一種軍事裝備表面涂層原位快速固化技術及設備，屬于裝備表面涂層損傷快速修復與搶修技術。主要由變壓器、磁控管、波導、波形攪拌器、加熱腔、扼流槽、紅外電熱器件、表面溫度傳感器、控制面板等構成。本發明專利技術能在較短時間內實現裝備修復區涂層的迅速升溫固化，而不需要將裝備進行拆卸，從而大大加快了裝備的戰場維修效率，同時具有多模式加熱及溫度監測功能，固化質量好，涂層適用面廣，操作簡便。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于裝備的外場快速修復領域，具體用于裝備的表面涂層的快速固化，涉及裝備涂層快速修復的電磁加熱設備。
技術介紹
對于我軍現役軍事裝備而言，金屬材料依然在武器裝備中大量使用，隨著對裝備的防腐蝕及偽裝隱身等性能要求的日益提高，裝備表面大量使用防腐和隱身等功能涂層。而裝備在使用或故障維修過程中，難免會導致表面的涂層遭到破壞，進而會造成裝備偽裝隱身性能的降低，也會是裝備進入快速腐蝕階段的開端。實現裝備表面涂層的快速修復，對于我軍打贏未來信息化局部戰爭的后勤保障要求而言，是非常必要的。實現裝備表面涂層的快速修復，關鍵在于實現金屬表面涂層的快速固化。傳統的涂層加熱固化技術是利用熱的傳導、輻射及對流原理，如較典型的熱風干 燥和感應加熱。熱風干燥技術是靠電阻發熱來加熱空氣，然后通過變頻風機將加熱到一定溫度的空氣直接吹到涂層表面，把基板表面的涂層進行烘干。此項技術存在以下缺點(I)熱慣性大，采用電阻加熱的方式加熱空氣存在滯后性，溫度不易實現自動控制；(2)涂層的固化效果受較多因素(如熱風流量、體積、氣體噴出的速度、熱風濕度、排氣率及相對濕度等)影響，難以選擇好使固化效果優良的工藝參數；(3)設備的預熱時間比較長，屬于間接加熱，能耗高，熱效率低。感應加熱運用的是法拉第的電磁感應現象，將涂覆了涂層的金屬基體置于高頻的變化磁場中時，金屬內會產生感生電動勢，從而產生電渦流，金屬電阻的存在使金屬溫度升高，從而對表面涂層進行加熱烘干。感應加熱相對熱風干燥而言，加熱速度和能量利用率有所提高，可控性有很大增強，但其需要多級冷卻，系統比較復雜，運行成本較高。熱風干燥和感應加熱方法的上述缺點，使該方法在涂層的快速固化方面的應用受到很大限制，而隨后出現的微波和近紅外加熱法在涂層的快速固化上前景廣闊。微波是頻率在300兆赫 300千兆赫，波長在I毫米 I米之間，具有較強穿透力的一種電磁波。微波干燥技術從20世紀40年代開始出現并發展，因其加熱速度快、加熱均勻，及其具有的選擇加熱效應、場強高溫及頻率高溫等特點，使其發展非常迅速。相較熱風干燥等傳統的涂層加熱固化方法而言，微波加熱具有以下優勢微波加熱可以在涂層內形成壓力梯度，顯著提高干燥速度；熱慣性小，便于實現對加熱過程的自動控制；由于金屬對微波的高反射性，涂層的加熱固化過程對金屬基板的影響很小，不需要復雜的冷卻系統，從而可以減小設備體積，節省空間；設備不需要較長的預熱時間，耗能低，熱效率高。另一項涂層加熱方面的新技術是近紅外加熱技術，該技術起源于航天科技，利用波長在O. 8微米 I. 5微米的近紅外波段可以發射高密度輻射能量的性能，獲得較高的能流密度。近年來，近紅外加熱已應用于涂層固化的例子也比較多，例如近紅外加熱設備在新鋼釩冷軋廠中的運用。近紅外在涂層加熱方面也具有能提升干燥固化速度、節省設備空間、節約能源和安全性好等優點。雖然微波加熱和紅外加熱技術已較成熟地應用于涂層的加熱固化，但在裝備的快速維修領域，如要實現裝備表面修復涂層的快速固化，往往需要將被修復部件拆卸后放入電磁加熱等設備進行，過程較為復雜，還沒有一種便攜式設備，原位地實現對裝備涂層維修區的快速固化，且同時具有微波和紅外兩種加熱功能。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是，研制一種能對軍事裝備的修復涂層原位地實現快速固化，且固化后的涂層質量可靠，切實可行，適用面廣，攜帶方便，操作簡便而安全的涂層固化設備。為解決這一問題，研制設計了本開口型多模式電磁加熱器，它主要由加熱腔、電器電路、微波加熱器件、紅外電熱器件、控制面板等幾部分組成，其主要包括微波和紅外兩大加熱系統。其中微波加熱系統由磁控管、波導、波形攪拌器、加熱器和金屬背底共同構成的微波諧振腔及開口處的扼流槽組成；紅外加熱系統的核心部件是一個紅外電熱器件，其 供電電路與微波器件共用一個電源。在微波加熱模式下，磁控管電源把交流電轉化為直流電為磁控管供電，磁控管是產生微波的核心部件，它將直流電能轉化為微波輻射能。磁控管產生微波后，通過波導將微波能量輸出到加熱器和金屬背底共同構成的微波諧振腔空間。同時，在爐腔頂部設置微波攪拌器來干擾微波在爐腔內的傳播，使涂層加熱均勻，從而在實現涂層快速固化的同時保證固化質量。這主要基于兩條機理其一是，涂層材料中的極性分子在微波電磁場的作用下，從原來的無規則熱運動狀態轉為跟隨微波電磁場的交變而排列取向(如，本設備磁控管產生的微波頻率為2450兆赫，極性分子就會產生24. 5億次交變)，分子間會因激烈摩擦為升溫，微波能量迅速轉變為涂層的熱能；其二是，金屬材料對微波具有強反射性，對于金屬材料微波不能透入內部而是被反射回來，這樣涂層的金屬基底就會與設備的不銹鋼內壁，形成微波諧振腔。這些機理保證了微波致熱具有熱慣性小，穿透力好，加熱均勻，能量利用率高等優點，可使涂層介質瞬間升溫，實現裝備后修復涂層的快速固化。在紅外加熱模式下，紅外電熱器件通電后發射出高能流密度的近紅外輻射，同時，由于近紅外光的波長短，具有很強的滲透性，直入涂層，使涂層溫度迅速升高產生自發熱效應，涂層中的水分由內向外揮發，還能提高涂層內分子的交聯聚合幾率，實現涂層的快速固化。由于涂層物理性質的不同，兩種加熱方法的加熱效率及過程溫度變化也有所差異，設備可以根據被加熱涂層的物理性質選擇最佳的加熱模式。另外，為能對某些對溫度要求苛刻的表面涂層，設計了加熱器自帶的表面溫度傳感器。該溫度傳感器置于被加熱涂層表面，監測涂層的表面溫度，防止因溫度過高損害表面涂層。同時，基于溫度傳感器的包括溫度信息的采集、傳輸、接收、反饋控制和報警等多個子系統，也嵌入到設備的加熱控制系統中，保證涂層固化的高質量。基于上述機理和措施，本專利技術能夠對裝備表面的修復涂層進行快速、可靠、優質、高效的加熱固化，原位、方便地對裝備表面涂層進行快速修復，實現了對武器裝備表面涂層的外場“快速搶修”的目的。因此，必將進一步提高我軍在未來戰爭中裝備的快速維修保障能力。附圖說明圖I、開口型多模式電磁加熱器整體結構示意2、磁控管結構示意3、微波與紅外功率源電路原理4、控制面板功能說明圖具體實施例方式圖I是本專利技術的整體結構示意圖，能在一定功率微 波或紅外輻射作用下，實現表面涂層的快速固化，滿足裝備涂層的原位快速修復要求。由變壓器I、磁控管2、波導3、波形攪拌器4、加熱腔5、扼流槽6、紅外電熱器件7、表面溫度傳感器8、控制面板9組成。變壓器I與高壓電容器、高壓二極管形成倍壓整流電路，為磁控管2提供很高的脈沖主流陽極電壓和約3 4V的陰極電壓。磁控管采用多腔連續波磁控管，管內電子在相互垂直的恒定磁場和恒定電場的控制下，與高頻電磁場發生相互作用，把從恒定電場中獲得能量轉變成微波能量，然后通過金屬制成的波導3將微波發射到加熱腔5.。加熱腔是由設備內壁與涂料的金屬背底共同組成，同時為了是涂層表面加熱均勻，在加熱腔5頂部設置波形攪拌器4。為了防止微波能量的泄漏，在開口外設置了扼流槽6，采用異形槽結構。紅外電熱器件7的供電電路跟微波器件公用一個電源。為了對涂層表面溫度進行適時監測，在設備內嵌有表面溫度傳感器8，并通過控制面板9顯示適時的溫度信息。通過控制面板9可以控制加熱的各項功能，包括加熱模式選擇、溫度設定、時間設定等。圖2是本專利技術中用到的多腔連續波磁本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種開口型多模式電磁加熱器，其特征在于，包括：變壓器(1)；磁控管(2)；波導(3)；波形攪拌器(4)；加熱腔(5)；扼流槽(6)；紅外電熱器件(7)；表面溫度傳感器(8)；控制面板(9)。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉朝輝，歐忠文，向雪梅，鄧智平，周國柱，
申請(專利權)人：劉朝輝，
類型：發明
國別省市：
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