CN114309836A - 一种金属旋转体工件材料表面处理方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属旋转体工件材料表面处理方法与装置，属于等离子体处理技术领域，包括处理平台与低温等离子体脉冲电源，处理平台上竖直设有的第一支撑柱与第二支撑柱，第一支撑柱与第二支撑柱上同轴转动连接有第一转盘与第二转盘，第一转盘与第二转盘沿圆周方向竖直设有用于装夹金属工件的三个相对的第一支撑块与第二支撑块，处理平台上设有驱动第一转盘与第二转盘同步转动的驱动件，第一支撑柱远离处理平台的一端水平设有支撑杆，支撑杆上设有对金属工件内表面进行处理的第一高压电极，处理平台上滑移连接有移动架，移动架上设有对金属工件外表面进行处理的第二高压电极，本装置优点在于，内外表面处理均匀，处理效率高，节能无污染。

Description

一种金属旋转体工件材料表面处理方法与装置

技术领域

本发明属于等离子体处理技术领域，尤其是一种金属旋转体工件材料表面处理方法与装置。

背景技术

目前在专业化工厂的实践生产中金属工件，表面处理多采用人工表面的机械性强制处理，比如打磨，或者用化学法处理，主要目的是增加表面粗糙度增大粘接面积，人工操作存在不稳定性，机械打磨均匀性差、效率低下，化学方法存在污染问题。

发明内容

发明目的：提供一种金属旋转体工件材料表面处理方法与装置，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：一种金属旋转体工件材料表面处理方法与装置，包括处理平台与低温等离子体脉冲电源，所述处理平台上竖直设有的第一支撑柱与第二支撑柱，所述第一支撑柱与第二支撑柱上分别同轴转动连接有第一转盘与第二转盘，所述第一转盘与第二转盘沿圆周方向分别竖直设有用于装夹金属工件的三个相对的第一支撑块与第二支撑块，所述处理平台上设有驱动第一转盘与第二转盘同步转动的驱动件，所述第一支撑柱远离处理平台的一端水平设有支撑杆，所述支撑杆上设有对金属工件内表面进行处理的第一高压电极，所述处理平台上滑移连接有移动架，所述移动架上设有对金属工件外表面进行处理的第二高压电极，所述第一高压电极与第二高压电极均与低温等离子体脉冲电源的高压输出端电性连接。

通过采用上述技术方案，金属工件为内外表面规则或非规则的各种金属或非金属材料，低温等离子体脉冲电源包括激励部分与高压变电部分，使用时，将金属工件放置在第一支撑块上，此时驱动件驱动第一转盘转动，使得第一支撑块带动金属工件转动，此时低温等离子体脉冲电源将高压电流输出至第一高压电极中，使得第一高压电极产生低温等离子体放电区域对金属工件进行内表面处理，金属工件内表面处理完成后，将金属工件防止在第二支撑块上，此时驱动件驱动第二转盘转动，使得第二支撑块带动金属工件转动，此时拉动移动架，使得第二高压电极位于金属工件外表面上方，此时低温等离子体脉冲电源将高压电流输出至第二高压电极中，使得第二高压电极产生低温等离子体放电区域对金属工件进行外表面处理，金属工件内外表面处理均匀，处理效率高，环保无污染。

在进一步的实施例中，所述第一高压电极与第二高压电极整体均呈异形，所述第一高压电极与第二高压电极的圆柱度的范围为0.05mm～2mm。

通过采用上述技术方案，第一高压电极与第二高压电极的材质采用精密铸造的刚玉、陶瓷或石英，优选为石英材料，第一高压电极与第二高压电极的圆柱度的范围控制在0.05mm～2mm，此时第一高压电极与第二高压电极所产生的低温等离子体放电区域与金属工件内外表面的间隙均匀，使得金属工件内外表面处理均匀，材料内外产生细小的刻蚀粗糙面，并因为等离子体引入活性自由基，进而进行下一步工艺，比如涂层、粘接等，可以形成致密的粘接层，提高了金属工件内外表面处理效果。

在进一步的实施例中，各个所述第一支撑块远离第一转盘的一端分别设有第一卡槽，各个所述第二支撑块远离第二转盘的一端分别设有第二卡槽。

通过采用上述技术方案，当金属工件放置在第一支撑块与第二支撑块上时，此时金属工件的侧壁卡接在第一卡槽与第二卡槽内部，对金属工件进行限位，防止金属工件转动时掉落，装夹稳定可靠。

在进一步的实施例中，各个所述第一支撑块与第二支撑块上分别设有第一接地电极与第二接地电极，所述处理平台上转动连接有两个相对的集电环，各个所述集电环的接线端分别与各个第一接地电极与第二接地电极电性连接，各个所述集电环分别位于第一转盘与第二转盘下方且与低温等离子体脉冲电源电性连接。

通过采用上述技术方案，各个所述集电环的接线端分别与各个第一接地电极与第二接地电极电性连接，同时统一接到等离子体电源的大地地线接线端，第一高压电极、金属工件、第一接地电极、集电环与等离子体电源之间形成一个回路，同时第二高压电极、金属工件、第二接地电极、集电环与等离子体电源之间形成一个回路，防止操作人员发生触电的可能性，提高操作安装性。

在进一步的实施例中，所述第一接地电极包括螺纹连接在各个第一支撑块顶端的第一金属片，各个所述第一金属片一端分别位于各个第一卡槽内部，各个所述第一金属片远离第一卡槽的一端分别设有第一导线，各个所述第一导线分别远离各个第一金属片的一端均与位于第一转盘下方的集电环电性连接。

通过采用上述技术方案，第一金属片将第一高压电极所产生的高压电流输出至第一导线中，然后第一导线将高压电流输出至集电环中，此时集电环将高压电流输出至低温等离子体脉冲电源中接地，使得金属工件在进行内表面处理时能够可靠接地。

在进一步的实施例中，所述第二接地电极包括螺纹连接在各个第二支撑块顶端的第二金属片，各个所述第二金属片一端分别位于各个第二卡槽内部，各个所述第二金属片远离第二卡槽的一端分别设有第二导线，各个所述第二导线分别远离各个第二金属片的一端均与位于第二转盘下方的集电环电性连接。

通过采用上述技术方案，第二金属片将第二高压电极所产生的高压电流输出至第二导线中，然后第二导线将高压电流输出至集电环中，此时集电环将高压电流输出至低温等离子体脉冲电源中接地，使得金属工件在进行外表面处理时能够可靠接地。

在进一步的实施例中，所述驱动件包括竖直设置在处理平台上的支撑板，所述支撑板上设有电机，所述电机的输出端设有带轮，所述第一支撑柱与第二支撑柱上分别同轴转动连接有第一转轴与第二转轴，所述第一转轴与第二转轴一端分别与第一转盘、第二转盘转动连接，所述第一转轴与第二转轴分别远离第一转盘与第二转盘的一端设有第一从动轮与第二从动轮，所述处理平台上竖直转动连接有张紧轮，所述张紧轮、带轮、第一从动轮与第二从动轮上传动连接有同一个皮带。

通过采用上述技术方案，电机驱动带轮转动，此时通过皮带带动第一从动轮与第二从动轮同步转动，同时通过张紧轮调整皮带的松紧程度，使得传动更为有效，此时第一从动轮与第二从动轮带动第一转轴与第二转轴同步转动，进而驱动第一转盘与第二转盘同步转动。

在进一步的实施例中，所述移动架包括滑移连接在处理平台上的回形状的活动板，所述活动板远离第二转盘的一端竖直设有可升降的支撑架，所述支撑架远离活动板的一端水平设有横梁，所述横梁两端竖直设有固定柱，所述第二高压电极固定安装在两个固定柱之间。

通过采用上述技术方案，当处理外表面时，此时拉动活动板在处理平台上滑动，使得移动架整体滑动，便于对金属工件进行拆装。

在进一步的实施例中，所述活动板上开设有两个相对的滑槽，各个所述滑槽内部均滑移连接有导向块，各个所述导向块螺纹连接在处理平台上，各个所述导向块远离处理平台的一端分别与各个滑槽槽口平齐且螺纹连接有压板，各个所述压板靠近处理平台的一侧与活动板间隙配合。

通过采用上述技术方案，当拉动活动板在处理平台上滑动时，此时活动板上的滑槽沿着导向块滑动，提高活动板滑动时的稳定性。

在进一步的实施例中，所述处理平台上开设有让位槽，所述让位槽位于活动板下方。

通过采用上述技术方案，让位槽使得活动板下方有足够的空间，方便拉动活动板在处理平台上滑动。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、驱动件驱动第二转盘转动，使得第二支撑块带动金属工件转动，此时拉动移动架，使得第二高压电极位于金属工件外表面上方，此时低温等离子体脉冲电源将高压电流输出至第二高压电极中，使得第二高压电极产生低温等离子体放电区域对金属工件进行外表面处理，金属工件内外表面处理均匀，处理效率高，环保无污染。

2、第一高压电极与第二高压电极的圆柱度的范围为0.05mm～2mm，此时第一高压电极与第二高压电极所产生的低温等离子体放电区域与金属工件内外表面的间隙均匀，使得金属工件内外表面处理均匀，材料内外产生细小的刻蚀粗糙面，并因为等离子体引入活性自由基，进而进行下一步工艺，比如涂层、粘接等，可以形成致密的粘接层，提高了金属工件内外表面处理效果。

3、当处理外表面时，此时拉动活动板在处理平台上滑动，使得移动架整体滑动，便于对金属工件进行拆装。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的主视图；

图3是本发明的俯视图；

图4是本发明的局部剖视图；

图5是本发明的等离子外表面处理原理图；

图6是本发明的等离子内表面处理原理图；

图7是本发明的U型电极处理圆管内壁示意图；

图8是本发明的异形金属表面处理示意图；

图9是本发明的边角的金属表面处理示意图。

附图标记为：1、处理平台；11、让位槽；2、电机；21、带轮；22、皮带；23、张紧轮；24、第二转轴；25、第二从动轮；26、第一转轴；27、第一从动轮；28、支撑板；3、第一支撑柱；31、第一转盘；32、第一支撑块；33、第一卡槽；34、支撑杆；4、第二支撑柱；41、第二转盘；42、第二支撑块；43、第二卡槽；5、活动板；51、支撑架；52、横梁；53、固定柱；54、压板；55、滑槽；56、导向块；6、第一高压电极；7、第二高压电极；8、第二金属片；81、第二导线；9、第一金属片；91、第一导线；10、集电环；12、低温等离子体脉冲电源。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

如图1和图2，一种金属旋转体工件材料表面处理方法与装置，包括处理平台1与低温等离子体脉冲电源12，处理平台1上竖直设有的第一支撑柱3与第二支撑柱4，第一支撑柱3与第二支撑柱4上分别同轴转动连接有第一转盘31与第二转盘41，第一转盘31与第二转盘41沿圆周方向分别竖直设有用于装夹金属工件的三个相对的第一支撑块32与第二支撑块42，处理平台1上设有驱动第一转盘31与第二转盘41同步转动的驱动件，第一支撑柱3远离处理平台1的一端水平设有支撑杆34，支撑杆34上设有对金属工件内表面进行处理的第一高压电极6，处理平台1上滑移连接有移动架，移动架上设有对金属工件外表面进行处理的第二高压电极7，第一高压电极6与第二高压电极7均与低温等离子体脉冲电源12的高压输出端电性连接，金属工件为内外表面规则或非规则的各种金属或非金属材料，低温等离子体脉冲电源12包括激励部分与高压变电部分，使用时，将金属工件放置在第一支撑块32上，此时驱动件驱动第一转盘31转动，使得第一支撑块32带动金属工件转动，此时低温等离子体脉冲电源12将高压电流输出至第一高压电极6中，使得第一高压电极6产生低温等离子体放电区域对金属工件进行内表面处理，金属工件内表面处理完成后，将金属工件防止在第二支撑块42上，此时驱动件驱动第二转盘41转动，使得第二支撑块42带动金属工件转动，此时拉动移动架，使得第二高压电极7位于金属工件外表面上方，此时低温等离子体脉冲电源12将高压电流输出至第二高压电极7中，使得第二高压电极7产生低温等离子体放电区域对金属工件进行外表面处理，金属工件内外表面处理均匀，处理效率高，环保无污染。

如图1，第一高压电极6与第二高压电极7整体均呈异形，第一高压电极6与第二高压电极7的圆柱度的范围为0.05mm～2mm，第一高压电极6与第二高压电极7的材质采用精密铸造的刚玉、陶瓷或石英，优选为石英材料，第一高压电极6与第二高压电极7的圆柱度的范围控制在0.05mm～2mm，此时第一高压电极6与第二高压电极7所产生的低温等离子体放电区域与金属工件内外表面的间隙均匀，使得金属工件内外表面处理均匀，材料内外产生细小的刻蚀粗糙面，并因为等离子体引入活性自由基，进而进行下一步工艺，比如涂层、粘接等，可以形成致密的粘接层，提高了金属工件内外表面处理效果。

如图1和图3，各个第一支撑块32远离第一转盘31的一端分别设有第一卡槽33，各个第二支撑块42远离第二转盘41的一端分别设有第二卡槽43，当金属工件放置在第一支撑块32与第二支撑块42上时，此时金属工件的侧壁卡接在第一卡槽33与第二卡槽43内部，对金属工件进行限位，防止金属工件转动时掉落，装夹稳定可靠。

如图1和图3，各个第一支撑块32与第二支撑块42上分别设有第一接地电极与第二接地电极，处理平台1上转动连接有两个相对的集电环10，各个集电环10的接线端分别与各个第一接地电极与第二接地电极电性连接，各个集电环10分别位于第一转盘31与第二转盘41下方且与低温等离子体脉冲电源12电性连接，各个集电环10的接线端分别与各个第一接地电极与第二接地电极电性连接，同时统一接到等离子体电源的大地地线接线端，第一高压电极6、金属工件、第一接地电极、集电环10与等离子体电源之间形成一个回路，同时第二高压电极7、金属工件、第二接地电极、集电环10与等离子体电源之间形成一个回路，防止操作人员发生触电的可能性，提高操作安装性。

如图1和图3，第一接地电极包括螺纹连接在各个第一支撑块32顶端的第一金属片9，各个第一金属片9一端分别位于各个第一卡槽33内部，各个第一金属片9远离第一卡槽33的一端分别设有第一导线91，各个第一导线91分别远离各个第一金属片9的一端均与位于第一转盘31下方的集电环10电性连接，第一金属片9将第一高压电极6所产生的高压电流输出至第一导线91中，然后第一导线91将高压电流输出至集电环10中，此时集电环10将高压电流输出至低温等离子体脉冲电源12中接地，使得金属工件在进行内表面处理时能够可靠接地。

如图1和图3，第二接地电极包括螺纹连接在各个第二支撑块42顶端的第二金属片8，各个第二金属片8一端分别位于各个第二卡槽43内部，各个第二金属片8远离第二卡槽43的一端分别设有第二导线81，各个第二导线81分别远离各个第二金属片8的一端均与位于第二转盘41下方的集电环10电性连接，第二金属片8将第二高压电极7所产生的高压电流输出至第二导线81中，然后第二导线81将高压电流输出至集电环10中，此时集电环10将高压电流输出至低温等离子体脉冲电源12中接地，使得金属工件在进行外表面处理时能够可靠接地。

如图1和图2，驱动件包括竖直设置在处理平台1上的支撑板28，支撑板28上设有电机2，电机2的输出端设有带轮21，第一支撑柱3与第二支撑柱4上分别同轴转动连接有第一转轴26与第二转轴24，第一转轴26与第二转轴24一端分别与第一转盘31、第二转盘41转动连接，第一转轴26与第二转轴24分别远离第一转盘31与第二转盘41的一端设有第一从动轮27与第二从动轮25，处理平台1上竖直转动连接有张紧轮23，张紧轮23、带轮21、第一从动轮27与第二从动轮25上传动连接有同一个皮带22，电机2驱动带轮21转动，此时通过皮带22带动第一从动轮27与第二从动轮25同步转动，同时通过张紧轮23调整皮带22的松紧程度，使得传动更为有效，此时第一从动轮27与第二从动轮25带动第一转轴26与第二转轴24同步转动，进而驱动第一转盘31与第二转盘41同步转动。

如图1和图4，移动架包括滑移连接在处理平台1上的回形状的活动板5，活动板5远离第二转盘41的一端竖直设有可升降的支撑架51，支撑架51远离活动板5的一端水平设有横梁52，横梁52两端竖直设有固定柱53，第二高压电极7固定安装在两个固定柱53之间，当处理外表面时，此时拉动活动板5在处理平台1上滑动，使得移动架整体滑动，便于对金属工件进行拆装。

如图1和图4，活动板5上开设有两个相对的滑槽55，各个滑槽55内部均滑移连接有导向块56，各个导向块56螺纹连接在处理平台1上，各个导向块56远离处理平台1的一端分别与各个滑槽55槽口平齐且螺纹连接有压板54，各个压板54靠近处理平台1的一侧与活动板5间隙配合，当拉动活动板5在处理平台1上滑动时，此时活动板5上的滑槽55沿着导向块56滑动，提高活动板5滑动时的稳定性。

如图1，处理平台1上开设有让位槽11，让位槽11位于活动板5下方，让位槽11使得活动板5下方有足够的空间，方便拉动活动板5在处理平台1上滑动。

工作原理：使用时，将金属工件放置在第一支撑块32上，此时驱动件驱动第一转盘31转动，使得第一支撑块32带动金属工件转动，此时低温等离子体脉冲电源12将高压电流输出至第一高压电极6中，使得第一高压电极6产生低温等离子体放电区域对金属工件进行内表面处理，金属工件内表面处理完成后，将金属工件防止在第二支撑块42上，此时驱动件驱动第二转盘41转动，使得第二支撑块42带动金属工件转动，此时拉动移动架，使得第二高压电极7位于金属工件外表面上方，此时低温等离子体脉冲电源12将高压电流输出至第二高压电极7中，使得第二高压电极7产生低温等离子体放电区域对金属工件进行外表面处理，金属工件内外表面处理均匀，处理效率高，环保无污染，同时第一高压电极6、金属工件、第一接地电极、集电环10与等离子体电源之间形成一个回路，同时第二高压电极7、金属工件、第二接地电极、集电环10与等离子体电源之间形成一个回路，防止操作人员发生触电的可能性，提高操作安装性。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种金属旋转体工件材料表面处理方法与装置，包括处理平台(1)与低温等离子体脉冲电源(12)，其特征在于，所述处理平台(1)上竖直设有的第一支撑柱(3)与第二支撑柱(4)，所述第一支撑柱(3)与第二支撑柱(4)上分别同轴转动连接有第一转盘(31)与第二转盘(41)，所述第一转盘(31)与第二转盘(41)沿圆周方向分别竖直设有用于装夹金属工件的三个相对的第一支撑块(32)与第二支撑块(42)，所述处理平台(1)上设有驱动第一转盘(31)与第二转盘(41)同步转动的驱动件，所述第一支撑柱(3)远离处理平台(1)的一端水平设有支撑杆(34)，所述支撑杆(34)上设有对金属工件内表面进行处理的第一高压电极(6)，所述处理平台(1)上滑移连接有移动架，所述移动架上设有对金属工件外表面进行处理的第二高压电极(7)，所述第一高压电极(6)与第二高压电极(7)均与低温等离子体脉冲电源(12)的高压输出端电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种金属旋转体工件材料表面处理方法与装置，其特征在于，所述第一高压电极(6)与第二高压电极(7)整体均呈异形，所述第一高压电极(6)与第二高压电极(7)的圆柱度的范围为0.05mm～2mm。

3.根据权利要求1所述的一种金属旋转体工件材料表面处理方法与装置，其特征在于，各个所述第一支撑块(32)远离第一转盘(31)的一端分别设有第一卡槽(33)，各个所述第二支撑块(42)远离第二转盘(41)的一端分别设有第二卡槽(43)。

4.根据权利要求1所述的一种金属旋转体工件材料表面处理方法与装置，其特征在于，各个所述第一支撑块(32)与第二支撑块(42)上分别设有第一接地电极与第二接地电极，所述处理平台(1)上转动连接有两个相对的集电环(10)，各个所述集电环(10)的接线端分别与各个第一接地电极与第二接地电极电性连接，各个所述集电环(10)分别位于第一转盘(31)与第二转盘(41)下方且与低温等离子体脉冲电源(12)电性连接。

5.根据权利要求4所述的一种金属旋转体工件材料表面处理方法与装置，其特征在于，所述第一接地电极包括螺纹连接在各个第一支撑块(32)顶端的第一金属片(9)，各个所述第一金属片(9)一端分别位于各个第一卡槽(33)内部，各个所述第一金属片(9)远离第一卡槽(33)的一端分别设有第一导线(91)，各个所述第一导线(91)分别远离各个第一金属片(9)的一端均与位于第一转盘(31)下方的集电环(10)电性连接。

6.根据权利要求4所述的一种金属旋转体工件材料表面处理方法与装置，其特征在于，所述第二接地电极包括螺纹连接在各个第二支撑块(42)顶端的第二金属片(8)，各个所述第二金属片(8)一端分别位于各个第二卡槽(43)内部，各个所述第二金属片(8)远离第二卡槽(43)的一端分别设有第二导线(81)，各个所述第二导线(81)分别远离各个第二金属片(8)的一端均与位于第二转盘(41)下方的集电环(10)电性连接。

7.根据权利要求1所述的一种金属旋转体工件材料表面处理方法与装置，其特征在于，所述驱动件包括竖直设置在处理平台(1)上的支撑板(28)，所述支撑板(28)上设有电机(2)，所述电机(2)的输出端设有带轮(21)，所述第一支撑柱(3)与第二支撑柱(4)上分别同轴转动连接有第一转轴(26)与第二转轴(24)，所述第一转轴(26)与第二转轴(24)一端分别与第一转盘(31)、第二转盘(41)转动连接，所述第一转轴(26)与第二转轴(24)分别远离第一转盘(31)与第二转盘(41)的一端设有第一从动轮(27)与第二从动轮(25)，所述处理平台(1)上竖直转动连接有张紧轮(23)，所述张紧轮(23)、带轮(21)、第一从动轮(27)与第二从动轮(25)上传动连接有同一个皮带(22)。

8.根据权利要求1所述的一种金属旋转体工件材料表面处理方法与装置，其特征在于，所述移动架包括滑移连接在处理平台(1)上的回形状的活动板(5)，所述活动板(5)远离第二转盘(41)的一端竖直设有可升降的支撑架(51)，所述支撑架(51)远离活动板(5)的一端水平设有横梁(52)，所述横梁(52)两端竖直设有固定柱(53)，所述第二高压电极(7)固定安装在两个固定柱(53)之间。

9.根据权利要求8所述的一种金属旋转体工件材料表面处理方法与装置，其特征在于，所述活动板(5)上开设有两个相对的滑槽(55)，各个所述滑槽(55)内部均滑移连接有导向块(56)，各个所述导向块(56)螺纹连接在处理平台(1)上，各个所述导向块(56)远离处理平台(1)的一端分别与各个滑槽(55)槽口平齐且螺纹连接有压板(54)，各个所述压板(54)靠近处理平台(1)的一侧与活动板(5)间隙配合。

10.根据权利要求1所述的一种金属旋转体工件材料表面处理方法与装置，其特征在于，所述处理平台(1)上开设有让位槽(11)，所述让位槽(11)位于活动板(5)下方。

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