[發(fā)明專利]大氣等離子體加工碳化硅密封環(huán)類零件的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310177074.8
• 申請日: 2013-05-14
• 公開（公告）號: CN103264414A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王波;金江;姚英學(xué);金會良;喬政;李娜;辛強;李鐸
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B26F3/06
• 分類號: B26F3/06
• 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、航空航天和機械制造等工業(yè)領(lǐng)域中，對機械密封提出了更高的要求。

碳化硅(SiC)的耐化學(xué)腐蝕性好、強度高、硬度高，耐磨性能好、摩擦系數(shù)小，抗氧化性強、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、各向同性的機械性能、高彈性模量和使用壽命長等特點。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，加工過程相當耗時并且效率相當?shù)停嫘托拚щy，費用高；另外加工質(zhì)量不可控，加工質(zhì)量一致性差，精度低；同時加工碳化硅會給加工工具造成非常快速和嚴重的磨損。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，密封環(huán)表面上存在的微結(jié)構(gòu)可以彌補裝配過程中產(chǎn)生的變形，從而起到更好的密封作用。但是這會增加加工過程算法和控制過程的復(fù)雜程度，增加對加工過程穩(wěn)定性的要求，使得加工難度更大，對加工裝置的要求更高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種大氣等離子體加工碳化硅密封環(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現(xiàn)的：所述的一種大氣等離子體加工碳化硅密封環(huán)類零件的裝置，它由圓盤形電極架、薄片形電極模塊、地電極、龍門加工機床、射頻電源、密閉工作艙、混合等離子體氣源組成，混合等離子體氣源包含反應(yīng)氣體、大氣等離子體激發(fā)氣體和輔助氣體；

圓盤形電極架的上端面絕緣連接在龍門加工機床的豎直運動工作轉(zhuǎn)軸上，圓盤形電極架的上端面上設(shè)置有多個薄片形電極模塊的安裝孔，當薄片形電極模塊安裝在圓盤形電極架上的安裝孔時，薄片形電極模塊與圓盤形電極架的直徑所在直線共線，根據(jù)待加工碳化硅密封環(huán)類零件微結(jié)構(gòu)面型的要求選擇薄片形電極模塊的個數(shù)；使每個薄片形電極模塊都通過圓盤形電極架與射頻電源的輸出端連接作為大氣等離子體放電的陽極；圓盤形電極架上的多個出氣孔都通過圓盤形電極架中心的導(dǎo)氣孔、氣管與混合等離子體氣源導(dǎo)氣連通，混合等離子體氣源包含反應(yīng)氣體、大氣等離子體激發(fā)氣體和輔助氣體，圓盤形電極架上的每個出氣孔的出口端分別設(shè)置在每個薄片形電極模塊附近；將待加工碳化硅密封環(huán)類零件裝卡在地電極上，地電極固定在龍門加工機床的工作平臺上；將地電極接地作為大氣等離子體放電的陰極；將龍門加工機床設(shè)置在密閉工作艙中；圓盤形電極架的回轉(zhuǎn)軸心線與待加工碳化硅密封環(huán)類零件的軸心線重合，使每片薄片形電極模塊的下端面都靠近待加工碳化硅密封環(huán)類零件的待加工表面，并使它們之間都保持一定的放電間隙，放電間隙范圍均為1mm-5mm。

本發(fā)明能對那些表面要求比較高的、加工難度比較大的、需要多個工序才能完成加工的密封環(huán)類零件表面進行先均勻的大去除、然后局部修琢的小去除、最后刻蝕微結(jié)構(gòu)的高精度、高效率的加工。

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

1.等離子體電極結(jié)構(gòu)簡單，電極為常見金屬制成，制造簡單，大氣等離子體加工過程對電極的損傷很小，因此加工過程穩(wěn)定可控，加工質(zhì)量一致性好，費用低；?

2.?本方法針對微結(jié)構(gòu)表面，利用等離子體電極的加工表面，計算駐留時間，只需要一個方向的回轉(zhuǎn)運動就可以實現(xiàn)微結(jié)構(gòu)的加工，算法和數(shù)控過程簡單；

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

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中圓盤形電極架1、薄片形電極模塊1-1與待加工碳化硅密封環(huán)類零件4相對位置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖2的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一：結(jié)合圖1、圖2、圖3所示，本實施方式由圓盤形電極架1、薄片形電極模塊1-1、地電極2-3、龍門加工機床2、射頻電源3、密閉工作艙5、混合等離子體氣源6組成，混合等離子體氣源6包含反應(yīng)氣體、大氣等離子體激發(fā)氣體和輔助氣體；