一种材料表面处理装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种材料表面处理装置，属于电子技术领域，该处理装置包括处理室以及安装在处理室内部的电子枪、操作台和调整机构，处理室通过一侧的抽排气孔形成真空环境。该处理装置利用电子束对材料表面进行处理，具有只消耗电能、可重复使用、费效比高等特点，该处理方式作用时间短，不影响被处理物本体，能够显著提升被处理材料的表面光洁度，而且对环境友好，对人体无伤害，可以广泛的应用于航空航天、精密加工、电力电子、仪器仪表、材料改性、防腐处理、环保技术等技术领域。

【技术实现步骤摘要】
一种材料表面处理装置
本技术涉及一种材料表面处理装置，属于电子
，特别是一种利用电子束进行材料表面处理的装置，应用范围包括但不限于：航空航天、精密加工、电力电子、仪器仪表、材料改性、防腐处理、环保技术等领域。
技术介绍
表面处理是指利用方法、工具、工艺等手段对物质或材料表面进行再加工的技术。当前，表面处理方法主要有：研磨法、热处理法、化学法和激光法。研磨法是指采用细小且高强度的微粒反复摩擦被处理物表面。随着技术的进步，研磨法出现了使用超音速微粒先撞击再摩擦的方法，其目的是提高工作效率，但是上述方法的处理效率仍需提高，且具有一定的材料损耗。热处理法是利用淬火、退火等煅烧工艺完成材料的表面处理。随着技术的进步，热处理法出现采用超高音速火焰定点喷射实现更加精准的表面处理，该方法存在一定的局部形变。化学法是采用化学药剂，例如磷酸、磷酸盐等，通过一定比例稀释后溶蚀被处理物表面的特定区域、微观凸起或杂质，化学法对环境和人体存在一定危害。激光法是利用大功率的短时高能激光束照射被处理物表面，产生局部微融态。相比前三种方法，虽然激光法技术先进，但受制于光斑尺寸与光能强度的矛盾，激光法存在处理时间长、工作效率低的缺陷。为了改善现有材料处理方法，一方面提升处理精度、提升处理系统的稳定性，另一方面降低材料表面的处理形变，降低环境和人体危害，急需设计一种新的材料处理装置和处理方法。
技术实现思路
面对上述技术背景和技术问题，本技术利用电子束对材料表面进行处理，具有只消耗电能、可重复使用、费效比高等特点，该处理方式作用时间短，不影响被处理物本体，能够显著提升被处理材料的表面光洁度，而且对环境友好，对人体无伤害，可以广泛的应用于航空航天、精密加工、电力电子、仪器仪表、材料改性、防腐处理、环保技术等
为达到上述目的，本技术的实施例采用如下技术方案：一种材料表面处理装置包括处理室以及安装在所述处理室内部的电子枪、操作台和调整机构，所述处理室一侧设置有抽排气孔，其中：所述处理室为带有开门或盖体的密封结构；所述电子枪由枪管、用于发射电子束的阴极、用于引导电子束传输的阳极和用于汇集电子束的螺线管组成，所述枪管的一端连通处理室的内部，枪管的另一端安装有所述阴极，阳极为圆环或空心柱结构且设置在阴极的正下方，所述螺线管盘绕在枪管外壁；所述操作台设置在电子枪的发射区域内且用于固定被处理材料；所述调整机构用于带动操作台反复运动、以实现被处理材料表面的完全处理；所述抽排气孔一方面连接真空泵组用于实现处理室内部的真空环境，另一方面连接惰性气体源用于向处理室内部充放惰性气体。优选的，还包括用于被处理材料表面合金成型的电喷枪，所述电喷枪由喷管、用于产生电子的等离子体发生极和用于产生电镀物离子的电镀物组成，其中：所述喷管的一端连通处理室的内部，喷管的另一端安装有所述等离子体发生极，所述电镀物设置在等离子体发生极的正下方。优选的，所述电子枪和电喷枪的布置包括平行布置和相交布置：当电子枪和电喷枪采用平行布置时，所述调整机构为平移调整机构，平移调整机构带动操作台在电子枪和电喷枪的发射区域之间反复直线运动；当电子枪和电喷枪采用相交布置时，所述调整机构为旋转调整机构，旋转调整机构带动操作台在电子枪和电喷枪的发射区域之间反复圆周运动。优选的，所述平移调整机构包括平移台、旋转轮、从动轮和传动链条，其中：所述平移台为承重主体，平移台的底部安装在处理室的内壁上，平移台的上部水平安装有多个旋转轮和从动轮，所述旋转轮和从动轮的外部包裹有传动链条，所述传动链条的外表面与操作台的底部连接。优选的，所述旋转调整机构包括旋转台和旋转轴，所述旋转台为承重主体，旋转台通过旋转轴安装在处理室内部，旋转轴由旋转电机驱动旋转，所述操作台安装在旋转台的偏心位置。优选的，还包括开关、储能元件、充电电源和系统控制器，其中：所述充电电源一方面用于向储能元件充电，另一方面用于向电喷枪供电；所述开关用于将储能元件的电能瞬时释放给电子枪；所述系统控制器用于控制充电电源、开关和真空泵组工作；优选的，所述储能元件包括电容和/或电感，所述电容和/或电感通过限流电阻和开关组成储能电路，一方面用于储存充电电源提供的电能，另一方面用于向电子枪瞬时放电。优选的，所述充电电源为大容量电池组、AC电源、或DC电源中的一种。优选的，所述开关为MOS管、闸流管、晶闸管、或IGBT中一种或几种。优选的，所述系统控制器为MCU、FPGA、或PLC中的一种，系统控制器用于充放电管理、触发控制、操作台运转、故障报警和人机交互。本技术提出的材料表面处理装置具有以下有益效果：(1)本装置利用高速电子轰击被处理物表面，使被处理物表层产生粒子脱落、移动或与其它粒子的碰撞，电子束表面处理具有以下优点和优势：精度高，表面光洁度好，在计算机辅助控制下，处理精度可达到微米甚至纳米量级。稳定性好，在电子发射极的寿命时间内，处理空间与能量分布始终保持稳定。形变小，高速电子只作用到被处理物表面，且时间极短，被处理物的整体温升小。应用范围广，相比激光法，电子束法不仅能够快速处理大尺寸工件或异形件，也能够处理金属件、合金件、非金属件、以及金属和非金属混合件。(2)为了丰富电子束表面处理系统的处理能力，扩展应用范围和应用领域，本技术提出了电子枪结合电喷枪的技术方案，通过与表面镀层技术相结合，使一种材料表面处理装置不仅具备电子束表面处理的能力，还具有表面合金成型的能力，为支撑多种场景应用，满足特殊工件制备需要，提高多样化、规模化处理能力提供保障。附图说明图1为本技术的第一实施例器件布置示意图；图2为本技术的第一实施例系统结构示意图；图3为本技术的第一实施例中调整机构示意图；图4为本技术的第二实施例器件布置示意图；图5为本技术的第三实施例器件布置示意图；图6为本技术的第三实施例系统结构示意图；图7为本技术中储能电路结构示意图；图8为原始机械加工的无氧铜工件表面；图9为利用本技术处理后的无氧铜工件表面。图中，1-处理室、2-电子枪、201-枪管、202-阴极、203-阳极、204-螺线管、3-操作台、4-调整机构、401-平移台、402-旋转轮、403-从动轮、404-传动链条、405-旋转台、406-旋转轴、5-抽排气孔、6-电喷枪、601-喷管、602-等离子体发生极、603-电镀物。具体实施方式在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。术语“第一”、“第二”仅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种材料表面处理装置，其特征在于，包括处理室(1)以及安装在所述处理室(1)内部的电子枪(2)、操作台(3)和调整机构(4)，所述处理室(1)一侧设置有抽排气孔(5)，其中：/n所述处理室(1)为带有开门或盖体的密封结构；/n所述电子枪(2)由枪管(201)、用于发射电子束的阴极(202)、用于引导电子束传输的阳极(203)和用于汇集电子束的螺线管(204)组成，所述枪管(201)的一端连通处理室(1)的内部，枪管(201)的另一端安装有所述阴极(202)，所述阳极(203)为圆环或空心柱结构且设置在阴极(202)的正下方，所述螺线管(204)盘绕在枪管(201)外壁；/n所述操作台(3)设置在电子枪(2)的发射区域内且用于固定被处理材料；/n所述调整机构(4)用于带动操作台(3)反复运动、以实现被处理材料表面的完全处理；/n所述抽排气孔(5)一方面连接真空泵组用于实现处理室(1)内部的真空环境，另一方面连接惰性气体源用于向处理室(1)内部充放惰性气体。/n

【技术特征摘要】
1.一种材料表面处理装置，其特征在于，包括处理室(1)以及安装在所述处理室(1)内部的电子枪(2)、操作台(3)和调整机构(4)，所述处理室(1)一侧设置有抽排气孔(5)，其中：
所述处理室(1)为带有开门或盖体的密封结构；
所述电子枪(2)由枪管(201)、用于发射电子束的阴极(202)、用于引导电子束传输的阳极(203)和用于汇集电子束的螺线管(204)组成，所述枪管(201)的一端连通处理室(1)的内部，枪管(201)的另一端安装有所述阴极(202)，所述阳极(203)为圆环或空心柱结构且设置在阴极(202)的正下方，所述螺线管(204)盘绕在枪管(201)外壁；
所述操作台(3)设置在电子枪(2)的发射区域内且用于固定被处理材料；
所述调整机构(4)用于带动操作台(3)反复运动、以实现被处理材料表面的完全处理；
所述抽排气孔(5)一方面连接真空泵组用于实现处理室(1)内部的真空环境，另一方面连接惰性气体源用于向处理室(1)内部充放惰性气体。


2.根据权利要求1所述的材料表面处理装置，其特征在于，还包括用于被处理材料表面合金成型的电喷枪(6)，所述电喷枪(6)由喷管(601)、用于产生电子的等离子体发生极(602)和用于产生电镀物离子的电镀物(603)组成，其中：所述喷管(601)的一端连通处理室(1)的内部，喷管(601)的另一端安装有所述等离子体发生极(602)，所述电镀物(603)设置在等离子体发生极(602)的正下方。


3.根据权利要求2所述的材料表面处理装置，其特征在于，所述电子枪(2)和电喷枪(6)的布置包括平行布置和相交布置：
当电子枪(2)和电喷枪(6)采用平行布置时，所述调整机构(4)为平移调整机构，平移调整机构带动操作台(3)在电子枪(2)和电喷枪(6)的发射区域之间反复直线运动；
当电子枪(2)和电喷枪(6)采用相交布置时，所述调整机构(4)为旋转调整机构，旋转调整机构带动操作台(3)在电子枪(2)和电喷枪(6)的发射区域之间反复圆周运动。

【专利技术属性】
技术研发人员：陈炎伟，李伟，李立明，
申请(专利权)人：陕西中控微脉智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61