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真空磁控離子濺射鍍膜機的運用范圍十分廣泛,能夠運用于道具或者模具的表面強化中,還能夠運用與葉片、氣門燈等機械零件的表面強化中。另外,在醫(yī)學工業(yè)中,或者在彩色膜鋼板生產(chǎn)中,甚至在手表、餐具等日常用品中,均可以使用真空磁控離子濺射鍍膜機完成工件鍍膜。由于真空磁控離子濺射鍍膜機具有耐腐蝕的特點,還被運用到我國的航空航天事業(yè)中。
2真空磁控離子濺射鍍膜機工件架系統(tǒng)設計
2.1工件架系統(tǒng)設計的主要參數(shù)
工件架系統(tǒng)設計的主要參數(shù)為:半球形樣品的直徑80mm;半球殼型樣品的直徑80mm;真空室加熱溫度為200±2℃;工件升降行程設置為50mm;工件平移距離設置為500mm;工件自轉(zhuǎn)速度設置為30r/min。
2.2工件升降組件的設計
工件升降部分采用螺旋傳動機構(gòu),目的是為了讓升降臺進行升降,進而實行換位。螺旋傳動機構(gòu)使用意圖是把旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成直線運動,或者把直線運動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動,螺旋傳動是通過利用螺桿和螺母組成的螺旋副來實現(xiàn)傳動的。本文將工件架系統(tǒng)設計的升降絲杠螺母副需要承受的重量設為6kg,上文中將螺母的有效行程是50mm,其中螺母副需要承受較大的壓力。
2.3工件自轉(zhuǎn)部件傳動裝置的設計
在真空電機的選擇上,由上文可知自轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)速為30r/min,符合這個要求的主要是德國產(chǎn)的真空電機,由于自轉(zhuǎn)部件的傳動方式以齒輪嚙合傳動為主,自轉(zhuǎn)主動齒輪旋轉(zhuǎn)需要通過真空電機來實現(xiàn),只有自轉(zhuǎn)主動齒輪旋轉(zhuǎn)才能帶動從動齒輪自轉(zhuǎn),進而達到工件自轉(zhuǎn)的目的。
2.4齒輪傳動設計與潤滑方式
在真空環(huán)境下,齒輪傳動主要運用的材料為304不銹鋼,其具有很強的耐熱性和耐腐蝕性,且具備良好的機械性能,不存在熱處理硬化現(xiàn)象。由于磁控離子濺射鍍膜機是通用機械的一種,因此在齒輪的精度選擇上選擇8級精度,主動齒輪的齒數(shù)為25,從動齒輪的齒數(shù)為105。在齒輪潤滑方面,選擇二硫化鉬為主要的潤滑材料,二硫化鉬適用于各種高溫、高壓和高負荷的機械工作,其不易溶于水,且具有抗磁性、分散性等特點。
2.5工件平移組件設計
工件平移部分使用絲杠螺母傳動機構(gòu)實現(xiàn)工件架平移,從而對工件進行二次鍍膜,在平移中螺紋副所要承受的力是上部工件架重量的總和,總和數(shù)值為13.4kg,移動的距離是500mm。工件平移組件設計主要以梯形螺紋為基本齒形,外螺紋的直徑設置為20mm,中徑18mm,內(nèi)徑17mm。值得注意的是,若平移組件和升降組件的導軌都使用絲杠螺母傳動機構(gòu),則在一定程度上會發(fā)生因兩個傳動機構(gòu)的傳動誤差,進而引發(fā)機械事故。因此,為了提高系統(tǒng)的安全性,建議其中一個導軌組件選用絲杠螺母傳動機構(gòu),另一個則使用光軸,以避免事故的發(fā)生。另外,平移螺母在移動時會帶動工件架移動,因此需要在工架與平移螺母之間設置一個過渡板,讓平移變得更加穩(wěn)定。
2.6負偏壓設計
因為樣品架是與地面絕緣的,所以可以通過對樣品施加負偏壓的方式讓其離化率增強,從而降低電荷積累造成的異常放電,避免靶材表面中毒,并最終提升膜的質(zhì)量。偏壓電源使用直流疊加脈沖電源,波形主要為方形或矩形,直流疊加脈沖電源的電壓、頻率以及占比均可調(diào),其總功率為5KW。脈沖電壓最大為1kV,電流最大為1A。直流電源電壓最大為200V,電流5A,占比可調(diào)為10~80%,脈沖功率40~60KHz可調(diào)。
3結(jié)束語
綜上所述,使用真空磁控離子濺射鍍膜機完成的鍍膜具有眾多優(yōu)點,并且,在小型工件鍍膜中,與現(xiàn)有的磁控離子濺射鍍膜機相比,本文提出的真空磁控離子濺射鍍膜機不僅能實現(xiàn)對小規(guī)模生產(chǎn)工件的二次鍍膜,還能在一定程度上降低小規(guī)模生產(chǎn)所需的鍍膜成本。本文通過對真空磁控離子濺射鍍膜機工件架系統(tǒng)設計主要參數(shù),對工件升降組件、工件自轉(zhuǎn)部件傳動裝置、齒輪傳動與潤滑方式、工件平移組件、負偏壓等方面進行設計,使得真空磁控離子濺射鍍膜機能對小型工件鍍兩種膜,值得被廣泛運用。
作者:呂子嘯 單位:太原理工大學 山西太重興業(yè)投資發(fā)展有限公司