CN111893452B - 一种用于电子束物理气相沉积的叶片预热装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于电子束物理气相沉积的叶片预热装置及方法，该装置包括预热组件和真空室，预热组件用于对叶片进行预热且包括第一加热箱和第二加热箱，第一加热箱内具有一端开口的第一容置腔，第一加热箱内背离开口的一侧设有第一发热体，第二加热箱内具有一端开口的第二容置腔，第二加热箱内背离开口的一侧设有第二发热体，第一容置腔与第二容置腔的尺寸和形状相同，第一加热箱上还具有连通第一容置腔内外侧的第一半圆形卡具孔，第二加热箱上还具有第二容置腔内外侧的第二半圆形卡具孔。本发明在相对密闭的空间内对叶片辐射加热，能够快速的加热叶片，能量浪费少，有利于节约能耗，还可降低设备投入成本。

Description

一种用于电子束物理气相沉积的叶片预热装置及方法
技术领域
本发明涉及电子束物理气相沉积加工设备技术领域，具体涉及一种用于电子束物理气相沉积的叶片预热装置及方法。
背景技术
电子束物理气相沉积是在真空状态下，利用具有高能量密度电子束轰击沉积材料(金属、陶瓷等)使之熔化、蒸发，并在基体上凝结沉积形成涂层，是制备发动机涡轮叶片热障涂层的必需技术。
电子束物理气相沉积制备叶片涂层前，需要将叶片预热到900摄氏度以上的高温，现有叶片预热方式主要有两种：1)利用预热电子枪对叶片进行预热；2)利用发热体对叶片进行热辐射预热。但是上述两种方法都存在不足之处：1)电子枪预热加热效率较高，能够在较短时间内将温度加热到工艺温度，但是资金的投入较大，并且对于运动的叶片，电子枪追踪加热的能力也有限；2)发热体热辐射加热的方法资金投入小，但是加热效率不高，特别是在开场加热的情况下，对叶片的加热的热量向周围空间散失多，能量浪费严重。
发明内容
本发明实施例提供了一种用于电子束物理气相沉积的叶片预热装置，在相对密闭的空间内对叶片辐射加热，能够快速的加热叶片，能量浪费少，有利于节约能耗，还可降低设备投入成本。
本发明实施例还提供了一种用于电子束物理气相沉积的叶片预热方法，能够提高叶片加热效率，使叶片受热更加均匀。
第一方面，本发明的实施例提出了一种用于电子束物理气相沉积的叶片预热装置，包括：预热组件，用于对所述叶片进行预热且包括第一加热箱和第二加热箱，所述第一加热箱和第二加热箱结构与尺寸相同，
所述第一加热箱内具有一端开口的第一容置腔，所述第一加热箱内背离所述开口的一侧设有第一发热体，所述第二加热箱内具有一端开口的第二容置腔，所述第二加热箱内背离所述开口的一侧设有第二发热体，所述第一容置腔与第二容置腔的尺寸和形状相同，所述第一加热箱上还具有连通所述第一容置腔内外侧的第一半圆形卡具孔，所述第二加热箱上还具有所述第二容置腔内外侧的第二半圆形卡具孔，所述第一半圆形卡具孔和第二半圆形卡具孔的直径相同且位置相对应，所述第一加热箱和第二加热箱相接触后，所述第一容置腔与第二容置腔相通形成加热腔，所述第一半圆形卡具孔和第二半圆形卡具孔对应形成加热孔；真空室，用于容纳所述预热组件。
优选地，预热装置还包括驱动机构，所述驱动机构设在所述真空室内，用于控制所述第一加热箱和第二加热箱的分离和接触且包括第一驱动轴和第二驱动轴，所述第一驱动轴与所述第一加热箱相连，用于驱动所述第一加热箱移动，所述第二驱动轴与所述第二加热箱相连，用于驱动所述第一加热箱移动。
优选地，预热装置还包括叶片卡具，所述叶片卡具与所述叶片相连，所示叶片卡具可在所述加热孔内通行，所述叶片卡具设在所述真空室内。
优选地，还包括叶片驱动机构，用于带动所述叶片沿加热孔轴向移动，所述叶片驱动机构与所述叶片卡具相连，所述叶片驱动机构设在所述真空室内。
优选地，所述第一加热箱和第二加热箱的尺寸大于所述叶片的尺寸。
优选地，所述加热孔在轴向上的尺寸大于叶片的长度。
优选地，所述第一发热体为一个或多个，所述第二发热体为一个或多个。
优选地，所述第一加热箱和第二加热箱均为多层结构且由内向外依次为石墨板层、水冷板层和防尘板层。
第二方面，本发明的实施例提出了一种用于电子束物理气相沉淀的叶片预热方法，包括上述实施例中任一项所述的预热装置，所述方法如下步骤：
步骤1：将所述第一加热箱和第二加热箱分离；
步骤2：将所述叶片与所述叶片卡具相连，将所述叶片卡具与所述叶片驱动机构相连；
步骤3：将叶片输送至所述第一加热箱和第二加热箱之间且位置与所述加热孔相对应；
步骤4：所述第一加热箱和第二加热箱接触，此时叶片位于所述加热孔内且在加热孔轴向上位于加热孔的中部；
步骤5：启动所述第一发热体和第二发热体，并维持预定时间后，将所述第一加热箱和第二加热箱分离，完成叶片预热。
优选地，所述步骤5中所述的预定时间为10-15min。
综上，本发明通过设置可相对移动的第一加热箱和第二加热箱形成相对密封的加热空间，能够快速的加热叶片，能量浪费少，有利于节约能耗，通过增加发热体的数量，提高加热效率；通过设置叶片驱动结构，能够调整叶片在加热箱内的运动速度和运动时长，使叶片受热更加均匀，提高预热质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的预热装置中预热组件的结构示意图；
图2是本发明实施例的预热装置中第一加热箱和第二加热箱的壁面结构示意图；
图3是本发明实施例的预热装置中第一加热箱和第二加热箱相分离时的结构示意图。
图4是本发明实施例的预热装置中第一加热箱和第二加热箱相接触时的结构示意图
图中：
第一加热箱1，第一容置腔101，第一半圆形卡具孔102，第二加热箱2，第二容置腔201，第二半圆形卡具孔202，第一发热体3，第二发热体4，加热孔5，真空室6，第一驱动轴7，第二驱动轴8，叶片卡具9，叶片驱动机构10,叶片11。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。
图1至图4所示是本发明的实施例提出了一种用于电子束物理气相沉积的叶片预热装置，包括：预热组件和真空室6，预热组件设在真空室6内，预热组件用于对叶片11进行预热且包括第一加热箱1和第二加热箱2，第一加热箱1和第二加热箱2结构与尺寸相同。如图1所示，第一加热箱1和第二加热箱2在图1中所示的左右方向对称布置。
第一加热箱1内具有一端开口的第一容置腔101，第一加热箱1内背离开口的一侧(图1中所示第一加热箱1的左侧面)设有第一发热体3，第二加热箱2内具有一端开口的第二容置腔201，第二加热箱2内背离开口的一侧(图1中所示第二加热箱2的右侧面)设有第二发热体4，第一容置腔101与第二容置腔201的尺寸和形状相同。如图1所示，第一加热箱1内的第一容置腔101的开口方向朝向右侧，第二加热箱2内的第二容置腔201的开口方向朝向左侧，当第一加热箱1的右侧与第二加热箱2的左侧相接触，第一容置腔101与第二容置腔201相通并形成加热腔。
第一加热箱1上还具有连通第一容置腔101内外侧的第一半圆形卡具孔102，第二加热箱2上还具有第二容置腔201内外侧的第二半圆形卡具孔202，第一半圆形卡具孔102和第二半圆形卡具孔202的直径相同且位置相对应，第一加热箱1和第二加热箱2相接触后，第一容置腔101与第二容置腔201相通形成加热腔，第一半圆形卡具孔102和第二半圆形卡具孔202对应形成加热孔5。如图1所示，第一半圆形卡具孔102沿第一加热箱1的前后方向布置，并且第一半圆形卡具孔102与第一容置腔101的开口端连通，换言之，第一半圆形卡具孔102的直径端(图1中所示第一半圆形卡具孔102的右端)与第一加热箱1的右端平齐，并且第一加热箱1的前后侧面均设有第一半圆形卡具孔102，第一加热箱1前后侧面上的第一半圆形卡具孔102相对布置且尺寸相同。
第二半圆形卡具孔202沿第二加热箱2的前后方向布置，并且第二半圆形卡具孔202与第二容置腔201的开口端连通，换言之，第二半圆形卡具孔202的直径端(图1中所示第二半圆形卡具孔202的左端)与第二加热箱2的左端平齐，并且第二加热箱2的前后侧面均设有第二半圆形卡具孔202，第二加热箱2前后侧面上的第二半圆形卡具孔202相对布置且尺寸相同。
在一些实施例中，预热装置还包括驱动机构，用于控制第一加热箱1和第二加热箱2的分离和接触且包括第一驱动轴7和第二驱动轴8，第一驱动轴7与第一加热箱1相连，用于驱动第一加热箱1移动，第二驱动轴8与第二加热箱2相连，用于驱动第一加热箱1移动。如图3所示，第一驱动轴7沿左右方向水平布置且第一驱动轴7驱动第一加热箱1在左右方向移动，第二驱动轴8沿左右方向水平布置且第二驱动轴8驱动第二加热箱2在左右方向移动。第一驱动轴7和第二驱动轴8均与外接的驱动源连接。可以理解的是，本发明中第一加热箱1和第二加热箱2的运动方向并不限于此，例如还可以是沿上下、前后方向运动。
在一些实施例中，预热装置还包括叶片卡具9，叶片卡具9与叶片11相连，所示叶片卡具9可在加热孔5内通行。叶片卡具9为现有的设备，在此不多加赘述。叶片卡具9能够更加稳定的固定叶片11，防止叶片11在预热的过程中松动。
在一些实施例中，预热装置还包括叶片驱动机构10，用于带动叶片11沿加热孔5轴向(图4中所示的前后方向)移动，叶片驱动机构10与叶片卡具9相连。叶片驱动机构10为现有设备，在此不多加赘述。通过设置叶片11驱动结构，能够调整叶片11在加热箱内的运动速度和运动时长，使叶片11受热更加均匀，提高预热质量。
在一些实施例中，第一加热箱1和第二加热箱2的尺寸大于叶片11的尺寸。便于将叶片11笼罩在加热腔内。
在一些实施例中，加热孔5在轴向上的尺寸大于叶片11的长度。能够使叶片11充分均匀的加热。
在一些实施例中，第一发热体3为一个或多个，第二发热体4为一个或多个。如图1所示，第一发热体3为三个，三个第一发热体3在图1中所示的上下方向间隔布置，第二发热体4为三个，三个第二发热体4在图1中所示的上下方向间隔布置。可以理解的是，本发明中的第一发热体3和第二发热体4的数量并不限于此。
在一些实施例中，第一加热箱1和第二加热箱2均为多层结构且由内向外依次为石墨板层、水冷板层和防尘板层。通过设置多层结构的壁面，防止第一容置腔101和第二容置腔201内的温度散发，有利于节约能耗。
下面参照图1至图4描述本发明实施例中预热装置的运行过程。
将第一加热箱1和第二加热箱2分离，接着将叶片11与叶片卡具9相连，将叶片卡具9与叶片驱动机构10相连，将真空室6抽真空后，将叶片11输送至第一加热箱1和第二加热箱2之间且位置与加热孔5相对应，启动第一驱动轴7和第二驱动轴8，第一加热箱1和第二加热箱2相对运动，第一加热箱1的右侧面和第二加热箱2左侧面相接触，此时叶片11位于加热孔5内且在加热孔5轴向上位于加热孔5的中部，启动第一发热体3和第二发热体4，并维持预定时间后，将第一加热箱1和第二加热箱2分离，完成叶片11预热。
待完成叶片11预热后，
第二方面，本发明的实施例提出了一种用于电子束物理气相沉淀的叶片预热方法，包括上述实施例中任一项的预热装置，方法如下步骤：
步骤1：将第一加热箱1和第二加热箱2分离；
步骤2：将叶片11与叶片卡具9相连，将叶片卡具9与叶片驱动机构10相连；
步骤3：将叶片11输送至第一加热箱1和第二加热箱2之间且位置与加热孔5相对应；
步骤4：第一加热箱1和第二加热箱2接触，此时叶片11位于加热孔5内且在加热孔5轴向上位于加热孔5的中部；
步骤5：启动第一发热体3和第二发热体4，并维持预定时间后，将第一加热箱1和第二加热箱2分离，完成叶片11预热。
在一些实施例中，步骤5中的预定时间为10-15min。可以理解的是，本发明中的预定时间并不限于此。
需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于方法的实施例而言，相关之处可参见设备实施例的部分说明。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种用于电子束物理气相沉积的叶片预热装置，其特征在于，包括：
预热组件，用于对所述叶片进行预热且包括第一加热箱和第二加热箱，所述第一加热箱和第二加热箱结构与尺寸相同，
所述第一加热箱内具有一端开口的第一容置腔，所述第一加热箱内背离所述开口的一侧设有第一发热体，
所述第二加热箱内具有一端开口的第二容置腔，所述第二加热箱内背离所述开口的一侧设有第二发热体，所述第一容置腔与第二容置腔的尺寸和形状相同，
所述第一加热箱上还具有连通所述第一容置腔内外侧的第一半圆形卡具孔，所述第二加热箱上还具有所述第二容置腔内外侧的第二半圆形卡具孔，所述第一半圆形卡具孔和第二半圆形卡具孔的直径相同且位置相对应，
所述第一加热箱和第二加热箱相接触后，所述第一容置腔与第二容置腔相通形成加热腔，所述第一半圆形卡具孔和第二半圆形卡具孔对应形成加热孔；
真空室，用于容纳所述预热组件。
2.根据权利要求1所述的叶片预热装置，其特征在于，还包括驱动机构，所述驱动机构设在所述真空室内，用于控制所述第一加热箱和第二加热箱的分离和接触且包括第一驱动轴和第二驱动轴，所述第一驱动轴与所述第一加热箱相连，用于驱动所述第一加热箱移动，所述第二驱动轴与所述第二加热箱相连，用于驱动所述第二加热箱移动。
3.根据权利要求1所述的叶片预热装置，其特征在于，还包括叶片卡具，所述叶片卡具与所述叶片相连，所示叶片卡具可在所述加热孔内通行，所述叶片卡具设在所述真空室内。
4.根据权利要求3所述的叶片预热装置，其特征在于，还包括叶片驱动机构，用于带动所述叶片沿加热孔轴向移动，所述叶片驱动机构与所述叶片卡具相连，所述叶片驱动机构设在所述真空室内。
5.根据权利要求1-4任一项所述的叶片预热装置，其特征在于，所述第一加热箱和第二加热箱的尺寸大于所述叶片的尺寸。
6.根据权利要求1-4任一项所述的叶片预热装置，其特征在于，所述加热孔在轴向上的尺寸大于叶片的长度。
7.根据权利要求1-4任一项所述的叶片预热装置，其特征在于，所述第一发热体为一个或多个，所述第二发热体为一个或多个。
8.根据权利要求1-4任一项所述的叶片预热装置，其特征在于，所述第一加热箱和第二加热箱均为多层结构且由内向外依次为石墨板层、水冷板层和防尘板层。
9.一种用于电子束物理气相沉淀的叶片预热方法，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的预热装置，所述方法如下步骤：
步骤1：将所述第一加热箱和第二加热箱分离；
步骤2：将所述叶片与所述叶片卡具相连，将所述叶片卡具与所述叶片驱动机构相连；
步骤3：将叶片输送至所述第一加热箱和第二加热箱之间且位置与所述加热孔相对应；
步骤4：所述第一加热箱和第二加热箱接触，此时叶片位于所述加热孔内且在加热孔轴向上位于加热孔的中部；
步骤5：启动所述第一发热体和第二发热体，并维持预定时间后，将所述第一加热箱和第二加热箱分离，完成叶片预热。
10.根据权利要求9所述的叶片预热方法，其特征在于，所述步骤5中所述的预定时间为10-15min。
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