一种军事装备表面涂层原位快速固化技术及设备，属于装备表面涂层损伤快速修复与抢修技术。主要由变压器、磁控管、波导、波形搅拌器、加热腔、扼流槽、红外电热器件、表面温度传感器、控制面板等构成。本发明专利技术能在较短时间内实现装备修复区涂层的迅速升温固化，而不需要将装备进行拆卸，从而大大加快了装备的战场维修效率，同时具有多模式加热及温度监测功能，固化质量好，涂层适用面广，操作简便。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于装备的外场快速修复领域，具体用于装备的表面涂层的快速固化，涉及装备涂层快速修复的电磁加热设备。
技术介绍
对于我军现役军事装备而言，金属材料依然在武器装备中大量使用，随着对装备的防腐蚀及伪装隐身等性能要求的日益提高，装备表面大量使用防腐和隐身等功能涂层。而装备在使用或故障维修过程中，难免会导致表面的涂层遭到破坏，进而会造成装备伪装隐身性能的降低，也会是装备进入快速腐蚀阶段的开端。实现装备表面涂层的快速修复，对于我军打赢未来信息化局部战争的后勤保障要求而言，是非常必要的。实现装备表面涂层的快速修复，关键在于实现金属表面涂层的快速固化。传统的涂层加热固化技术是利用热的传导、辐射及对流原理，如较典型的热风干 燥和感应加热。热风干燥技术是靠电阻发热来加热空气，然后通过变频风机将加热到一定温度的空气直接吹到涂层表面，把基板表面的涂层进行烘干。此项技术存在以下缺点(I)热惯性大，采用电阻加热的方式加热空气存在滞后性，温度不易实现自动控制；(2)涂层的固化效果受较多因素(如热风流量、体积、气体喷出的速度、热风湿度、排气率及相对湿度等)影响，难以选择好使固化效果优良的工艺参数；(3)设备的预热时间比较长，属于间接加热，能耗高，热效率低。感应加热运用的是法拉第的电磁感应现象，将涂覆了涂层的金属基体置于高频的变化磁场中时，金属内会产生感生电动势，从而产生电涡流，金属电阻的存在使金属温度升高，从而对表面涂层进行加热烘干。感应加热相对热风干燥而言，加热速度和能量利用率有所提高，可控性有很大增强，但其需要多级冷却，系统比较复杂，运行成本较高。热风干燥和感应加热方法的上述缺点，使该方法在涂层的快速固化方面的应用受到很大限制，而随后出现的微波和近红外加热法在涂层的快速固化上前景广阔。微波是频率在300兆赫 300千兆赫，波长在I毫米 I米之间，具有较强穿透力的一种电磁波。微波干燥技术从20世纪40年代开始出现并发展，因其加热速度快、加热均匀，及其具有的选择加热效应、场强高温及频率高温等特点，使其发展非常迅速。相较热风干燥等传统的涂层加热固化方法而言，微波加热具有以下优势微波加热可以在涂层内形成压力梯度，显著提高干燥速度；热惯性小，便于实现对加热过程的自动控制；由于金属对微波的高反射性，涂层的加热固化过程对金属基板的影响很小，不需要复杂的冷却系统，从而可以减小设备体积，节省空间；设备不需要较长的预热时间，耗能低，热效率高。另一项涂层加热方面的新技术是近红外加热技术，该技术起源于航天科技，利用波长在O. 8微米 I. 5微米的近红外波段可以发射高密度辐射能量的性能，获得较高的能流密度。近年来，近红外加热已应用于涂层固化的例子也比较多，例如近红外加热设备在新钢钒冷轧厂中的运用。近红外在涂层加热方面也具有能提升干燥固化速度、节省设备空间、节约能源和安全性好等优点。虽然微波加热和红外加热技术已较成熟地应用于涂层的加热固化，但在装备的快速维修领域，如要实现装备表面修复涂层的快速固化，往往需要将被修复部件拆卸后放入电磁加热等设备进行，过程较为复杂，还没有一种便携式设备，原位地实现对装备涂层维修区的快速固化，且同时具有微波和红外两种加热功能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，研制一种能对军事装备的修复涂层原位地实现快速固化，且固化后的涂层质量可靠，切实可行，适用面广，携带方便，操作简便而安全的涂层固化设备。为解决这一问题，研制设计了本开口型多模式电磁加热器，它主要由加热腔、电器电路、微波加热器件、红外电热器件、控制面板等几部分组成，其主要包括微波和红外两大加热系统。其中微波加热系统由磁控管、波导、波形搅拌器、加热器和金属背底共同构成的微波谐振腔及开口处的扼流槽组成；红外加热系统的核心部件是一个红外电热器件，其 供电电路与微波器件共用一个电源。在微波加热模式下，磁控管电源把交流电转化为直流电为磁控管供电，磁控管是产生微波的核心部件，它将直流电能转化为微波辐射能。磁控管产生微波后，通过波导将微波能量输出到加热器和金属背底共同构成的微波谐振腔空间。同时，在炉腔顶部设置微波搅拌器来干扰微波在炉腔内的传播，使涂层加热均匀，从而在实现涂层快速固化的同时保证固化质量。这主要基于两条机理其一是，涂层材料中的极性分子在微波电磁场的作用下，从原来的无规则热运动状态转为跟随微波电磁场的交变而排列取向(如，本设备磁控管产生的微波频率为2450兆赫，极性分子就会产生24. 5亿次交变)，分子间会因激烈摩擦为升温，微波能量迅速转变为涂层的热能；其二是，金属材料对微波具有强反射性，对于金属材料微波不能透入内部而是被反射回来，这样涂层的金属基底就会与设备的不锈钢内壁，形成微波谐振腔。这些机理保证了微波致热具有热惯性小，穿透力好，加热均匀，能量利用率高等优点，可使涂层介质瞬间升温，实现装备后修复涂层的快速固化。在红外加热模式下，红外电热器件通电后发射出高能流密度的近红外辐射，同时，由于近红外光的波长短，具有很强的渗透性，直入涂层，使涂层温度迅速升高产生自发热效应，涂层中的水分由内向外挥发，还能提高涂层内分子的交联聚合几率，实现涂层的快速固化。由于涂层物理性质的不同，两种加热方法的加热效率及过程温度变化也有所差异，设备可以根据被加热涂层的物理性质选择最佳的加热模式。另外，为能对某些对温度要求苛刻的表面涂层，设计了加热器自带的表面温度传感器。该温度传感器置于被加热涂层表面，监测涂层的表面温度，防止因温度过高损害表面涂层。同时，基于温度传感器的包括温度信息的采集、传输、接收、反馈控制和报警等多个子系统，也嵌入到设备的加热控制系统中，保证涂层固化的高质量。基于上述机理和措施，本专利技术能够对装备表面的修复涂层进行快速、可靠、优质、高效的加热固化，原位、方便地对装备表面涂层进行快速修复，实现了对武器装备表面涂层的外场“快速抢修”的目的。因此，必将进一步提高我军在未来战争中装备的快速维修保障能力。附图说明图I、开口型多模式电磁加热器整体结构示意2、磁控管结构示意3、微波与红外功率源电路原理4、控制面板功能说明图具体实施例方式图I是本专利技术的整体结构示意图，能在一定功率微 波或红外辐射作用下，实现表面涂层的快速固化，满足装备涂层的原位快速修复要求。由变压器I、磁控管2、波导3、波形搅拌器4、加热腔5、扼流槽6、红外电热器件7、表面温度传感器8、控制面板9组成。变压器I与高压电容器、高压二极管形成倍压整流电路，为磁控管2提供很高的脉冲主流阳极电压和约3 4V的阴极电压。磁控管采用多腔连续波磁控管，管内电子在相互垂直的恒定磁场和恒定电场的控制下，与高频电磁场发生相互作用，把从恒定电场中获得能量转变成微波能量，然后通过金属制成的波导3将微波发射到加热腔5.。加热腔是由设备内壁与涂料的金属背底共同组成，同时为了是涂层表面加热均匀，在加热腔5顶部设置波形搅拌器4。为了防止微波能量的泄漏，在开口外设置了扼流槽6，采用异形槽结构。红外电热器件7的供电电路跟微波器件公用一个电源。为了对涂层表面温度进行适时监测，在设备内嵌有表面温度传感器8，并通过控制面板9显示适时的温度信息。通过控制面板9可以控制加热的各项功能，包括加热模式选择、温度设定、时间设定等。图2是本专利技术中用到的多腔连续波磁本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种开口型多模式电磁加热器，其特征在于，包括：变压器(1)；磁控管(2)；波导(3)；波形搅拌器(4)；加热腔(5)；扼流槽(6)；红外电热器件(7)；表面温度传感器(8)；控制面板(9)。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘朝辉，欧忠文，向雪梅，邓智平，周国柱，
申请(专利权)人：刘朝辉，
类型：发明
国别省市：
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