一種等離子體處理盾構刀具的方法
2023-06-06 19:37:51 1
一種等離子體處理盾構刀具的方法
【專利摘要】本發明提出了一種等離子體處理盾構刀具的方法，包括如下步驟：對盾構刀具進行前期處理，包括對盾構刀具進行表面拋光、超聲清洗和烘乾處理；將烘乾處理後的盾構刀具輸送至第一預真空室並對盾構刀具進行抽真空處理；將抽真空處理後的盾構刀具輸送至等離子體處理系統並對盾構刀具進行等離子體處理，在盾構刀具的表面沉積薄膜材料；將等離子體處理後的盾構刀具輸送至第二預真空室進行真空靜置處理，輸送至出料臺；對真空靜置處理後的盾構刀具進行成品檢測。本發明可以提高薄膜與基體結合力以及提高沉積速率、刀具硬度、耐磨性以及使用壽命。
【專利說明】一種等離子體處理盾構刀具的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及等離子體處理【技術領域】，特別涉及一種等離子體處理盾構刀具的方法。
【背景技術】
[0002]隨著我國經濟的快速發展，城市化的進程加快，出現了很多大城市和中心城市。很多城市出現了交通問題，通過大力發展軌道交通(例如地鐵)可以給予緩解。盾構刀具在我國還處於起步階段，國務院批准城市擁有地鐵的標準有3項指標一一城市人口超300萬，⑶P超1000億元、地方財政一般預算收入超100億元。截至2012年底，全國有35個城市在建軌道交通項目，運營總裡程達到2042公裡。
[0003]未來20年將是盾構機和盾構刀具需求的黃金時期，國家發改委已批覆30多個個城市規劃建設地鐵。在2010—2015年，中國規劃建設地鐵總長度為1700公裡，投資規劃額達11568億元，2020年將達6100公裡，2050年達11039.57公裡，僅地鐵的盾構刀具市場就超過35億元人民幣。2012年9月6日，發改委密集批准25個城軌項目，總投資超8400億元建設交通網絡。統計到2020年，將有40個城市建設地鐵，規劃裡程達到7000公裡。在中國，地鐵線每延伸一公裡，平均造價在3.85億-5億元不等。
[0004]由上可知，盾構刀具在未來將具有越來越多的應用，因此如何實現對盾構刀具進行等離子體處理以提高盾構刀具的使用壽命，是當前迫切需要解決的問題。
【發明內容】
[0005]本發明的目的旨在至少解決所述技術缺陷之一。
[0006]為此，本發明的目的在於提出一種等離子體處理盾構刀具的方法，包括如下步驟:
[0007]對盾構刀具進行前期處理，包括對所述盾構刀具進行表面拋光、超聲清洗和烘乾處理；
[0008]將烘乾處理後的所述盾構刀具輸送至第一預真空室並對所述盾構刀具進行抽真空處理；
[0009]將抽真空處理後的所述盾構刀具輸送至等離子體處理系統並對所述盾構刀具進行等離子體處理，在所述盾構刀具的表面沉積薄膜材料；
[0010]將等離子體處理後的所述盾構刀具輸送至第二預真空室進行真空靜置處理，輸送至出料臺；
[0011]對真空靜置處理後的所述盾構刀具進行成品檢測。
[0012]在本發明的一個實施例中，採用丙酮對所述盾構刀具進行超聲清洗以去除所述盾構刀具表面的雜物。
[0013]在本發明的又一個實施例中，採用乾燥器對經過超聲清洗後的所述盾構刀具進行烘乾處理。[0014]優選的，所述對盾構刀具進行等離子體處理，包括如下步驟:
[0015]所述盾構刀具進入所述等離子體處理系統之後，利用真空泵對所述等離子體處理系統的離子注入室進行抽真空，並在所述離子注入室達到預設真空狀態後啟動掃描注入電機，對所述等離子體處理系統的同軸等離子體槍系統進行充電；
[0016]在對所述同軸等離子體槍系統充電至預設值後，所述等離子體處理系統的脈衝電磁閥進氣系統自動啟動以使得高純氣體進入所述同軸等離子體槍系統；
[0017]所述同軸等離子體槍系統對所述高純氣體進行內外電極高壓擊穿電離以形成等離子體；
[0018]注入探頭將所述等離子體注入到所述離子注入室以在所述盾構刀具的表面沉積薄膜材料，並在所述薄膜材料達到預設程度後，完成等離子體處理。
[0019]優選的，所述第二預真空室在所述盾構刀具到達前已完成抽真空處理。
[0020]優選的，所述對盾構刀具進行成品檢測，包括對所述盾構刀具的表面均勻度、光滑度、刀圈硬度、摩擦係數、納米劃痕臨界載荷和刀具扭矩數值進行檢測。
[0021]本發明實施例提供的等離子體處理盾構刀具的方法，具有以下有益效果:本發明可以降低 CVD (Chemical Vapor Deposition,氣相沉積)和 PVD (Physical VaporDeposition，物理氣相沉積)的耗能、避免環境汙染，並且可以提高薄膜與基體結合力以及提高沉積速率、刀具硬度、耐磨性以及使用壽命。
[0022]本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0024]圖1為根據本發明一個實施例的等離子體處理盾構刀具的方法的流程圖；
[0025]圖2為根據本發明另一個實施例的等離子體處理盾構刀具的方法的示意圖；
[0026]圖3為根據本發明實施例的等離子體處理盾構刀具的自動化設備的示意圖。
【具體實施方式】
[0027]下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0028]在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」、「固定」等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
[0029]此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本發明的描述中，「多個」的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。[0030]下面參考圖1至圖3對本發明實施例的等離子體處理盾構刀具的方法進行描述。
[0031]如圖1所示，本發明實施例提供的等離子體處理盾構刀具的方法，包括如下步驟:
[0032]步驟SlOl:對盾構刀具進行前期處理。
[0033]具體地，對盾構刀具的前期處理包括:對盾構刀具進行表面拋光、超聲清洗和烘乾處理。首先對待處理的盾構刀具進行表面打磨拋光，使該盾構刀具的表面符合光滑度要求。然後，再用丙酮對盾構刀具進行超聲清洗，從而去除盾構刀具表面的雜物，即對盾構刀具進行除鏽祛油。最後，採用乾燥器對經過超聲清洗後的盾構刀具進行乾燥處理，即烘乾處理。
[0034]步驟S102:將烘乾處理後的盾構刀具輸送至第一預真空室並對盾構刀具進行抽真空處理。
[0035]如圖2所示，將完成前期處理後的盾構刀具送至等離子體處理盾構刀具的自動化設備100。如圖3所示,等離子體處理盾構刀具的自動化設備100包括:鏈傳動電機1、上料臺2、送料車3、第一預真空室5、真空閥門6、離子注入室7、注入探頭8、門電機9、出料臺10、掃描注入電機11、真空泵12、傳動電機13和第二預真空室15。其中，上料臺2與真空閥門6相連，送料車3在鏈傳動電機I的作用下，在上料臺2表面自動運動。從圖3中可以看出，等離子體處理盾構刀具的自動化設備100包括4個真空閥門、4個門電機、3個真空泵、3個傳動電機，2個鏈傳動電機。其中，每個真空閥門的結構均為真空閥門6所示，每個門電機的機構均為門電機9所示，每個真空泵的結構均為真空泵12所示，每個傳動電機的結構均為傳動電機13所示,每個鏈傳動電機的結構均為鏈傳動電機I所示，在此不再贅述。
[0036]具體地，將烘乾處理後的盾構刀具4放入送料車3內，然後啟動鏈傳動電機I使得送料車3在上料臺2的表面上自動運行，並向真空閥門6自動運動。送料車3在鄰近真空閥門6時，真空閥門6在門電機驅動下向上運動以使得送料車3進入第一預真空室5。放置在送料車3內的盾構刀具4在第一預真空室5內進行抽真空處理，其中抽真空氣體從真空閥門6排出。送料車3在傳動電機13的作用下，向等離子體處理系統200運動。
[0037]步驟S103:將抽真空處理後的盾構刀具輸送至等離子體處理系統並對盾構刀具進行等離子體處理，在盾構刀具的表面沉積薄膜材料。
[0038]在傳動電機13的驅動下，經過抽真空處理後的盾構刀具4經過真空閥門進入等離子體處理系統200。具體地，盾構刀具4進入離子注入室7。盾構刀具4進入等離子體處理系統200之後，利用真空泵12對離子注入室7進行抽真空，使得離子注入室7達到預設真空狀態。
[0039]在本發明的一個實施例中，等離子體處理系統200包括抽真空系統、同軸等離子體槍系統和脈衝電磁閥進氣系統。
[0040]在離子注入室7達到預設真空狀態後啟動掃描注入電機11，對等離子體處理系統200的同軸等離子體槍系統進行充電。具體地，設定同軸等離子體槍系統的內外電極，充放電系統對同軸等尚子體槍系統進行充電。
[0041]在對同軸等離子體槍系統充電至預設值後，脈衝電磁閥進氣系統自動啟動以使得高純氣體進入同軸等離子體槍系統。同軸等離子體槍系統對高純氣體進行內外電極高壓擊穿電離以形成等離子體。
[0042]具體地，脈衝電磁閥進氣系統包括串聯的電容器、開關和脈衝電磁閥。脈衝電電磁閥進氣系統自動啟動，從充氣口充入高純氣體，高純氣體以一定進氣氣壓通過內電極端部的進氣孔進入同軸等離子體槍系統。
[0043]高純氣體進入同軸等離子體槍系統後，其氣體被內外電極高壓擊穿電離，形成等離子體，同時、內外電極之間建立電場，並短暫通路，等離子體束在放電電流產生的洛倫茲力的作用下加速向前運動，由於等離子體對內外電極的電侵蝕作用，電極上會蒸發大量的材料，並形成等離子體，
[0044]等離子體處理盾構刀具的自動化設備100的注入探頭8將等離子體注入到離子注入室7以在盾構刀具4的表面沉積薄膜材料。其中，形成的等離子體與氣體等離子體一起經注入探頭8加速向盾構刀具4運動，並在盾構刀具4的表面發生反應，生成新物質，合成所需薄膜材料，沉積到盾構刀具4表面。
[0045]在合成薄膜材料達到預設程度後，完成等離子體處理。
[0046]步驟S104:將等離子體處理後的盾構刀具輸送至第二預真空室進行真空靜置處理，然後輸送至出料臺。
[0047]具體地，待合成薄膜材料達到設定程度後，啟動傳動電機驅動送料車3載著等離子體處理後的盾構刀具4經真空閥門進入第二預真空室15。需要說明的是，第二預真空室15在盾構刀具4到達前已完成抽真空處理。在第二預真空室15靜置預設時長，然後啟動門電機9，送料車3通過最後一個真空閥門進入到出料臺上10自動運動，並逐漸最終停止。其中，送料車3內容納有經過等離子體處理和抽真空處理後的盾構刀具14。
[0048]步驟S105:對真 空靜置處理後的盾構刀具進行成品檢測。
[0049]最後，按操作流程取出處理好的盾構刀具14，對盾構刀具14的成品檢測。
[0050]在本發明的一個實施例中，對盾構刀具14的成品檢測，包括對盾構刀具14的表面均勻度、光滑度、刀圈硬度、摩擦係數、納米劃痕臨界載荷和刀具扭矩數值進行檢測。具體地，由質檢員目測表面均勻度，光滑度，並抽查測量刀圈硬度、摩擦係數、納米劃痕臨界載荷，刀具扭矩數值等，然後將合格成品放在合格產品區。
[0051]根據本發明實施例的等離子體處理盾構刀具的方法，可以降低氣相沉積CVD和物理氣相沉積PVD的耗能、避免環境汙染，並且可以提高薄膜與基體結合力以及提高沉積速率、刀具硬度、耐磨性以及使用壽命。
[0052]在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
[0053]儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。本發明的範圍由所附權利要求極其等同限定。
【權利要求】
1.一種等離子體處理盾構刀具的方法，其特徵在於，包括如下步驟: 對盾構刀具進行前期處理，包括對所述盾構刀具進行表面拋光、超聲清洗和烘乾處理； 將烘乾處理後的所述盾構刀具輸送至第一預真空室並對所述盾構刀具進行抽真空處理； 將抽真空處理後的所述盾構刀具輸送至等離子體處理系統並對所述盾構刀具進行等離子體處理，在所述盾構刀具的表面沉積薄膜材料； 將等離子體處理後的所述盾構刀具輸送至第二預真空室進行真空靜置處理，輸送至出料臺； 對真空靜置處理後的所述盾構刀具進行成品檢測。
2.如權利要求1所述的等離子體處理盾構刀具的方法，其特徵在於，採用丙酮對所述盾構刀具進行超聲清洗以去除所述盾構刀具表面的雜物。
3.如權利要求1所述的等離子體處理盾構刀具的方法，其特徵在於，採用乾燥器對經過超聲清洗後的所述盾構刀具進行烘乾處理。
4.如權利要求1所述的等離子體處理盾構刀具的方法，其特徵在於，所述對盾構刀具進行等離子體處理，包括如下步驟: 所述盾構刀具進入所述等離子體處理系統之後，利用真空泵對所述等離子體處理系統的離子注入室進行抽真空，並在所述離子注入室達到預設真空狀態後啟動掃描注入電機，對所述等離子體處理系統的同軸等離子`體槍系統進行充電； 在對所述同軸等離子體槍系統充電至預設值後，所述等離子體處理系統的脈衝電磁閥進氣系統自動啟動以使得高純氣體進入所述同軸等離子體槍系統； 所述同軸等離子體槍系統對所述高純氣體進行內外電極高壓擊穿電離以形成等離子體； 注入探頭將所述等離子體注入到所述離子注入室以在所述盾構刀具的表面沉積薄膜材料，並在所述薄膜材料達到預設程度後，完成等離子體處理。
5.如權利要求1所述的等離子體處理盾構刀具的方法，其特徵在於，所述第二預真空室在所述盾構刀具到達前已完成抽真空處理。
6.如權利要求1所述的等離子體處理盾構刀具的方法，其特徵在於，所述對盾構刀具進行成品檢測，包括對所述盾構刀具的表面均勻度、光滑度、刀圈硬度、摩擦係數、納米劃痕臨界載荷和刀具扭矩數值進行檢測。
【文檔編號】C23C14/48GK103668100SQ201310580714
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月18日 優先權日:2013年11月18日
【發明者】韋學運, 楊思澤, 劉春生 申請人:韋學運