发明内容

针对上述提出的对现有渗铬技术做进一步优化，无疑对我国金属材料热处理技术的发展具有重要意义的技术问题，本发明提供了一种真空渗铬用容器、系统及方法。采用本方案提出的技术方案，可有效提保证渗铬过程的安全性。

针对上述问题，本发明提供的一种真空渗铬用容器、系统及方法及加工方法通过以下技术要点来解决问题：一种真空渗铬用容器，包括用于盛装渗铬剂以及零件的真空箱，所述真空箱包括箱体及箱盖，所述真空箱上还设置有用于对其内部进行抽真空的气路，所述箱盖包括第一密封盖及第二密封盖；

所述第一密封盖可拆卸连接于所述箱体的开口端；

所述第二密封盖设置在箱体的内侧，第二密封盖通过锥面支撑于箱体内；

所述锥面为沿着箱体周向方向延伸的环状，第二密封盖作为箱体内的分层隔板；

锥面靠近第一密封盖一侧的尺寸大于另一侧的尺寸；

第一密封盖与第二密封盖之间形成腔隙，所述气路的入口端与所述腔隙对接。

现有技术中采用填料埋渗法进行真空渗铬时，真空箱作为渗铬系统的重要组成部分，真空箱用于提供零件渗铬的渗铬环境：将渗铬剂和零件置于所述箱体内，按照设定的工艺路线，在采用箱盖对箱体进行封闭后抽真空和加热，如采用真空机组和相应排气管完成抽真空处理，采用加热装置对具体渗铬环境进行加热以实现真空渗铬。

同时，现有真空箱的结构设计上一般仅采用一个为顶盖的箱盖作为真空箱密封盖，真空箱内的压力环境形成以及保持完全依赖于如为真空机组的负压设备。当出现如真空机组密封故障、真空机组与真空箱之间的排气管、排气管接口位置、箱盖与箱体密封面等位置出现密封失效问题后，真空箱内的负压环境不仅会在短时间内丧失，因为氧化性气体等进入高温真空箱也会影响其内零件和渗铬剂，甚至导致零件和渗铬剂报废。

本方案针对真空渗铬所需要的低压、高温渗铬环境，提出了一种有利于渗铬过程安全性的技术方案。

在具体使用时，首先通过操作第一密封盖和第二密封盖(如先移开或翻转打开第一密封盖，移除第二密封盖)，使得能够向所述箱体中由所述开口端置入零件、填入渗铬剂、对所述渗铬剂进行密实化处理，而后，通过如吊装的方式完成第二密封盖在所述箱体内的定位，而后安装第一密封盖，形成组装完成后相对于外界为封闭体的真空箱，而后进行抽真空处理和对真空箱进行加热进行零件表面渗铬。

在具体设计上，本方案将所述箱盖设置为包括第一密封盖和第二密封盖，且第二密封盖通过锥面支撑于箱体内，同时限定锥面的形式以及气路入口端的位置，旨在完成以下操作：

在箱体开口端朝上时，第二密封盖将箱体的内侧空间分割为位于其上侧的腔隙和位于其下侧的渗铬空间，零件和渗铬剂设置在渗铬空间内；

在对所述渗铬空间进行负压形成气体抽取时，通过连接在所述气路上的负压产生设备对所述腔隙进行抽真空处理；

由于第二密封盖仅通过所述锥面支撑于箱体内，且所述锥面上大下小，在所述腔隙压力下降过程中，渗铬空间内的气体能够经过位于锥面配合位置的间隙进入到所述腔隙中，使得渗铬空间内的压力下降或维持在所需的渗铬压力环境下。

采用以上方案：所述第一密封盖作为真空箱外侧密封盖，用于形成真空箱的封闭环境边界；第二密封盖位于真空箱内部，采用所述锥面支撑于箱体内，实现对真空箱内部空间进行分层隔离。这样，在通过所述气路对所述腔隙抽气时，渗铬空间内的气压通过所述间隙进入腔隙内，渗铬空间内的气压随腔隙内压的降低而降低，以获得和围成渗铬压力，当出现如上提出的密封失效问题后，所述腔隙内的负压环境会在短时间内丧失，此时第二密封盖与箱体之间的密封性能可在第二密封盖的自重以及第二密封盖上、下侧的压差下得到强化，以在所述锥面位置形成密封自紧，此时第二密封盖作为渗铬空间的压力边界，以减少密封失效情况下气体进入渗铬空间的速度或避免气体进入到渗铬空间中，达到利于真空渗铬安全性的目的。

本方案结构简单，采用一块密封盖(第二密封盖)即解决了以上提出的因为各种原因导致的密封失效后影响渗铬环境的问题。

本方案在发挥内压保护作用时，具有对密封失效原因适应性广的特点：针对渗铬空间压力维持，发生渗铬空间以外位置的密封失效问题后，均可在所述第二密封盖的作用下获得渗铬空间内压维持保护，而渗铬系统一般仅可能在渗铬空间以外位置发生密封失效事故。

同时本方案的结构设计考虑到真空渗铬所需要的温度环境，在传统单向阀难以耐受环境温度以及难以匹配箱体横截面尺寸的前提下，提出了一种仅需要采用耐热钢制备出所述第二密封盖，如具体材料选型为与箱体同材质，即可较好的实现本方案。

作为本领域技术人员，锥面密封本身为本领域技术人员的公知技术、本方案的核心在于采用第二密封盖等特征实现单向导通功能(密封失效后自动截断气路)、现有密封技术中，也难以实现绝对意义上的密封、渗铬空间的内压变化速度与渗铬空间中具体的空间体积等也存在必然的联系，故以上用于支撑第二密封盖的锥面尺寸、第二密封盖的自重、锥面配合位置配合面的加工精度、配合面的尺寸精度、配合面气流方向的长度等均会影响渗铬空间内气体进入所述腔隙的阻力，本领域技术人员在不需要付出创造性劳动的情况下，根据以上提供的构思即可实现本方案：如配合面表面光滑且尺寸契合度高，可将第二密封盖设置得较薄，在所述锥面位置间隙长度(气体由渗铬空间进入所述腔隙的流道长度)较短的情况下，当出现密封失效问题后，也可实现密封自紧；反之，配合面表面粗糙或尺寸契合度较低时，可通过增加所述间隙长度，即增加第二密封盖厚度后，获得所需的密封自紧效果。

作为所述的真空渗铬用容器进一步的技术方案：

作为一种便于形成真空箱与外界的密封边界、便于操作第二密封盖的技术方案，设置为：所述第一密封盖通过连接法兰与箱体相连；

所述第二密封盖的顶面上还设置有吊耳。采用连接法兰实现密封连接的方案不仅结构简单，同时便于实现可靠的密封效果；采用吊耳旨在利用吊耳实现第二密封盖拆、装，通过相对平稳的第二密封盖提起、放下，不仅可很好的实现所述锥面防碰撞保护，同时可保障第二密封盖与筒体的配合精度。

作为本领域技术人员，在实现第二密封盖在真空箱内的安装时，可采用中间件形成所述锥面支撑，如在第二密封盖与箱体之间设置一个内侧具有锥面、与箱体同轴的锥形环，采用本方案箱体制作难度相对降低，但在需要第二密封盖封闭渗铬空间时，存在因为故障点相对更多，密封可靠性将降低的情况，为提高上市密封可靠性，设置为：所述第二密封盖外壁上设置有锥形段和/或箱体内壁上设置有锥形段；

所述锥面由所述锥形段提供；

锥面支撑关系通过第二密封盖与箱体直接接触实现。本方案即为一种第二密封盖直接与箱体相作用实现第二密封盖在箱体内支撑的技术方案。

为获得较长的气流长度，以在常规工艺下完成对箱体内表面及第二密封盖侧面加工后，即可使得真空箱获得以上提出的在锥面配合位置具有气流单向导通的能力，设置为：所述第二密封盖以及箱体上均设置有锥形段；

两锥形段的尺寸一致。采用本方案，针对第二密封盖加工，在切制出第二密封盖毛坯后，进行侧面形状粗加工后采用砂纸研磨；在卷制出箱体的筒段后对需要设置锥面的局部进行扩孔，后续采用砂纸进行孔内壁研磨，即可所得满足要求的锥面表面形式。在具体使用时，如第二密封盖、箱体采用常用耐热钢，设置为所述锥面的法线长度在15-20mm范围内，加工为：第二密封盖与箱体配合，肉眼不可见间隙时，即可很好的实现所需的气流单向导通能力。

考虑到真空箱的组装温度与工作温度差异较大，作为一种在热变形下，亦可很好的保证所需的气流单向导通能力的技术方案，设置为：所述锥形段呈圆锥台状。本方案即为：在第二密封盖的任意轴线位置，第二密封盖的横截面均为规则圆；在箱体上锥形段任意轴线位置，锥形段横截面上内孔均为规则圆。本方案还具有第二密封盖安装方便的特点：可以任意周向角度安装于箱体中。

考虑到便于锥面加工、在第二密封盖自重相对较小的情况下能够获得所需的气流单向导通能力、第二密封盖在箱体内位置稳定性高以利于第二密封盖性能可靠性的技术方案，设置为：所述锥形段的锥度为5°至10°。

为合理的利用真空箱内部空间，减小所述腔隙的高度，设置为：所述气路的入口端设置在第一密封盖上，且所述气路对穿第一密封盖的两端面。本方案采用一种将所述入口端设置在第一密封盖上，以避免如将所述入口端设置在箱体上，造成需匹配较大的所述高度数值。

本方案还提供一种真空渗铬用系统，该系统包括如上任意一项所述的容器。本系统为所述容器的具体运用，如上所述，所述容器在系统中的运用可有效保障真空渗铬过程的可靠性。

作为所述的真空渗铬用系统更进一步的技术方案：

作为真空箱的具体加热形式，设置为：还包括用于对所述真空箱进行加热的热处理炉，本方案旨在利用真空箱整体处于一个热环境中，利用真空箱外表面整体为受热面，使得真空箱内部温度分部更为均匀，以有利于渗铬面渗铬质量的一致性；

作为一种有利于渗铬温度控制精度的技术方案，设置为：还包括测温点位于所述真空箱内且位于第二密封盖与箱体底部之间的测温组件，本方案考虑到传热特性，将测温点设置在真空箱内部，相较于现有技术中仅将测温点设置在加热环境中(位于真空箱的外侧且位于如热处理炉的内部)，利用测温点温度更接近渗铬面位置温度的特点，达到提升渗铬温度控制精度的目的；

作为一种通过焊接，在保证焊接质量以利于真空箱密封性能的前提下，实现真空箱小体积化设计，利于真空箱内部温度分布均匀性、同时减少或避免因为真空箱吸附铬元素，导致真空箱内部气相环境中铬浓度与所需值出现较大偏差、便于气相环境中铬浓度控制的技术方案，设置为：所述真空箱的材质为铬质量分数大于或等于16％的奥氏体型不锈钢，在常用标准中，如GB/T20878-2007即对奥氏体型不锈钢做了明确的规定；同时在该标准中，关于以上对铬质量分数的限定，在相应的不锈钢牌号中，用于表征铬质量分数的数值在大于或等于17时，所对应的不锈钢材料中铬的质量分数即基本上大于或等于16％(06Cr18Ni13Si4除外，26Cr18Mn12Si2N虽然为不含镍的牌号，但其同样有较高的镍当量)。

本方案还提供一种真空渗铬方法，所述方法为：

S1、完成零件在真空箱内的安装以及渗铬剂的填埋；

S2、对真空箱进行抽真空处理后进行渗铬，在渗铬过程中对渗铬环境压力进行维持；

该方法基于如上任意一项所述的容器进行；

在步骤S1中，所述零件的安装位置位于第二密封盖与箱体的底部之间；

在步骤S2中，所述抽真空处理以及对渗铬环境压力进行维持均为：通过连接在所述气路上的负压产生设备对所述腔隙进行抽真空处理；

在所述腔隙压力下降过程中，第二密封盖与箱体底部之间的气体经过位于锥面配合位置的间隙进入到所述腔隙中，获得零件所需的渗铬压力环境。本方法为基于以上容器的具体渗铬方法，采用本方案进行零件表面渗铬，可有效保障渗铬过程的可靠性。

本发明具有以下有益效果：

所述第一密封盖作为真空箱外侧密封盖，用于形成真空箱的封闭环境边界；第二密封盖位于真空箱内部，采用所述锥面支撑于箱体内，实现对真空箱内部空间进行分层隔离。这样，在通过所述气路对所述腔隙抽气时，渗铬空间内的气压通过所述间隙进入腔隙内，渗铬空间内的气压随腔隙内压的降低而降低，以获得和围成渗铬压力，当出现如上提出的密封失效问题后，所述腔隙内的负压环境会在短时间内丧失，此时第二密封盖与箱体之间的密封性能可在第二密封盖的自重以及第二密封盖上、下侧的压差下得到强化，以在所述锥面位置形成密封自紧，此时第二密封盖作为渗铬空间的压力边界，以减少密封失效情况下气体进入渗铬空间的速度或避免气体进入到渗铬空间中，达到利于真空渗铬安全性的目的。

本方案结构简单，采用一块密封盖(第二密封盖)即解决了以上提出的因为各种原因导致的密封失效后影响渗铬环境的问题。

本方案在发挥内压保护作用时，具有对密封失效原因适应性广的特点：针对渗铬空间压力维持，发生渗铬空间以外位置的密封失效问题后，均可在所述第二密封盖的作用下获得渗铬空间内压维持保护，而渗铬系统一般仅可能在渗铬空间以外位置发生密封失效事故。

同时本方案的结构设计考虑到真空渗铬所需要的温度环境，在传统单向阀难以耐受环境温度以及难以匹配箱体横截面尺寸的前提下，提出了一种仅需要采用耐热钢制备出所述第二密封盖，如具体材料选型为与箱体同材质，即可较好的实现本方案。

所述系统基于所述容器实现，所述方法为基于所述容器的真空渗铬方法。