[发明专利]一种用于钛合金齿轮液相等离子体表面强化的电极系统

说明书

一种用于钛合金齿轮液相等离子体表面强化的电极系统，其结构包括工件电极、工具电极、电极运动驱动机构、有机物溶液，所述工件电极由螺杆、绝缘套、紧固件构成，通过添加绝缘套的方法实现齿轮端面的绝缘处理，所述工具电极由绝缘齿轮、铜片、内部圆孔组成，其中铜片形状与工件相一致，用于保障电场的均匀性，所述电极运动驱动机构由传动齿轮和电机构成，用于实现电极系统的运转，所述有机物溶液作为电极系统中的电解液，主要由有机物和盐溶液构成。本发明通过绝缘处理，有效的防止了齿轮端面和紧固件对电场分布的影响，不仅保证了放电的均匀性，同时便于工具电极的修型和更换，提高了钛合金齿轮液相等离子体表面强化效率。

技术领域

本发明涉及表面技术领域，具体是一种用于钛合金齿轮液相等离子体表面强化的电极系统。

背景技术

随着新技术、新材料的不断发展，有着“第三金属”之称的钛合金被广泛应用于工业、制造和科学研究中。相较于传统的合金材料，钛合金具有比强度高、耐腐蚀性好、高低温下性能优异等优良特性。同时，作为现代产业中不可或缺的新式结构材料，钛合金除了自身优异的性能外，在地壳中的含量也较丰富，这为钛合金的广泛应用奠定了基础。由于钛工业的快速发展，钛及钛合金的应用范围不断增加，其应用的广度与深度通常表明一个国家或地区的工业经济水平以及社会发展的程度。随着钛合金材料种类及性能的不断提升，钛合金的应用范围从最初的航空航天、舰船逐步扩大到化工、生物医学、冶金和车辆等领域。据统计，约70%的钛合金应用到了航空航天领域，其中包括直升机、航天器、航空发动机等，这对于钛合金的性能提出了更高的要求。

齿轮是一种传递转矩和角运动的机械构件，同时也是机械传动中最主要的形式之一。齿轮传动具有传动比精确、速比范围大、结构紧凑等诸多优点，因此被广泛应用于航空航天、汽车和机器零部件中。工作过程中，齿轮承受着交变载荷和剧烈的冲击载荷，其工况环境包括各种交变应力、冲击动应力以及磨损、腐蚀等。随着设计的进步、传递能量及速度的增大，齿轮啮合表面承受的温度也在不断升高，这些对于齿轮的性能和材料方面均提出了更高的要求。作为一种性能优异的轻量化金属材料，钛合金具有强度高、耐高温、耐腐蚀等突出优点，是非常有希望替代传统合金钢材料进行传动机构部件的制造。但钛合金齿轮表面硬度低、耐磨性差，在作为航空用传动齿轮时容易发生因齿面点蚀、胶合以及疲劳磨损等造成的齿轮失效。因此，想要提高钛合金齿轮的实际应用价值，必须改善齿轮性能。

液相等离子体表面强化是一个相对较新的表面处理技术，与传统等离子体表面处理技术相比，具有较短的处理时间、较小的环境污染、较低的温度以及较为简单的处理工艺，形成的表面强化层具有良好的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，在钢铁、镁铝合金、钛合金等金属表面强化中应用广泛。

液相等离子体表面强化技术由于其突出的优点被广泛应用在金属表面改性研究中。研究表明经过强化处理后的钛合金，其硬度和耐磨性均得到了有效的提升。然而，就目前来说，利用该技术针对钛合金齿轮这类形状复杂零件的表面强化基本没有涉及。实际上，钛合金齿轮液相等离子体法表面强化系统受到电场、流场的共同影响，由于齿轮表面和整体结构的复杂性，使得齿轮表面放电和电极间隙流体的均匀性难以保证。想要在齿轮表面获得稳定的弧光放电必须解决电场分布不均的问题。因此，发明一套用于钛合金齿轮液相等离子体表面强化的电极系统，对于解决齿轮复杂曲面放电困难的问题，提高钛合金齿轮的实际应用价值具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的是针对钛合金齿轮液相等离子体表面强化时难以形成稳定弧光放电的问题，提供一种用于钛合金齿轮液相等离子体表面强化的电极系统，以解决电场不均以及齿轮强化效率低的问题。

本发明的技术方案是：

一种用于钛合金齿轮液相等离子体表面强化的电极系统，其特征在于，包括

一工件电极1，该工件电极1与电源阴极电气连接，在组成工件电极1主体的钛合金齿轮5的两个非强化端面均安装有绝缘套，以减少所述非强化表面对需强化轮齿表面的电场分布的影响，降低电场的杂散分布；