一种通过电场加速的喷丸处理装置的制作方法

1.本发明涉及一种喷丸装置，尤其涉及一种通过电场加速的喷丸处理装置，具体适用于通过电场加速使能量转化效率高同时没有加工死角的喷丸处理装置。


背景技术：

2.喷丸处理是目前广泛采用的一种表面强化工艺，主要用于提高工件表面耐磨性、抗疲劳强度和抗腐蚀性，其特点是无需改变材料整体材质，就能获得本体材料所不具备的某些特殊性能，且其工艺成本较低。目前喷丸处理中，弹丸主要的加速方式为：离心式加速和气动式加速，离心式加速一般通过高速旋转的飞轮将钢砂高速抛射出去，而气动式加速使用压缩空气作动力对弹丸进行加速。
3.虽然这两种方法均可以以较高效率使弹丸流获得一定的初速度，进而撞击零件表面，但其仍存在以下缺陷：
4.1、气动式加速压缩空气输出的能量无法全部作用在弹丸上，能量转化效率较低，会造成运行成本浪费，而且在压缩空气压缩率一定的情况下弹丸速度较低。
5.2、离心式加速中抛丸设备带有一体结构的叶轮体和电机，重量较大，同时使用时叶轮体高速旋转，无法根据需要调整设备位置，使得加工存在死角。


技术实现要素：

6.本发明的目的是克服现有技术中存在的能量转化效率较低同时加工存在死角的缺点，提供了一种电场加速使能量转化效率高同时没有加工死角的喷丸处理装置。
7.为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：
8.一种通过电场加速的喷丸处理装置，所述喷丸处理装置包括：壳体、极板、弹丸存放箱、电极和高压静电产生器；所述壳体的顶部开设有弹丸入口，所述壳体的一侧开设有弹丸喷射口，所述极板以竖直方向固定设置于壳体内弹丸喷射口的相对侧，所述弹丸存放箱固定设置于壳体的顶部，所述弹丸存放箱的底部开设有与弹丸入口相配合的出料孔，所述弹丸存放箱的内部通过出料孔和弹丸入口与壳体的内部相连通，所述出料孔和弹丸入口内设置有电极，所述极板的供电电缆穿过壳体的侧壁后与高压静电产生器相连接，所述电极的供电电缆穿过壳体的侧壁后与高压静电产生器相连接，所述极板和电极在高压静电产生器的作用下带有相同的电荷。
9.所述喷丸处理装置还包括导向筛管，所述弹丸喷射口一端的直径小于另一端的直径，所述导向筛管直径较大的一端固定设置于壳体的弹丸喷射口上，所述导向筛管内均匀设置有多根互相平行设置的导向管，多根导向管均垂直于极板设置，所述导向管与弹丸间隙配合。
10.所述导向筛管近极板端与极板之间的距离小于毫米。
11.所述电极的中部沿竖直方向开设有螺旋下降的轨道孔，所述轨道孔设置有至少有三圈螺旋轨道，所述轨道孔的直径为弹丸的直径的至少两倍。
12.所述喷丸处理装置使用的弹丸为易于携带电荷的金属材料制成，所述高压静电产生器输出的电荷为正电荷。
13.所述喷丸处理装置使用的弹丸为易于携带电荷的非金属材料制成，所述高压静电产生器输出的电荷为负电荷。
14.所述弹丸存放箱的侧壁上开设有进气口，所述进气口通过气管与气体压缩机的出气口相连通，所述气体压缩机提供的气体为氮气。
15.所述出料孔和弹丸入口之间设置有两位两通手动阀和电极，所述出料孔与两位两通手动阀顶部的接通口相连通，所述两位两通手动阀底部的接通口通过电极上的轨道孔与弹丸入口相连通。
16.所述壳体、弹丸存放箱和各个导向管的内侧均匀设置有绝缘涂层。
17.所述喷丸处理装置还包括握持手柄，所述握持手柄固定设置于壳体上，所述导向筛管长度为20-50cm，所述壳体为圆柱体结构，所述壳体的一个底面内侧固定设置有极板，所述壳体的另一个底面开设有弹丸喷射口，所述壳体的侧壁开设有弹丸入口，所述壳体的直径为30-50cm。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
19.1、本发明一种通过电场加速的喷丸处理装置中壳体内一侧侧壁上以竖直方向设置有极板，极板相对侧侧壁上开设有弹丸喷射口，壳体的顶部设置有弹丸存放箱，弹丸存放箱与壳体的连通处设置有电极，电极和极板均与高压静电产生器相连，弹丸存放箱内的弹丸接触电极带上电荷后下落到壳体内，并在通过带有电荷的弹丸与带有相同电荷的极板之间的电场力作用下，获得一定的初速度。因此，本设计可以通过弹丸与极板之间的电场力作用下，使弹丸获得一定的初速度来进行喷丸处理。
20.2、本发明一种通过电场加速的喷丸处理装置的弹丸喷射口上设置有导向筛管，导向筛管内均布有多根互相平行设置的导向管，各根导向管均垂直于极板设置，导向管与与弹丸间隙配合，弹丸被电场力加速后会经过导向管导向，进而以固定的方向进行喷射，使得弹丸的喷射指向性强，同时电极和极板均通过供电电缆与高压静电产生器相连，使本发明壳体内重量较轻，操作者在进行喷丸处理时可以方便的调整喷丸处理装置的位置，避免加工死角。因此，本设计可以通过导向筛管对弹丸进行导向，有效提高弹丸的喷射指向性，同时操作者可以方便的调整喷丸处理装置的位置，有效减少加工死角。
21.3、本发明一种通过电场加速的喷丸处理装置中电极内开设有至少有三圈的轨道孔，增加弹丸通过电极时与电极的接触时间，保证弹丸获得足够的电荷量，避免因为电荷量不足导致弹丸初速度较低。因此，本设计可以通过电极内开设的轨道孔，保证弹丸获得足够的电荷量和初速度，有效提高系统工作可靠性。
22.4、本发明一种通过电场加速的喷丸处理装置可以通过改变高压静电产生器输出的电荷，进而配合不同材质的弹丸，对于金属材料制成的弹丸，高压静电产生器输出正电荷，对于非金属材料制成的弹丸，高压静电产生器输出负电荷，有效扩大对弹丸的适应范围，工作时可以根据喷丸工艺需求，选用不同的材质的弹丸。因此，本设计可以根据喷丸工艺需求，选用不同的材质的弹丸，有效扩大适用范围。
23.5、本发明一种通过电场加速的喷丸处理装置中弹丸存放箱的侧壁上开设有进气口，进气口可以通入压缩氮气，压缩氮气不仅可以协助弹丸存放箱内的弹丸进入壳体内，而
且可以排出壳体内的空气，避免空气受到电离，降低工作效率。因此，本设计可以通过压缩氮气排出壳体内的空气，避免空气受到电离，有效提高系统使用寿命。
附图说明
24.图1是本发明的结构示意图。
25.图2是本发明另一视角的结构示意图。
26.图3是本发明的剖视图。
27.图中：壳体1、弹丸入口11、弹丸喷射口12、极板2、弹丸存放箱3、出料孔31、进气口32、两位两通手动阀33、电极4、轨道孔41、导向筛管5、导向管51。
具体实施方式
28.以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
29.参见图1至图3，一种通过电场加速的喷丸处理装置，所述喷丸处理装置包括：壳体1、极板2、弹丸存放箱3、电极4和高压静电产生器；所述壳体1的顶部开设有弹丸入口11，所述壳体1的一侧开设有弹丸喷射口12，所述极板2以竖直方向固定设置于壳体1内弹丸喷射口12的相对侧，所述弹丸存放箱3固定设置于壳体1的顶部，所述弹丸存放箱3的底部开设有与弹丸入口11相配合的出料孔31，所述弹丸存放箱3的内部通过出料孔31和弹丸入口11与壳体1的内部相连通，所述出料孔31和弹丸入口11内设置有电极4，所述极板2的供电电缆穿过壳体1的侧壁后与高压静电产生器相连接，所述电极4的供电电缆穿过壳体1的侧壁后与高压静电产生器相连接，所述极板2和电极4在高压静电产生器的作用下带有相同的电荷。
30.所述喷丸处理装置还包括导向筛管5，所述弹丸喷射口12一端的直径小于另一端的直径，所述导向筛管5直径较大的一端固定设置于壳体1的弹丸喷射口12上，所述导向筛管5内均匀设置有多根互相平行设置的导向管51，多根导向管51均垂直于极板2设置，所述导向管51与弹丸间隙配合。
31.所述导向筛管5近极板2端与极板2之间的距离小于5毫米。
32.所述电极4的中部沿竖直方向开设有螺旋下降的轨道孔41，所述轨道孔41设置有至少有三圈螺旋轨道，所述轨道孔41的直径为弹丸的直径的至少两倍。
33.所述喷丸处理装置使用的弹丸为易于携带电荷的金属材料制成，所述高压静电产生器输出的电荷为正电荷。
34.所述喷丸处理装置使用的弹丸为易于携带电荷的非金属材料制成，所述高压静电产生器输出的电荷为负电荷。
35.所述弹丸存放箱3的侧壁上开设有进气口32，所述进气口32通过气管与气体压缩机的出气口相连通，所述气体压缩机提供的气体为氮气。
36.所述出料孔31和弹丸入口11之间设置有两位两通手动阀33和电极4，所述出料孔31与两位两通手动阀33顶部的接通口相连通，所述两位两通手动阀33底部的接通口通过电极4上的轨道孔41与弹丸入口11相连通。
37.所述壳体1、弹丸存放箱3和各个导向管51的内侧均匀设置有绝缘涂层。
38.所述喷丸处理装置还包括握持手柄，所述握持手柄固定设置于壳体1上，所述导向筛管5长度为20-50cm，所述壳体1为圆柱体结构，所述壳体1的一个底面内侧固定设置有极
板2，所述壳体1的另一个底面开设有弹丸喷射口12，所述壳体1的侧壁开设有弹丸入口11，所述壳体1的直径为30-50cm。
39.本发明的原理说明如下：
40.本发明在使用时，操作者手动将弹丸装入弹丸存放箱3中，并根据弹丸材质和喷丸工艺中要求的弹丸初速度要求调整高压静电产生器的输出电荷及电压量，并将导向筛管5的出口正对需要进行喷丸的工件，并开启两位两通手动阀33、高压静电产生器和气体压缩机；
41.此时，压缩气体进入壳体1内排出壳体1内的空气，同时弹丸收到重力和压缩气体的影响通过电极4上的轨道孔41进入壳体1内，弹丸经过轨道孔41时，由于轨道孔41为螺旋形，弹丸会轨道孔41内壁进行接触，进而带上电荷，当弹丸进入壳体1内后，带有电荷的弹丸与带有相同电荷的极板2之间产生电场力，弹丸在电场力的作用下，由导向筛管5的出口进行喷射；
42.本发明可以使弹丸以60-110m/s的初速度进行喷射，当喷丸工艺要求需要使用不同规格的弹丸或者弹丸初速度时，可以通过改变极板2电势的方法进行调整。
43.壳体1、弹丸入口11、弹丸喷射口12、极板2、弹丸存放箱3、出料孔31、进气口32、两位两通手动阀33、电极4、轨道孔41、导向筛管5、导向管51
44.本设计中。
45.实施例1：
46.一种通过电场加速的喷丸处理装置，所述喷丸处理装置包括：壳体1、极板2、弹丸存放箱3、电极4和高压静电产生器；所述壳体1的顶部开设有弹丸入口11，所述壳体1的一侧开设有弹丸喷射口12，所述极板2以竖直方向固定设置于壳体1内弹丸喷射口12的相对侧，所述弹丸存放箱3固定设置于壳体1的顶部，所述弹丸存放箱3的底部开设有与弹丸入口11相配合的出料孔31，所述弹丸存放箱3的内部通过出料孔31和弹丸入口11与壳体1的内部相连通，所述出料孔31和弹丸入口11内设置有电极4，所述极板2的供电电缆穿过壳体1的侧壁后与高压静电产生器相连接，所述电极4的供电电缆穿过壳体1的侧壁后与高压静电产生器相连接，所述极板2和电极4在高压静电产生器的作用下带有相同的电荷；所述喷丸处理装置还包括导向筛管5，所述弹丸喷射口12一端的直径小于另一端的直径，所述导向筛管5直径较大的一端固定设置于壳体1的弹丸喷射口12上，所述导向筛管5内均匀设置有多根互相平行设置的导向管51，多根导向管51均垂直于极板2设置，所述导向管51与弹丸间隙配合；所述导向筛管5近极板2端与极板2之间的距离小于5毫米；所述电极4的中部沿竖直方向开设有螺旋下降的轨道孔41，所述轨道孔41设置有至少有三圈螺旋轨道，所述轨道孔41的直径为弹丸的直径的至少两倍；所述喷丸处理装置使用的弹丸为易于携带电荷的金属材料制成，所述高压静电产生器输出的电荷为正电荷；所述喷丸处理装置使用的弹丸为易于携带电荷的非金属材料制成，所述高压静电产生器输出的电荷为负电荷；所述弹丸存放箱3的侧壁上开设有进气口32，所述进气口32通过气管与气体压缩机的出气口相连通，所述气体压缩机提供的气体为氮气；所述出料孔31和弹丸入口11之间设置有两位两通手动阀33和电极4，所述出料孔31与两位两通手动阀33顶部的接通口相连通，所述两位两通手动阀33底部的接通口通过电极4上的轨道孔41与弹丸入口11相连通；所述壳体1、弹丸存放箱3和各个导向管51的内侧均匀设置有绝缘涂层。
47.实施例2：
48.实施例2与实施例1基本相同，其不同之处在于：
49.所述喷丸处理装置还包括握持手柄，所述握持手柄固定设置于壳体1上，所述导向筛管5长度为20-50cm，所述壳体1为圆柱体结构，所述壳体1的一个底面内侧固定设置有极板2，所述壳体1的另一个底面开设有弹丸喷射口12，所述壳体1的侧壁开设有弹丸入口11，所述壳体1的直径为30-50cm。
50.实施例3：
51.实施例3与实施例2基本相同，其不同之处在于：
52.弹丸质量为10-4
kg，弹丸通过电极4后获得的电荷量为8.16*10-6
c，所述极板2带有的电势为30kv，由此可得：
[0053][0054]
其中v为弹丸初速度，u为极板电压，m为弹丸质量，计算得到弹丸初速度为70m/s。