一种扫描电子束处理金属圆柱曲面表面的方法技术

本发明专利技术涉及一种扫描电子束处理金属圆柱曲面表面的方法，包括以下步骤：步骤一，前处理；步骤二，将圆柱工件水平置于旋转机构上，使电子束中心点对齐圆柱工件母线最高点；步骤三，抽真空；步骤四，开启扫描电子束发射装置，扫描电子束沿圆柱工件的长度方向移动对圆柱工件母线最高点进行表面改性处理，然后旋转机构带动圆柱轴向转动，扫描电子束继续沿对转动后的圆柱工件母线最高点进行扫描，重复该过程直至完成对圆柱工件的曲面表面的扫描；步骤五，待扫描完成后清理。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术在扫描的过程中，电子枪头的中心线始终处于圆柱工件的母线最高点上移动，电子枪头与圆柱工件之间的距离始终保持不变，确保得到均有连续的处理表面。连续的处理表面。连续的处理表面。

【技术实现步骤摘要】
一种扫描电子束处理金属圆柱曲面表面的方法


[0001]本专利技术涉及非平面金属扫描电子束表面改性
，尤其涉及一种扫描电子束处理金属圆柱曲面表面的方法。

技术介绍

[0002]圆柱型金属材料在工业生产加工中经常会被使用到，其中轴类零件使用圆柱型金属最为广泛，上到航天航空飞行器，下到汽车轮船各种设备，都离不开轴类零件，作为回转运动传递最高效的形状，面对不同的工况环境，对轴类零件的质量要求也会有所不同，如发动机轴，汽车连杆，凸轮轴等工况环境较为恶劣，摩擦磨损以及疲劳点蚀都会严重影响轴上的能量传递。由于轴类回转零件在加工为成品的过程中，会有很多的工艺步骤，这明显增加了零部件的制造成本。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种扫描电子束处理金属圆柱曲面表面的方法，能有效提升表面光洁度、硬度的同时，可提高圆柱工件表面的耐磨性以及耐腐蚀性，且能得到均有连续的处理表面。
[0004]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种扫描电子束处理金属圆柱曲面表面的方法，包括以下步骤：
[0005]步骤一，前处理，对圆柱状材质表面进行车削处理后切割成同一尺寸的圆柱工件，对圆柱工件表面进行清洗后吹干处理；
[0006]步骤二，扫描电子束处理，将经过前处理的圆柱工件水平置于预热完成的扫描电子束表面改性装置工作室内的旋转机构上，且置于电子束枪头射线正下方，使电子束中心点对齐圆柱工件母线最高点；
[0007]步骤三，使用油扩散泵串联罗茨泵对扫描电子束工作腔室及加工腔室进行抽真空；
[0008]步骤四，对扫描电子束表面改性装置进行工艺参数设定，然后开启扫描电子束发射装置，使得扫描电子束沿圆柱工件的长度方向移动对圆柱工件母线最高点进行表面改性处理，在圆柱工件母线最高点扫描完后，旋转机构带动圆柱轴向转动，然后扫描电子束继续沿圆柱工件的长度方向移动对转动后的圆柱工件母线最高点进行扫描，重复该过程直至完成对圆柱工件的曲面表面的扫描；
[0009]步骤五，待扫描完成后，关闭扫描电子束发射装置，取出扫描后的圆柱工件，对圆柱工件进行清洗后进行吹干处理，完成对圆柱曲面表面的处理。
[0010]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0011]进一步，所述步骤三中，所述扫描电子束工作腔室内真空度为1.33
×
10
‑3Pa，加工腔室内真空度为5
×
10
‑2Pa。
[0012]进一步，所述步骤四中，对扫描电子束表面改性装置进行工艺参数设定为：扫描电
子束扫描电子束流的加速电压为60KV，扫描电子束聚焦电流为380
‑
420mA，扫描电子束加工束流为10
‑
13mA，电子枪移动速度2
‑
8mm/s，扫描电子束环内径为8mm，外径10mm。
[0013]进一步，所述步骤四中，对扫描电子束表面改性装置进行工艺参数设定为：扫描电子束扫描电子束流的加速电压为60KV，扫描电子束聚焦电流为396mA，扫描电子束加工束流为10
‑
13mA，电子枪移动速度4mm/s，扫描电子束环内径为8mm，外径10mm。
[0014]进一步，所述步骤一和步骤五中，对圆柱工件表面进行清洗的方法均为使用醇类有机溶剂和酮类有机溶剂对圆柱工件表面进行清洗。
[0015]进一步，所述步骤五中，在关闭扫描电子束发射装置后，保持圆柱工件在扫描电子束表面改性装置工作室内30min以上，然后取出扫描后的圆柱工件。
[0016]本专利技术的有益效果是：圆柱工件的不同位置的母线距离电子枪头的距离不同，而在本专利技术在扫描的过程中，电子枪头的中心线始终处于圆柱工件的母线最高点上移动，电子枪头与圆柱工件之间的距离始终保持不变，通过旋转圆柱工件实现对整个圆柱表面的处理，确保得到均有连续的处理表面；
[0017]本专利技术采用扫描电子束处理金属圆柱表面的方法，在提高金属表面光洁度的同时，还明显提升了圆柱表面的硬度，以及耐磨性能。采用了扫描电子束的处理方法，使得金属圆柱表面迅速达到金属试件的熔点，随着扫描电子束枪头的移动，金属圆柱表面又急速冷却。这种激冷激热的过程，使得工件表面快速形成硬化层，在降低表面粗糙度的同时，金属试件的硬度以及耐磨性能都得到了显著的提升；
[0018]在扫描电子束处理45#中碳钢圆柱金属表面时，扫描电子束作用于金属圆柱试件表面时，短时间的激冷激热过程，使得试件表面形成一层很薄的熔融层，由于熔融层金属自身的自流动性和重力导向，可以将表层的金属碎屑熔融后填补至表面的凹坑中，以达到提升表面光洁度的作用。由于金属材料的导热速率较高，在扫描电子束后，表面的熔融层以及热影响区会实现淬火效果，而材料的芯部则不会被影响到，从而达到表面组织晶粒细化，提升了表面硬度和耐磨性能。由于金属材料芯部受热影响较低，所以内部组织不会有所改变，能够保持材料原本的性能，只提升表面光洁度、硬度及耐磨性，并保持芯部韧性；
[0019]扫描电子束处理圆柱金属表面的过程是在真空环境下进行的，因此在处理表面的时候能够隔绝空气等杂质对材料表面影响，杜绝氧化反应；同时能量传递为电子轰击，能量传递效率高，且不引入其余元素。
附图说明
[0020]图1为本专利技术的流程图；
具体实施方式
[0021]以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0022]如图1所示，本专利技术的实施例包括以下步骤：步骤一，前处理，对圆柱状材质表面进行车削处理后切割成同一尺寸的圆柱工件，对圆柱工件表面使用醇类有机溶剂和酮类有机溶剂对圆柱工件表面进行清洗，然后使用洗耳球吹干，防止快速氧化；
[0023]步骤二，扫描电子束处理，将经过前处理的圆柱工件水平置于预热完成的扫描电
子束表面改性装置工作室内的旋转机构上，且置于电子束枪头射线正下方，使电子束中心点对齐圆柱工件母线最高点；
[0024]步骤三，使用油扩散泵串联罗茨泵对扫描电子束工作腔室及加工腔室进行抽真空，使得扫描电子束工作腔室内真空度为1.33
×
10
‑3Pa，加工腔室内真空度为5
×
10
‑2Pa；
[0025]步骤四，对扫描电子束表面改性装置进行工艺参数设定，其中扫描电子束扫描电子束流的加速电压为60KV，扫描电子束聚焦电流为380
‑
420mA，扫描电子束加工束流为10
‑
13mA，电子枪移动速度2
‑
8mm/s，扫描电子束环内径为8mm，外径10mm，然后开启扫描电子束发射装置，使得扫描电子束沿圆柱工件的长度方向移动对圆柱工件母线最高点进行表面改性处理，在圆柱工件母线最高点扫描完后，旋转机构带动圆柱轴向转动，然后扫描电子束继续沿圆柱工件的长度方向移动对转动后的圆柱工件母线最高点进行扫描，重复该过程直至完成对圆柱工件的曲面表面的扫描；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扫描电子束处理金属圆柱曲面表面的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，前处理，对圆柱状材质表面进行车削处理后切割成同一尺寸的圆柱工件，对圆柱工件表面进行清洗后吹干处理；步骤二，扫描电子束处理，将经过前处理的圆柱工件水平置于预热完成的扫描电子束表面改性装置工作室内的旋转机构上，且置于电子束枪头射线正下方，使电子束中心点对齐圆柱工件母线最高点；步骤三，使用油扩散泵串联罗茨泵对扫描电子束工作腔室及加工腔室进行抽真空；步骤四，对扫描电子束表面改性装置进行工艺参数设定，然后开启扫描电子束发射装置，使得扫描电子束沿圆柱工件的长度方向移动对圆柱工件母线最高点进行表面改性处理，在圆柱工件母线最高点扫描完后，旋转机构带动圆柱轴向转动，然后扫描电子束继续沿圆柱工件的长度方向移动对转动后的圆柱工件母线最高点进行扫描，重复该过程直至完成对圆柱工件的曲面表面的扫描；步骤五，待扫描完成后，关闭扫描电子束发射装置，取出扫描后的圆柱工件，对圆柱工件进行清洗后进行吹干处理，完成对圆柱曲面表面的处理。2.根据权利要求1所述的一种扫描电子束处理金属圆柱曲面表面的方法，其特征在于，所述步骤三中，所述扫描电子束工作腔室内真空度为1.33
×
10
‑3Pa，加工腔室内真空度为5
×
10
‑2Pa。3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛喆，王荣，黄宇燕，魏德强，李新凯，任旭隆，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：