[發(fā)明專利]大氣等離子體成形電極加工微結(jié)構(gòu)密封環(huán)類零件的裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310177052.1
• 申請(qǐng)日: 2013-05-14
• 公開（公告）號(hào): CN103258708A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王波;辛強(qiáng);姚英學(xué);金會(huì)良;丁飛;李娜;金江;李鐸
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01J37/32
• 分類號(hào): H01J37/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于等離子體加工碳化硅密封環(huán)類零件的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，在核工業(yè)、石油工業(yè)、化工工業(yè)、化纖、化肥、原子能、航空航天和機(jī)械制造等工業(yè)領(lǐng)域中，對(duì)機(jī)械密封提出了更高的要求。

碳化硅(SiC)的耐化學(xué)腐蝕性好、強(qiáng)度高、硬度高，耐磨性能好、摩擦系數(shù)小，抗氧化性強(qiáng)、極高的溫度下有良好的尺寸穩(wěn)定性、熱膨脹系數(shù)低、熱穩(wěn)定性好。另外，碳化硅材料具有適中的密度、較高的比剛度、較好的導(dǎo)熱系數(shù)、耐熱沖擊性、抗熱震、各向同性的機(jī)械性能、高彈性模量和使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。可用于放射性、腐蝕性、劇毒、易燃、易爆、高溫、高純、超凈等諸多復(fù)雜工況條件。因而是制造密封環(huán)的理想材料。

但同時(shí)碳化硅材料硬度高，脆性大，表面的加工難度大。用傳統(tǒng)的加工方法加工，加工過程相當(dāng)耗時(shí)并且效率相當(dāng)?shù)停嫘托拚щy，費(fèi)用高；另外加工質(zhì)量不可控，加工質(zhì)量一致性差；并且精度低，工具磨損非常快，磨損嚴(yán)重。這使得碳化硅密封環(huán)類零件的加工非常不易。

為了使密封環(huán)能起到較好的密封效果，密封環(huán)表面需要加工出微結(jié)構(gòu)。在這種情況下，裝配密封環(huán)時(shí)，密封環(huán)表面上存在的微結(jié)構(gòu)可以彌補(bǔ)裝配過程中產(chǎn)生的變形，從而起到更好的密封作用。但是這會(huì)增加加工過程算法的復(fù)雜程度和控制過程的復(fù)雜程度，增加對(duì)加工過程穩(wěn)定性的要求，使得加工難度更大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種大氣等離子體成形電極加工微結(jié)構(gòu)密封環(huán)類零件的裝置，為了解決碳化硅密封環(huán)類零件的難加工問題。

所述的目的是通過以下方案實(shí)現(xiàn)的：所述的一種大氣等離子體成形電極加工微結(jié)構(gòu)密封環(huán)類零件的裝置，它由等離子體成形電極、五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床、射頻電源、密閉工作艙、混合等離子體氣源組成：

等離子體成形電極的上端面絕緣連接在五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的豎直運(yùn)動(dòng)工作軸上，使等離子體成形電極與射頻電源的輸出端連接作為大氣等離子體放電的陽極；將待加工碳化硅密封環(huán)類零件裝卡在地電極上，地電極固定在五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的工作平臺(tái)上；將地電極接地作為大氣等離子體放電的陰極；將五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床設(shè)置在密閉工作艙中，使密閉工作艙內(nèi)的等離子體成形電極的導(dǎo)氣孔通過氣管與混合等離子體氣源導(dǎo)氣連通；等離子體成形電極的下端面成形工作表面具有與待加工碳化硅密封環(huán)類零件期望的微結(jié)構(gòu)面型相補(bǔ)償?shù)奈⒔Y(jié)構(gòu)，對(duì)零件直接進(jìn)行成形加工；等離子體成形電極部分要求在徑向覆蓋住待加工碳化硅密封環(huán)類零件，等離子體成形電極的下端所有轉(zhuǎn)折部分倒圓角過渡，避免尖端放電，保證等離子體的放電均勻；使等離子體成形電極靠近待加工碳化硅密封環(huán)類零件的待加工表面，并使它們之間保持一定的放電間隙，放電距離范圍為1mm-5mm。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明專利利用大氣等離子體加工方法對(duì)由難加工材料碳化硅制成的密封環(huán)類零件表面進(jìn)行加工，加工效率高，精度高；

2.等離子體電極結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電極為常見金屬制成，制造簡(jiǎn)單，在成形電極的工作表面加工期望面型，避免了直接在難加工材料碳化硅上加工微結(jié)構(gòu)；大氣等離子體加工過程對(duì)電極的損傷很小，因此加工過程穩(wěn)定可控，加工質(zhì)量一致性好，費(fèi)用低；?

3.本方法針對(duì)微結(jié)構(gòu)表面，利用等離子體成形電極的加工表面進(jìn)行加工，確定加工時(shí)間，不需要成形電極或者工件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，不需要復(fù)雜的算法和運(yùn)動(dòng)數(shù)控，加工過程簡(jiǎn)單；

4.?成形電極中加工有冷卻通道，實(shí)現(xiàn)了加工過程中的電極冷卻，降低了加工過程中的電極溫度，從而可以進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的加工，使得反應(yīng)離子的活性相對(duì)較高，因此去除率得到提高；

5.等離子體的產(chǎn)生是在開放的大氣條件下實(shí)現(xiàn)的，避免了采用真空反應(yīng)容器，大大降低了使用成本。

6.?本裝置采用的是大氣等離子體加工方法，不局限于碳化硅密封環(huán)的加工，也可應(yīng)用于硅基微結(jié)構(gòu)類元器件的加工。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中等離子體成形電極1與待加工碳化硅密封環(huán)類零件4相對(duì)位置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖1中等離子體成形電極1的仰視結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：結(jié)合圖1、圖2、圖3所示，它由等離子體成形電極1、五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床2、射頻電源3、密閉工作艙5、混合等離子體氣源6組成：