[00695505]层流等离子体束金属表面淬火技术

　　项目概述：

　　层流等离子体束是一种新型的基础热源，其原理是将气体电离产生等离子体并约束形成稳定的高能流体束。该技术可替代现有等离子、激光、电子束等所有热应用范围，尤其是金属表面淬火硬化，具备成本低、环境要求低、通用性好、温度高、稳定性好等优点。

　　研究基础：

　　课题组拥有一套自主研制的层流等离子体发生器系统（主要包括：层流等离子体专用电源、工业冷水机组、气源与流量控制器、不同功率的层流等离子体发生器、灭弧器）、三坐标运动系统、回转运动系统、空气压缩机、小型钢轨表面在线等离子强化装置，可实现45钢、钢轨钢、车轮钢、模具钢、轴承钢、不锈钢、铸铁等材料的表面硬化。

　　图3-1课题组自研发不同功率层流等离子体发生器及其射流形态图

　　应用范围：

　　智能制造。层流等离子体束表面淬火技术适合应用于任何存在表面磨损的金属零部件，如铁路轮轨、模具、轴承、齿轮和曲轴等。通过对金属表面进行全表面或离散淬火硬化后，可以提高金属表面的耐磨性，从而增加金属零部件的服役寿命。

　　产品展示：

　　课题组使用层流等离子体束在铁路钢轨上进行离散淬火后，可以提高钢轨的服役寿命2-3倍。

　　图3-2层流等离子体束钢轨表面离散淬火效果图

　　层流等离子体束在油缸内壁进行淬火后，将油缸材料45号钢的表面硬度从HV200提高到 HV800，成本为传统镀铬工艺的1/4，效率提高一倍。

　　图3-3油缸内壁等离子体表面硬化设备图及处理后效果图

　　知识产权情况：

　　已发表SCI论文12篇、EI论文5篇、发明专利授权6项、实用新型授权4项：

　　1.一种测定高能束冲击平面时热流密度的方法。2018.ZL201810860524.6。

　　2.一种电弧等离子体表面织构化热处理强化工艺方法。2018. ZL201810032658.9。

　　3.一种钢轨表面硬化处理的等离子体加工装置。 2017. ZL201710651167.8.

　　4.一种钢轨表面在线式等离子硬化装置。 2016. ZL201610563769.3。

　　5.一种电弧等离子体对离线铁轨淬火的工艺方法及装置。2015. ZL201510927763.5。

　　6.一种用等离子技术进行弯管内表面处理的方法与设备。 2014. ZL201410597276.2。

　　7.层流等离子体发生器。 2015. ZL201520299241.0。

　　8.具有气压缩效应的等离子发生器进气结构。 2014. CN201420638537.6。

　　9.一种用于孔道内壁处理的层流等离子体枪体。 2014. CN201420638579.X。

　　10.旋转阳极式等离子发生器。 2014. CN201420638650.4。

　　技术成熟度以及期望合作方式：

　　1.技术成熟度：实际系统完成使用验证。

　　2.期望合作方式：联合推广。