一种记录微弧氧化放电过程和起弧电压的装置

本实用新型属于微弧氧化技术领域，具体涉及一种记录微弧氧化放电过程和起弧电压的装置。

背景技术：

常见的金属材料如铝、镁、钛以及它们的合金由于高硬度、高熔点、耐氧化、高的抗压强度等优点被用于航天、医疗等领域。然而这些材料的塑性、韧性差、抗拉强度低以及长期暴露在空气中易被腐蚀，因此制约了其广泛的应用。

微弧氧化技术是在阳极氧化技术的基础上开发的一种新技术，又被称为微等离子阳极氧化或阳极火花沉积，国外普遍称该技术为等离子体电解氧化(plasmaelectrolyticoxidation)。它是将铝、镁、钛等有色金属及其合金置于特殊的电解液中，利用特殊的电源设备在材料表面产生微弧放电，在热化学、电化学、等离子体化学的共同作用下，在材料表面原位产生陶瓷层的表面处理技术。由于微弧氧化技术工艺稳定、效率高、无污染、操作方便，且制备出的陶瓷层可以有效的保护基体，提高基体的耐磨性能以及耐腐蚀性能，使基体的寿命延长。

目前记录微弧氧化放电的装置一般是在电解液的上方进行架设摄影机进行抓拍，或者在电解槽的侧面开设透明的观测孔，在观测孔的外面架设摄影机进行微弧氧化放电过程的拍摄。这些方式都不能精确的拍摄到微弧氧化放电的过程，会因微弧氧化电解液的颜色深浅带来很大的拍摄难度，并且对试样各个角度的拍摄不全面。

目前判断起弧电压的方式是：采用微弧氧化电源的恒压模式，通过观察弧光的情况判断。当试样表面开始出现大量、密集、细小、均匀的白色火花时，开始此阶段时电源控制箱上显示出来的电压值为起弧电压。但是该方法在实际中面临着以下问题：(1)在电参数比较大的情况下，随着氧化的进行，电解液开始变得浑浊(由无色变为乳白色)；同时伴随着反应中产生的大量热量以及反应生成的气体汇聚在电解液上方，导致很难准确的观察到试样表面发生弧光放电。(2)微弧氧化电解槽与电源是分开放置的，在观测到电解槽中发生弧光放电的同时，记录下电源显示屏上的电压值。但是随着微弧氧化的进行，电压值的变化非常迅速，这种方式记录的起弧电压值非常不准确。

故此，需要一种可以记录微弧氧化放电过程和起弧电压的装置，要求可以可以从各个角度完整记录电解液中试样的微弧放电过程，实时检测弧光放电的火花情况，对不同氧化时间下对应的微放电进行拍摄，检测所在区域的微放电数目以及火花的形态。并可以准确的判断材料的起弧电压值，避免人为因素对起弧电压值读取所带来的误差。

技术实现要素：

基于现有技术中存在的上述缺点和不足，本实用新型的目的之一是至少解决现有技术中存在的上述问题之一或多个，换言之，本实用新型的目的之一是提供满足前述需求之一或多个的一种记录微弧氧化放电过程和起弧电压的装置。

为了达到上述实用新型目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种记录微弧氧化放电过程和起弧电压的装置，包括机械臂、高速摄影机、光线传感器、控制器；所述机械臂的末端可随机械臂动作从至少一个方向贴近微弧氧化试样；所述高速摄影机和光线传感器安装在机械臂的末端；所述控制器与高速摄影机、光线传感器、外部微弧氧化信号源通信连接，并与机械臂通信连接以控制机械臂动作。

在根据本实用新型的一个优选的实施例中，所述机械臂包括伸缩杆、万向球头、旋转臂、夹持爪；所述万向球头一端连接伸缩杆末端，另一端连接旋转臂；夹持爪安装在旋转臂的末端；高速摄影机和光线传感器安装在夹持爪上。

在根据本实用新型的一个优选的实施例中，所述旋转臂的旋转轴轴接在连接座上，连接座上具有限位槽，万向球头与连接座固定连接。

在根据本实用新型的一个优选的实施例中，所述夹持爪具有旋转轴，其旋转轴与旋转臂末端轴接。

在根据本实用新型的一个优选的实施例中，还包括滑动架，所述机械臂滑动连接在滑动架上。

在根据本实用新型的一个优选的实施例中，还包括试样连接杆，滑动连接在滑动架上。

在根据本实用新型的一个优选的实施例中，所述夹持爪上还安装电压感应器，与控制器通信连接。

在根据本实用新型的一个优选的实施例中，所述高速摄影机和光线传感器表面设有防腐蚀层。

在根据本实用新型的一个优选的实施例中，还包括操纵杆，与控制器通信连接。

在根据本实用新型的一个优选的实施例中，还包括显示器，与控制器通信连接。

本实用新型与现有技术相比，有益效果是：

1)在使用本装置的过程中，可以从各角度观察并记录微弧氧化放电过程，准确地拍摄弧光放电的火花；

2)人工结合电子仪器反馈的实时信息进行微弧氧化放电过程监测，避免了人为因素对起弧电压判断的误差。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的一种记录微弧氧化放电过程和起弧电压的装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例1的一种记录微弧氧化放电过程和起弧电压的装置的机械臂的结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

实施例1：本实施例的一种记录微弧氧化放电过程和起弧电压的装置的结构如图1所示，包括滑动架1、机械臂2、试样连接杆3，还在外部连接有控制器，滑动架上开有水平横槽，控制器连接机械臂与试样连接杆，操控两者在驱动部件的带动下在横槽中自动滑动。

机械臂的结构如图2所示，包括伸缩杆21、万向球头22、旋转臂23、夹持爪24，伸缩杆顶端滑动连接在滑动架的横槽中，底端与万向球头的连杆固定连接，万向球头的端座通过连接座25与旋转臂前端的旋转轴连接，连接座和端座固定连接，连接座上开有限位槽，旋转轴轴接在限位槽中，旋转臂末端开有圆弧槽口，通过圆弧槽口与夹持爪的旋转轴轴接，且圆弧槽口对夹持爪具有限位作用，上述伸缩杆处、万向球头处、旋转臂的旋转轴处、夹持爪的旋转轴处皆设有独自的驱动部件，所有驱动部件与控制器连接，可由控制器操控机械臂动作。

夹持爪末端背离旋转轴的表面通过安装座安装有高速摄影机4和光线传感器5，高速摄影机与光线传感器皆与控制器连接。高速摄影机上的安装座上还安装有电压感应器41，电压感应器与控制器连接，可检测试样表面的电弧电压，电压感应器的端部和高速摄影机的端部保持平齐。为了防止电解液腐蚀设备，高速摄影机与光线传感器都经过了防腐蚀包裹处理，具有防腐蚀层。

控制器还连接有操纵杆和显示器，且在上述各部件与控制器连接的基础上，控制器还与微弧氧化信号源连接。

本实施例的一种记录微弧氧化放电过程和起弧电压的装置的工作方法如下：将滑动架置于微弧氧化电解槽上方，使机械臂和试样连接杆悬吊在微弧氧化电解槽上方；试样固定在试样连接杆上，调节试样连接杆的高度使试样没入电解液达到加工位置，然后通过操纵杆操控机械臂达到与试样接近的高度。打开微弧氧化设备，在微弧氧化进行过程中高速摄影机对试样表面进行拍摄，光线传感器感应试样表面的弧光，通过与控制器的连接共享微弧氧化信号源的电参数，并将试样表面的实时放电图像及光线传感器检测到弧光放电发生时的起弧电压值在控制器的显示器上显示。使用过程中当控制器判断电压感应器检测到的电压过大时，操控机械臂，使夹持爪远离微弧氧化试样，防止高速摄影机过于靠近试样表面受到损伤。

为了清楚观测到试样表面各位置的弧光放电状态，在微弧氧化进行过程中可以通过操纵杆对机械臂进行控制，在其各活动部件的配合活动下使高速摄影机和光线传感器从各个角度采集试样表面微弧氧化的过程图像和起弧电压。

实施例2：根据本实用新型的另一个实施例的一种记录微弧氧化放电过程和起弧电压的装置中，控制器还可根据电解液颜色的深浅和弧光放电的强弱自动调节光线传感器的灵敏度，以达到更精确的记录起弧电压值的效果。

其他结构和使用方法可以参考实施例1。

实施例3：根据本实用新型的另一个实施例的一种记录微弧氧化放电过程和起弧电压的装置中，电压感应器41可以省略，靠目视操作机械臂即可。

其他结构和使用方法可以参考实施例1。

实施例4：根据本实用新型的另一个实施例的一种记录微弧氧化放电过程和起弧电压的装置中，伸缩杆为塑料材质，以避免微弧氧化的高压对设备造成破坏。

其他结构和使用方法可以参考实施例1。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是对本实用新型的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本实用新型提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本实用新型的保护范围。