琴，
申请(专利权)人：中车戚墅堰机车有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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