本发明专利技术涉及一种筒体内表面改性装置，包括两个爆炸枪和两个等离子体加速器；两个等离子体加速器内均带有反应室，反应室的一端形成有开口端切面；两反应室在开口端切面处相连接；两个爆炸枪分别装配于两个反应室的两端；其中，爆炸枪通过辅助管和可移动管路连接到喷嘴，反应室的轴线上安装有绝缘体、棒状电极和电流引线；绝缘体装配于两个反应室的末端；轴向电极内置于反应室内，并且两端穿过绝缘体与电流引线相连；本发明专利技术结构简单，设计巧妙，主要用于筒形工件内表面的改性，通过管内等离子体的聚焦增加能量密度来保证改性效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及表面工程，特别是涉及一种筒体内表面改性装置。
技术介绍
1、现有专利①：一种局部加热的装置.ipc:b23k1/005.俄罗斯专利no.2025234.作为钎焊技术中加热工件表面的热源。该装置包含一个工艺喷嘴，喷嘴包括用于前端供应气体、介质或物质的中空圆筒，以及至少一个与其同轴的用于去除蒸发产物的中空圆筒。喷嘴沿着反射器的轴线安装。内反射面覆盖环形光源，并与外反射面以旋转体形式形成聚合面，聚合面将加热区域热源的辐射能集中到工件表面。
2、该装置的缺点是能量密度低，无法通过快速加热产品内表面来制备难熔金属和合金的涂层。
3、已知的另一种不同类型离子-等离子体处理装置②：一种通过气体放电等离子体制备涂层的装置.ipc:c23c14/34.俄罗斯专利no.2110606；该装置可有效应用于各种涂层材料。经济性高，可批量处理长的工件。该装置包含了一个真空室、工作气体和反应气体源，彼此同轴安装在真空室内的圆形板。该装置还包括：电绝缘板、筒体形靶材、由若干模块固定在绝缘板圆周上的复合热离子阴极、固定在绝缘板之间的环形阳极、工件固定器。
4、该装置可通过不同的靶材沉积单一或多元素的涂层，利用离子或电子轰击辅助的处理表面，溅射沉积靶材原子到表面活化的工件表面。在工作过程中，旋转机构使工件绕轴旋转，以保证工件表面的均匀加工。
5、该专利技术可用于在金属、玻璃和陶瓷工件表面制备保护涂层、光学涂层、装饰涂层和其他涂层。可应用于制造太阳能吸收装置和医疗、工业、家用等产品的零部件。
>6、该装置的缺点是需要在真空环境下处理，因能量密度无法集中而使效率降低，且无法使用紧凑型电极制备高质量的涂层；其缺点还包括需要加热整个工件，无法处理工件表面或局部区域。7、已知的一种金属产品等离子体爆炸加工方法和装置③：欧洲专利，申请号：91907287.6int.cl.5：c23c 4/00,b05b 7/20.公开号:0531527a1；根据该专利技术，脉冲等离子体发生器有2个燃烧室——反应室和爆震室，其中填充有可燃混合气体和元素周期表中iii、iv、v、vi族元素的金属粉末材料。火花塞固定在爆炸燃烧室中，可在气体混合处周期性地引爆可燃混合气体。在反应室，爆轰燃烧模式是在电磁场中进行的，电磁场由燃烧产物转换电流而产生。该专利技术通过燃烧产物、粉末材料的高能射流加工金属表面。同时，粉末材料和等离子体化合物沉积在金属表面上。由于快速加热和冷却，金属表面发生了再结晶以及弥散合金化。该装置可用于硬化机械零件和工具的磨损面。
8、该专利技术的缺点是使用粉末材料对工件表面进行改性，这会改变工件表面的几何参数。此外，改性表面采用等离子体射流加热，由于传热介质的对流机理，加热速度受到限制。因此，工件表面对于再结晶和形成纳米晶材料的加热和冷却速率不够高。反应室中燃烧产物不均匀地引入会导致电极间隙中放电的不均匀，从而造成电极表面局部腐蚀。该装置无法在筒体表面上制备硬化层，这限制了其应用范围。
9、针对以上问题，故，有必要对其进行改进。
技术实现思路
1、本专利的主要目的是提供一种筒体内表面改性装置，在脉冲等离子体气氛中，无需清洁等预处理即可在工件内表面上制备硬化层；提高该装置在金属表面的硬化效果、改善合金元素的均匀分布、提高工件内表面的改性质量和生产率。
2、为了达到以上目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种筒体内表面改性装置，包括两个爆炸枪和两个等离子体加速器；两个等离子体加速器内均带有反应室，反应室的一端形成有开口端切面；两反应室在开口端切面处相连接；两个爆炸枪分别装配于两个反应室的两端；其中，爆炸枪通过辅助管和可移动管路连接到喷嘴，反应室的轴线上安装有绝缘体、棒状电极和电流引线；绝缘体装配于两个反应室的末端；轴向电极内置于反应室内，并且两端穿过绝缘体与电流引线相连。
3、作为本专利技术的一种优选方案，所述反应室的开口端切面呈锐角。
4、作为本专利技术的一种优选方案，所述反应室的开口端切面的切面角度为45°。
5、作为本专利技术的一种优选方案，所述喷嘴与爆炸枪开口端对齐，喷嘴将一种或多种合金元素或化合物导入到爆炸枪中。
6、作为本专利技术的一种优选方案，所述爆炸枪具有单一的供气源和启爆源，两个爆炸枪对称放置并与反应室的封闭部分紧密配合。
7、作为本专利技术的一种优选方案，所述轴向电极与反应室的轴线同轴，随着其末端被消耗而轴向移动补偿，并通过气流进行冷却。
8、作为本专利技术的一种优选方案，所述轴向电极沿着反应室的轴线安装，其表面含有合金元素。
9、作为本专利技术的一种优选方案，所述合金元素为元素周期表iii、iv、v、vi族元素；该合金元素以可再生涂层的形式置于在反应室末端和轴向电极表面上。
10、作为本专利技术的一种优选方案，所述轴向电极设置有两个，轴向电极沿着反应室的轴线安装。
11、作为本专利技术的一种优选方案，还包括有用于对筒形工件进行360°旋转和水平移动的机械手夹具，机械手夹具位于筒形工件的上端。
12、本专利技术的有益效果是：
13、1.本专利技术结构简单，设计巧妙，主要用于筒形工件内表面的改性，通过管内等离子体的聚焦增加能量密度来保证改性效果。
14、2.本专利技术的两个等离子体加速器的反应室开口端切面呈锐角，其突出部分对接相连，棒状轴向电极或两个棒状复合电极作为阳极，等离子爆炸枪对称放置引入等离子体加速器反应室的封闭端，爆炸枪具有可燃混合气体的供应系统和点火系统，获得了新的技术效果。这种效果包括：填充爆炸枪和两个脉冲等离子体加速器的可燃混合物，引爆后产生的冲击波在充满等离子体的电极间隙中通过电流加速，直到冲击波的前沿在反应室的切面边缘处汇合。当冲击波汇合时，会形成一个电导率增加的冲击压缩区域；电流通过该区域到达阴极(筒体表面)，使等离子体能量聚集并提高能量密度。
15、3.本专利技术是通过向脉冲等离子体加速器的电极间隙中周期性输入可燃气体(丙烷-丁烷)，等离子体射流的电阻随之发生变化；在一个脉冲周期中优先沉积化合物，并在随后的等离子脉冲期间通过脉冲电流(电子通量)加热凝结层和衬底。
16、4.本专利技术中4000～6000a电流沿着等离子体射流会产生相应的脉冲磁场，在脉冲等离子体中注入金属蒸气和可燃气体可提高其电导率，也可提高等离子体化学合成的效率和合成产物在工件表面的沉积效率；当消耗电极连接到阳极后，金属蒸气会从消耗电极注入到等离子体中。
17、5.本专利技术中等离子体射流场电阻的周期性变化，导致等离子体射流速度的波动，处于阴极状态下的硬化表面与等离子体反应室中的高电阻等离子体相连接，这导致主要通过金属离子和等离子体化学合成产物的沉淀进行处理。消耗电极作为阳极被强烈加热，为脉冲等离子体输入金属蒸气。随后将可燃气体(丙烷)和氧气引入反应室的电极间隙中，这提高了温度、等离子体电导率及其速度，从而使筒体硬化表面与阳极连接。主要通过脉冲电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种筒体内表面改性装置，其特征在于：包括两个爆炸枪(2)和两个等离子体加速器(1)；两个等离子体加速器(1)内均带有反应室(6)，反应室(6)的一端形成有开口端切面(14)；两反应室(6)在开口端切面(14)处相连接；两个爆炸枪(2)分别装配于两个反应室(6)的两端；其中，爆炸枪(2)通过辅助管(3)和可移动管路(5)连接到喷嘴(4)，反应室(6)的轴线上安装有绝缘体(7)、棒状电极(8)和电流引线(9)；绝缘体(7)装配于两个反应室(6)的末端；轴向电极(8)内置于反应室(6)内，并且两端穿过绝缘体(7)与电流引线(9)相连。
2.根据权利要求1所述的一种筒体内表面改性装置，其特征在于：所述反应室(6)的开口端切面(14)呈锐角。
3.根据权利要求2所述的一种筒体内表面改性装置，其特征在于：所述反应室(6)的开口端切面(14)的切面角度为45°。
4.根据权利要求1所述的一种筒体内表面改性装置，其特征在于：所述喷嘴(4)与爆炸枪(2)开口端对齐，喷嘴(4)将一种或多种合金元素或化合物导入到爆炸枪(2)中。
5.根据权利要求1所述的一种筒体内表面改性装置，其特征在于：所述爆炸枪(2)具有单一的供气源和启爆源，两个爆炸枪(2)对称放置并与反应室(6)的封闭部分紧密配合。
6.根据权利要求1所述的一种筒体内表面改性装置，其特征在于：所述轴向电极(8)与反应室(6)的轴线同轴，随着其末端被消耗而轴向移动补偿，并通过气流进行冷却。
7.根据权利要求1所述的一种筒体内表面改性装置，其特征在于：所述轴向电极(8)沿着反应室(6)的轴线安装，其表面含有合金元素。
8.根据权利要求4或7所述的一种筒体内表面改性装置，其特征在于：所述合金元素为元素周期表III、IV、V、VI族元素；该金属合金元素以可再生涂层的形式置于在反应室(6)末端和轴向电极(8)表面上。
9.根据权利要求6所述的一种筒体内表面改性装置，其特征在于：所述轴向电极(8)设置有两个，轴向电极(8)沿着反应室的轴线安装。
10.根据权利要求1所述的一种筒体内表面改性装置，其特征在于：还包括有用于对筒形工件(12)进行360°旋转和水平移动的机械手夹具(13)，机械手夹具(13)位于筒形工件(12)的上端。
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【技术特征摘要】
1.一种筒体内表面改性装置，其特征在于：包括两个爆炸枪(2)和两个等离子体加速器(1)；两个等离子体加速器(1)内均带有反应室(6)，反应室(6)的一端形成有开口端切面(14)；两反应室(6)在开口端切面(14)处相连接；两个爆炸枪(2)分别装配于两个反应室(6)的两端；其中，爆炸枪(2)通过辅助管(3)和可移动管路(5)连接到喷嘴(4)，反应室(6)的轴线上安装有绝缘体(7)、棒状电极(8)和电流引线(9)；绝缘体(7)装配于两个反应室(6)的末端；轴向电极(8)内置于反应室(6)内，并且两端穿过绝缘体(7)与电流引线(9)相连。
2.根据权利要求1所述的一种筒体内表面改性装置，其特征在于：所述反应室(6)的开口端切面(14)呈锐角。
3.根据权利要求2所述的一种筒体内表面改性装置，其特征在于：所述反应室(6)的开口端切面(14)的切面角度为45°。
4.根据权利要求1所述的一种筒体内表面改性装置，其特征在于：所述喷嘴(4)与爆炸枪(2)开口端对齐，喷嘴(4)将一种或多种合金元素或化合物导入到爆炸枪(2)中。
5.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵军军，代锋先，廖芳芳，科利斯尼琴科·奥莱格，图尔尹·尤里，郭瑞·弗拉基米尔，佩雷申科·斯维亚托斯拉夫，萨夫兰斯基·弗拉基米尔，斯特罗戈诺夫·德米特罗，穆德里琴科·弗拉基斯拉夫，
申请(专利权)人：浙江巴顿焊接技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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