內孔局域輝光等離子體放電裝置及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于材料工程領域，涉及一種用于零件處理的氣體放電裝置，具體涉及一種內孔局域輝光等離子體放電裝置及其使用方法。
【背景技術】
[0002]輝光等離子體放電技術在材料工程領域得到了廣泛應用，如輝光離子氮化、離子滲碳、離子鍍、等離子體增強化學氣相沉積等。這些技術用于處理零件的外表面取得了很好的效果。但是對于零件的內表面，尤其是超長內孔表面的處理時，常常會出現(xiàn)沿軸向滲層或鍍層不均勻的現(xiàn)象，例如，以氨氣為原料氣對內孔表面進行離子滲氮處理時，氨氣進入端的滲層較厚，而廢氣排出端的滲層較薄。特別地，現(xiàn)有技術很難對內孔局域表面進行等離子體改性處理。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明旨在針對上述現(xiàn)有技術中存在的問題，提供一種能夠在零件內孔局域表面進行等離子體放電的裝置，能夠方便地進行零件內孔表面等離子體改性處理，得到均勻的鍍層或滲層。
[0004]本發(fā)明的另一目的是提供了一種內孔局域輝光等離子體放電裝置的使用方法。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明采取以下技術方案來實現(xiàn)。
[0006]本發(fā)明提供了一種內孔局域輝光等離子體放電裝置，包括以下零部件:
[0007]中心電極，其用作正極；
[0008]電纜，其芯部為導體，外部為耐高溫絕緣層。其與中心電極連接，用于向所述中心電極供電，并牽引放電裝置運動；
[0009]和至少一個屏蔽管，其與中心電極、帶內孔的零件相互絕緣，用于限制輝光放電的區(qū)域；其中一個屏蔽管位于中心電極與電纜的交接處；其中所述屏蔽管最大外徑處表面與帶內孔的零件內孔表面之間的距離為1_3_。
[0010]輝光放電在中心電極和帶內孔的零件之間進行，輝光覆蓋在零件內孔表面沒有被屏蔽管屏蔽的區(qū)域內。
[0011]實施方式之一，中心電極可以由電纜去除高溫絕緣層后的芯線形成，這只是一種實現(xiàn)方式，本領域可以根據(jù)中心電極的作用，選擇其他的材料作為中心電極，例如銅、碳棒、不銹鋼、鈦合金等。中心電極的末端可以為半球形，以便得到比較均勻的末端電場，避免尖端放電。
[0012]實施方式之一，電纜為耐高溫電纜，具體可以根據(jù)中心電極的放電電壓和內孔零件進行表面改性處理所需的溫度進行選擇，例如在銅桿外面套上石英管形成電纜、在碳素鋼絲外面套上絕緣陶瓷管形成電纜等。電纜與提供放電電壓的電源正極相連接。本發(fā)明中采用的電源為脈沖電源。
[0013]實施方式之一，用屏蔽管限制輝光放電的區(qū)域。屏蔽管用碳鋼等耐高溫的導電材料制作，且與中心電極、待處理的有內孔的零件之間相互絕緣。
[0014]實施方式之一，用固定在中心電極上的絕緣支座實現(xiàn)中心電極在零件內孔中的徑向固定，以使零件內孔局部得到均勻的改性處理；在絕緣支座上還可以進一步留有透氣槽，便于放電氣體的流動。絕緣支座適宜用耐高溫的陶瓷、玻璃等制造。
[0015]實施方式之一，屏蔽管用碳素鋼制造，固定在絕緣支座上，屏蔽管的最大直徑端超出絕緣支座；
[0016]實施方式之一，屏蔽管固定在零件的內孔中，并與內孔相互絕緣。
[0017]實施方式之一，屏蔽管處于電絕緣狀態(tài)，既不與中心電極接觸，也不與導向套管接觸，屏蔽管最大外徑處外表面與帶內孔的零件內孔表面之間設置一定的間隙，本發(fā)明實施例中設定的間隙距離為l_3mm。
[0018]實施方式之一，導向套管固定在絕緣支座上，與零件內孔壁直接接觸，具有將放電裝置與內孔自動對正功能；進一步，在導向套管上留有沿軸向的透氣槽，便于放電氣體的流動。
[0019]實施方式之一，上述中心電極、屏蔽管、絕緣支座和導向套管的軸線重合。這樣可以使中心電極處于零件內孔中心，以使零件內孔局部得到均勻的改性處理。
[0020]實施方式之一，內孔局域輝光等離子體放電裝置進一步包括絕緣堵頭，其安裝在位于中心電極末端的絕緣支座內，用于屏蔽中心電極末端的放電，絕緣堵頭用耐高溫的絕緣陶瓷等制造。
[0021]本發(fā)明進一步提供了一種內孔局域輝光等離子體放電裝置的使用方法，先將內孔局域輝光等離子體放電裝置放入到待處理零件的內孔中；輝光放電過程中，在需要進行表面改性處理的內孔區(qū)域以設定速率在內孔中運動，完成對內孔表面的改性處理。
[0022]上述內孔局域輝光等離子體放電裝置的使用方法中，放電裝置的運動速率為0-5m/ho當放電裝置的運動速率為Om/h時，放電裝置處于靜止狀態(tài)，僅在選定的局部區(qū)域進行等離子體表面處理；當放電裝置運動時，可以對選定的更大范圍的區(qū)域進行等離子體表面處理，從而保證表面處理的均勻性。至于放電氣壓、放電電壓、放電氣體的流動速率可以根據(jù)采用的改性處理方式、采用的放電氣體以及電源來進行選擇。本發(fā)明實施例中采用的放電氣壓為200-500Pa，放電電壓為300-600V，放電氣體的流動速率為0_2m/min。
[0023]上述內孔局域輝光等離子體放電裝置的使用方法中，待處理零件的溫度是根據(jù)采用的表面改性處理方式(如滲氮處理、淬火處理、氣相沉積等)進行設定的。由于處理的零件可能大小不一，我們對如何保證內孔待處理零件的溫度也做了相關研究。經研究發(fā)現(xiàn)，可以通過調整脈沖電流的占空比來調整內孔零件的溫度；對于較大的零件，還可以通過外部加熱的方式來調整內孔零件的溫度；對于薄壁的零件，還可以通過外部冷卻來調整內孔零件的溫度。
[0024]本發(fā)明提供的內孔局域輝光等離子體放電裝置及其使用方法具有以下有益效果:
[0025]1、能夠在零件內孔的局部區(qū)域內實現(xiàn)輝光放電，便于對內孔表面進行局部改性處理；
[0026]2、通過移動該內孔局域輝光等離子體放電裝置，可以對零件內孔的全部內表面進行改性處理，便于得到軸向均勻的涂層；
[0027]3、對于尺寸較大的內孔零件，可以將本發(fā)明提供的裝置預置在孔內中，再將內孔兩端密封并抽真空后，便可進行內孔表面改性處理，從而避免使用大尺寸的表面改性處理設備；
[0028]4、該裝置還具有結構簡單、攜帶方便的優(yōu)點，配備適當?shù)拿}沖電源和真空栗后，可在野外或大尺寸內孔零件的安裝調試現(xiàn)場進行內孔表面改性處理。
【附圖說明】
[0029]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，以下將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，以下描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖所示實施例得到其它的實施例及其附圖。
[0030]圖1為本發(fā)明提供的一個實施例的內孔局域輝光等離子體放電裝置示意圖；
[0031]圖2為本發(fā)明提供的另一個實施例的內孔局域輝光等離子體放電裝置示意圖；
[0032]圖3為本發(fā)明提供的一個實施例的對內孔的兩個局部表面進行改性的示意圖；
[0033]圖4為本發(fā)明提供的一個實施例的零件內孔端部和一個局部表面改性的示意圖；
[0034]圖5為本發(fā)明提供的一個實施例的薄壁零件的內孔局部表面改性的示意圖；
[0035]圖6為本發(fā)明提供的一個實施例的具有較大外形尺寸零件的內孔局部表面改性的不意圖；
[0036]圖7為本發(fā)明提供的一個實施例的零件內孔端部表面改性的示意圖。
[0037]其中，1-中心電極；2_屏蔽管；3_絕緣支座；4_導向套管；5_電纜；6_絕緣堵頭；?、?'-帶有內孔的零件；8-風冷裝置；9、Y -密封堵頭。
【具體實施方式】
[0038]以下將結合附圖對本發(fā)明各實施例的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所得到的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明所保護的范圍。
[0039]實施例1
[0040]本實施例中，采用了如圖1所示的內孔放電裝置，包括以下零部件:中心電極1、兩個屏蔽管2、兩個絕緣支座3、兩個導向套管4、耐高溫電纜5和絕緣堵頭6。中心電極I是由耐高溫電纜5去除高溫絕緣層后的芯線形成的，用作正極。兩個絕緣支座3固定在中心電極I上，其中一個位于中心電極I和電纜5的交接處，另外一個位于中心電極I的末端。兩個屏蔽管2分別固定在兩個絕緣支座3朝向中心電極I的一端，用于阻止輝光等離子體放電，輝光等離子體放電在兩個屏蔽管2之間的限制區(qū)域內進行；兩個導向套管4分別固定在絕緣支座3朝向電纜5和朝向電極末端的另一端，用于支撐絕緣支座，并起自動對正作用。屏蔽管2由直徑不同的兩部分構成，屏蔽管2的大端對著中心電極，導向套管4為中空結構，一端固定在絕緣支座3上，另一端開口。屏蔽管2直徑較小的部分位于導向套管4內。絕緣堵頭6封堵在中心電極I末端的絕緣支座3內，用于防止中心電極I末端放電。其中，屏蔽管2大端外徑比導向套管4的外徑小3mm，確保輝光等離子體放電過程中屏蔽管2與內孔零件內表面間的間隙為1.5mm。中心電極1、屏蔽管2、絕緣支座3和導向套管4的軸線重入口 O
[0041]實施例2
[0042]本實施例中，采用了如圖2所示的內孔放電裝置，包括以下零部件:中心電極1、一個屏蔽管2、一個絕緣支座3、一個導向套管4、耐高溫電纜5。中心電極I是由耐高溫電纜5去除高溫絕緣層后的芯線形成的，其末端為半球形，用作正極。絕緣支座3固定在中心電極I上，且位于中心電極I和電纜5的交接處。屏蔽管2固定在絕緣支座3朝向中心電極I的一端，用于阻止輝光等離子體放電，輝光等離子體放電在屏蔽管2限制的面臨中心電極I末端的內孔表面區(qū)域內進行；導向套管4固定在絕緣支座3朝向電纜5的另一端，用于支撐絕緣支座，并起自動對正作用。屏蔽管2由直徑不同的兩部分構成，屏蔽管2的大端對著中心電極，導向套管4為中空結構，一端固定在絕緣支座3上，另一端開口。屏蔽管2直徑較小的部分位于導向套管4內。其中，屏蔽管2大端外徑比導向套管4的外徑小4_，確保輝光等離子體放電過程中屏蔽管2與內孔零件內表面間的間隙為2mm。中心電極1、屏蔽管
2、絕緣支座3和導向套管4的軸線重合。
[0043]實施例3