【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電弧離子鍍涂層制備領域，具體涉及一種大長徑比管件復雜結構內腔電弧離子鍍裝置及方法，用于制備耐腐蝕、抗磨損、抗燒蝕沖刷一體化綜合性涂層。
技術介紹
1、實際工業應用中，在石油、天然氣、化工、及飛機起落架等部位均存在大量大長徑比管件，特別是在軍事領域中的例如魚雷、導彈等發射管還存在復雜結構內腔，且服役過程中遭受高溫(高者可達3000k)、高壓(可高至500mpa)、及復雜化學氣體環境(co、co2、h2、n2、h2o等)的綜合作用，由此導致的管件內腔直徑擴大及表面幾何結構變化會嚴重影響射擊精度，造成管件失效。此外，對于飛機起落架內壁，同樣復雜的服役環境導致管件內腔表面狀態改變常會引起接觸副與其粘結抱死，致使機身與起落架產生剛性連接，造成飛機降落過程中發生不可逆的嚴重事故。因此，此類大長徑比復雜內腔管件長期且可靠的保持耐腐蝕、抗磨損與抗燒蝕沖刷的綜合性能對航空及軍事技術的發展具有非常重要的意義。
2、表面改性技術可以在不改變基體原有力學性能的基礎上進一步顯著提升其綜合性能；目前，對于這種大長徑比復雜內腔管件常采用電鍍cr涂層提升其使用性能，然而電鍍液中的硫酸、六價cr等均存在嚴重的環境危害，在當前環保可持續發展大趨勢下，急需合理且有效的表面防護技術代替電鍍cr層提高管件服役壽命與可靠性。就目前發展的涂層來看，cr涂層高溫穩定性好、耐腐蝕性能優、抗磨損性能佳，在提高管件耐磨抗蝕耐高溫性能方面較ta、w、co等涂層表現出更突出的優勢。因此，綠色鍍cr涂層技術在提高管件綜合性能方面仍然是更具發展前景且最有效的，關鍵
3、電弧離子鍍技術環保綠色、不存在基體滲氫問題、且繞鍍性好、鍍速快、涂層與基體結合強度高，在復雜構件表面制備涂層方面具有突出優勢。但是現有電弧離子鍍設備不能滿足大長徑比管件復雜內腔表面的涂層制備，需要開發相應制備裝置和方法。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種大長徑比管件復雜結構內腔電弧離子鍍裝置及方法，用于對不同類型的大長徑比管件的內腔進行涂層制備。
2、為了實現上述任務，本專利技術采用以下技術方案：
3、一種大長徑比管件復雜結構內腔電弧離子鍍裝置，包括密封系統，抽真空系統，電弧離子鍍靶材系統，冷卻系統，供氣系統，測溫系統以及電機平衡減震系統，其中：
4、密封系統包括對待加工的大長徑比管件兩端進行封閉的密封板，封閉后的大長徑比管件作為真空室且通過承載裝置安裝于固定架上；
5、抽真空系統包括機械泵、分子泵以及兩組真空規管；機械泵、分子泵連接在真空室前端，用于對真空室內進行抽真空處理；兩組真空規管沿真空室長度方向分別安裝在真空室前端、后端，用于測量真空室的真空度；
6、電弧離子鍍靶材系統包括圓柱形電弧靶材以及內置于電弧靶材的永久磁場，其中電弧靶材設置在真空室內部，并安裝在一根連接桿的前端；連接桿穿過真空室后端，連接桿的后端位于真空室外部并安裝在轉動電機的輸出軸上，以實現電弧靶材繞大長徑比管件軸線旋轉并同時沿大長徑比管件軸線方向勻速運動；所述永久磁場的磁場方向與電弧靶材軸線垂直；
7、電機平衡減震系統包括平衡器和減震器，所述轉動電機安裝在平衡器和減震器上，轉動電機、平衡器和減震器的底部通過帶滾輪的支架安裝于滑軌上，滑軌平行于真空室的軸向布置；
8、冷卻系統用于對密封系統、電弧離子鍍靶材系統以及電機平衡減震系統進行冷卻；
9、供氣系統包括氣瓶、氣體流量表以及供氣管；氣瓶通過供氣管連接真空室后端，氣體流量表安裝在供氣管上，氣瓶上安裝有氣瓶閥；
10、測溫系統包含熱電偶和溫控儀，用于測量真空室實時溫度。
11、進一步地，位于大長徑比管件前端的密封板中部預留抽真空連接孔，下部預留熱電偶安裝孔以及一對真空規管安裝孔；位于后端的密封板中部預留離子鍍連接孔，下部預留供氣孔以及一對真空規管安裝孔。
12、進一步地，所述承載裝置采用弧形固定卡，支撐于真空室的側壁底部，使得真空室的軸向平行于水平面。
13、進一步地，在所述抽真空連接孔上連接有抽氣管，機械泵的抽氣口通過安裝有預抽閥的管路連接抽氣管，機械泵的出氣口與大氣連通；分子泵的抽氣口通過安裝有高閥的管路與抽氣管連接，分子泵的出氣口通過安裝有前級閥的管路與機械泵的抽氣口連通。
14、進一步地，機械泵用于將真空室的氣壓從大氣壓抽至4～5pa，而分子泵用于將真空室氣壓從4～5pa抽至1×10-3pa。
15、進一步地，連接桿穿過真空室后端密封板上的離子鍍連接孔，連接桿與離子鍍連接孔為螺紋密封配合。
16、進一步地，電弧靶材的軸線與真空室的軸線重合，大長徑比管件的內徑與電弧靶材外徑之差控制在80-100mm。
17、進一步地，冷卻系統包括冷卻水管以及循環水泵；其中部分冷卻水管環形布置在真空室兩端的密封板上，部分冷卻水管布置于電弧離子鍍靶材系統的電弧靶材中以控制靶材溫度，部分冷卻水管布置于平衡器和減震器中；通過循環水泵使得冷卻水管中的冷卻水產生循環。
18、進一步地，所述熱電偶安裝于真空室前端密封板的熱電偶安裝孔中，熱電偶伸長長度可調，測溫時需深入大長徑比管件長度的1/2處。
19、一種大長徑比管件復雜結構內腔電弧離子鍍方法，包括：
20、針對待加工的大長徑比管件，首先預制與大長徑比管件兩端尺寸相匹配的密封板，并將密封板固定在大長徑比管件的兩端形成真空室，將真空室通過承載裝置安裝在固定架上，通過固定架將真空室固定在安裝有轉動電機以及電機平衡減震系統的滑軌上；之后將真空室與抽真空系統、電弧離子鍍靶材系統、供氣系統，測溫系統以及電機平衡減震系統連接，并將冷卻系統中的冷卻水管與循環水泵連接；
21、打開循環水泵、機械泵以及預抽閥，將真空室抽真空至4～5pa，然后關閉預抽閥，打開分子泵和前級閥，抽真空至1～2pa之后打開高閥，將真空室抽真空至1×10-3pa；打開氣瓶閥和流量計，調節氣瓶輸入至真空室中的氣體流量，通過流量計以及兩組真空規管觀察到氣體流量以及真空室中的真空度穩定后，打開電弧離子鍍靶材系統；之后打開轉動電機、平衡器和電機平衡減震系統，調節電弧靶材濺射清洗電壓，之后設置轉動電機的轉速，先利用電弧靶材濺射的等離子體轟擊大長徑比管件內腔表面以去除表面污染物、清潔管材內腔表面，按照待沉積涂層的元素組成調節電弧靶材的電壓至合適值，之后降低轉動電機的轉速，按照規定厚度進行大長徑比管件內壁的涂層制備。
22、進一步地，清潔時間為電弧靶材從真空室前端到后端的1-2個循環。
23、本專利技術具有以下技術特點：
24、本方案相比于現有技術適應范圍更廣，經濟性更高，裝置操作簡單、機動性高且占地空間更小，更易于推廣；對靶材要求更低，可適應不同長度管件內腔涂層制備，且本方案采用的電弧離子鍍技術制備涂層鍍速更快、涂層與基體的結合強度更高。同時，電弧離子鍍涂層制備技術經濟性本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種大長徑比管件復雜結構內腔電弧離子鍍裝置，其特征在于，包括密封系統，抽真空系統，電弧離子鍍靶材系統，冷卻系統，供氣系統，測溫系統以及電機平衡減震系統，其中：
2.根據權利要求1所述的大長徑比管件復雜結構內腔電弧離子鍍裝置，其特征在于，位于大長徑比管件前端的密封板中部預留抽真空連接孔，下部預留熱電偶(4)安裝孔以及一對真空規管安裝孔；位于后端的密封板中部預留離子鍍連接孔，下部預留供氣孔以及一對真空規管安裝孔。
3.根據權利要求1所述的大長徑比管件復雜結構內腔電弧離子鍍裝置，其特征在于，所述承載裝置(8)采用弧形固定卡，支撐于真空室(6)的側壁底部，使得真空室(6)的軸向平行于水平面。
4.根據權利要求1所述的大長徑比管件復雜結構內腔電弧離子鍍裝置，其特征在于，在所述抽真空連接孔上連接有抽氣管(17)，機械泵(2)的抽氣口通過安裝有預抽閥(18)的管路連接抽氣管(17)，機械泵(2)的出氣口與大氣連通；分子泵(1)的抽氣口通過安裝有高閥(19)的管路與抽氣管(17)連接，分子泵(1)的出氣口通過安裝有前級閥(20)的管路與機械泵(2)的抽氣口
5.根據權利要求1所述的大長徑比管件復雜結構內腔電弧離子鍍裝置，其特征在于，機械泵(2)用于將真空室(6)的氣壓從大氣壓抽至(4)～(5)Pa，而分子泵(1)用于將真空室(6)氣壓從4～5Pa抽至1×10-3Pa。
6.根據權利要求1所述的大長徑比管件復雜結構內腔電弧離子鍍裝置，其特征在于，連接桿(7)穿過真空室(6)后端密封板上的離子鍍連接孔，連接桿(7)與離子鍍連接孔為螺紋密封配合。
7.根據權利要求1所述的大長徑比管件復雜結構內腔電弧離子鍍裝置，其特征在于，電弧靶材(5)的軸線與真空室(6)的軸線重合，大長徑比管件的內徑與電弧靶材(5)外徑之差控制在80-100mm。
8.根據權利要求1所述的大長徑比管件復雜結構內腔電弧離子鍍裝置，其特征在于，冷卻系統包括冷卻水管以及循環水泵；其中部分冷卻水管環形布置在真空室(6)兩端的密封板上，部分冷卻水管布置于電弧離子鍍靶材系統的電弧靶材(5)中以控制靶材溫度，部分冷卻水管布置于平衡器和減震器(14)中；通過循環水泵使得冷卻水管中的冷卻水產生循環。
9.根據權利要求1所述的大長徑比管件復雜結構內腔電弧離子鍍裝置，其特征在于，所述熱電偶(4)安裝于真空室(6)前端密封板的熱電偶(4)安裝孔中，熱電偶(4)伸長長度可調，測溫時需深入大長徑比管件長度的1/2處。
10.一種大長徑比管件復雜結構內腔電弧離子鍍方法，其特征在于，包括：
...【技術特征摘要】
1.一種大長徑比管件復雜結構內腔電弧離子鍍裝置，其特征在于，包括密封系統，抽真空系統，電弧離子鍍靶材系統，冷卻系統，供氣系統，測溫系統以及電機平衡減震系統，其中：
2.根據權利要求1所述的大長徑比管件復雜結構內腔電弧離子鍍裝置，其特征在于，位于大長徑比管件前端的密封板中部預留抽真空連接孔，下部預留熱電偶(4)安裝孔以及一對真空規管安裝孔；位于后端的密封板中部預留離子鍍連接孔，下部預留供氣孔以及一對真空規管安裝孔。
3.根據權利要求1所述的大長徑比管件復雜結構內腔電弧離子鍍裝置，其特征在于，所述承載裝置(8)采用弧形固定卡，支撐于真空室(6)的側壁底部，使得真空室(6)的軸向平行于水平面。
4.根據權利要求1所述的大長徑比管件復雜結構內腔電弧離子鍍裝置，其特征在于，在所述抽真空連接孔上連接有抽氣管(17)，機械泵(2)的抽氣口通過安裝有預抽閥(18)的管路連接抽氣管(17)，機械泵(2)的出氣口與大氣連通；分子泵(1)的抽氣口通過安裝有高閥(19)的管路與抽氣管(17)連接，分子泵(1)的出氣口通過安裝有前級閥(20)的管路與機械泵(2)的抽氣口連通。
5.根據權利要求1所述的大長徑比管件復雜結構內腔電弧離子鍍裝置，其特征在于，機械泵(2)用于將真空室(6)的氣壓從大...
【專利技術屬性】
技術研發人員：馬阿敏，劉朋科，楊雕，王軍，劉歡，
申請(專利權)人：西北機電工程研究所，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。