【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电磁发射枢轨表面烧蚀形貌的重构方法；属于电磁轨道发射。
技术介绍
1、电磁轨道发射技术是利用电磁能将物体推动实现超高速发射的新型发射方式，其身管结构由两根平行金属轨道和中间的载流电枢组成。在发射过程中，脉冲电流从其中一根轨道流入后，经过中间的电枢从另外一根轨道流出，平行的金属轨道之间形成强磁场，中间的载流电枢在强磁强的作用下产生洛伦兹力，从而推动携带战斗部的电枢高速射出。
2、电枢与轨道之间处于极端电磁热力耦合条件下的载流摩擦过程。在发射过程中，由于摩擦热及焦耳热的累积，电枢会发生软化与表面熔化，沿着发射方向枢轨接触面发生“固-固”接触，“固-液-固”接触，到“固-液/电弧-固”接触状态的转变。电枢与轨道在相互滑动过程中会由于失接触而诱导电弧的产生，电弧会对枢轨摩擦副表面产生侵蚀损伤，严重影响发射器的可靠性与使用寿命。
3、目前，常见的枢轨电弧烧蚀测试方法有实际发射试验及等效模拟方法。实际发射试验过程复杂，既费事费力又成本高昂，不适用于对材料的烧蚀性能进行研究。中国公开专利文献cn 117825259 a公开了一种模拟电磁轨道炮轨道烧蚀的等效测试方法，所采用的方法是利用超音速等离子发生器产生等离子体喷射至轨道试样表面，从而获得轨道表面烧蚀形貌。但所述的方法由于需要产生大量等离子体，测试过程成本高，且只能对同一工件进行测试，无法同时获得枢轨摩擦副的表面烧蚀形貌及其对应性。中国公开专利文献cn116202366 a公开了一种电磁发射轨道表面重构方法。所述专利中通过调整接触压强、摩擦速度、电流
技术实现思路
1、本专利技术针对现有的技术不足，在原有的轨道表面重构专利的基础上，在进一步研究过程中，发现电磁轨道发射电枢到的中后期，由于电枢表面熔化及软化可能导致电枢与轨道之间产生失接触状态，为了更好、更快的对这一状态进行系统的研究，开发出了本专利技术所记载的技术。
2、本专利技术通过对起弧测试过程进行调整，可对电磁轨道发射枢轨材料后段表面烧蚀形貌进行重构，同时可用于对枢轨摩擦副表面处理后（如涂覆抗烧蚀涂层）进行抗烧蚀性能测试。
3、本专利技术还针对现有技术存在的不足，对销盘式载流摩擦设备进行改进，新增加起弧点查找步骤，避免起弧前期的摩损过程，且起弧过程能保证电枢材料和轨道材料不接触并控制在一个合理的范围内，从而实现更长时间的起弧测试过程。
4、本专利技术旨在提供一种方法合理，工艺过程成本低、易于控制，能够通过改变电流大小和起弧时间等参数，对不同发射次数及不同位置区域的枢轨摩擦副表面烧蚀微观组织结构进行重构，为电磁轨道发射枢轨摩擦副材料的烧蚀损伤过程提供充足研究样本，指导新型高性能枢轨摩擦副材料及表面处理工艺的开发。同时基于本专利技术可对新型枢轨摩擦副材料及不同表面处理后的材料进行抗烧蚀性能测试。
5、本专利技术以电磁轨道发射电枢材料和轨道材料为重构原材料，采用改进的销盘式载流摩擦设备，设置不同电流大小、烧蚀时间等参数，通过增加寻找初始起弧点、控制烧蚀距离等功能，获得不同发射次数下轨道表面的烧蚀组织结构，也可对不同电枢与轨道材料的抗烧蚀性能进行测试。
6、本专利技术一种电磁轨道发射电枢与轨道表面烧蚀的重构方法，所用重构装置是由载流摩擦试验机改进而成，包含盘试样、销试样、电源系统、高精度电动缸组成，其中销试样通过绝缘层与销试样工装相连，销试样工装与高精度电动缸相连，工作时，高精度电动缸推动销试样工装使得销试样按设定速度和轨迹运动；销试样通过导线与电源系统相连，重构装置组装后，盘试样和销试样之间存在间隙；盘试样连接有旋转驱动装置，根据需求盘试样可以选择静止或按照设定旋转速度旋转；
7、所述重构方法包括下述步骤：
8、步骤1查找起弧点
9、打开回路电流加载电源，电源供给电流，销试样由高精度电动缸带动以设定的速度向盘试样靠近，此时盘试样静止；当销试样与盘试样达到起弧间距时，电弧产生，此时回路中检测出有电流通过，系统定位该位置，电动缸带动销试样退回，起弧点查找完成；
10、步骤2起弧测试
11、设置起弧电流，起弧时间及盘试样转速，开始起弧测试，当盘试样稳定至设定转速后，电动缸带动销试样至起弧点，起弧测试开始；当销试样与盘试样之间的距离由于烧蚀导致材料损失而加大时，可能会导致电弧消失；此时系统检测回路无电流通过，电动缸继续带动销试样靠近盘试样，直至电弧再次出现；重复起弧测试，直至回路中电流通过时长达到达设定烧蚀时长后，电流加载电源关闭，盘式样停止转动，电动缸带动销试样远离盘试样至拆卸位置，起弧测试完毕，起弧测试时，盘试样和销试样间存在间距。
12、起弧测试时，盘试样和销试样间存在间距，这样做一方面能维持电弧的持续产生，另一方面能避免测试过程中销试样与盘试样摩擦接触破坏所重构得出的烧蚀形貌和将摩擦带来的干扰全部消除。
13、在实际应用时，基于实验所得盘试验与销试样表面的微观组织结构对电磁发射电枢与轨道表面烧蚀形貌结构进行重构。
14、受不同电流大小（基于实验室的条件和安全，采用的恒低压电源，高电流系统）、销试样截面积大小及气体介质（包括空气）状态的影响，每次起弧烧蚀过程的起弧距离可能不同。对此，本专利技术通过设置起弧点查找步骤，在起弧烧蚀测试开始前查找起弧位置。本专利技术在起弧烧蚀测试开始前查找起弧位置可以在销试样表面产生小区域的烧蚀特征，有利于烧蚀测试时电弧的产生与稳定持续，且可以在测试过程中将销试样快速到达测试点位置，节省测试过程时间。
15、起弧点查找过程如下：电源系统提供电流，此时盘试样静止，高精度电动缸通过滑轨带动销试样以5-20 μm/s的速度向盘试样靠近。当销试样与盘试样产生电弧时，电回路系统中检测有电流通过，此时控制系统将起弧点位置定位，电机带动销试样退回，完成起弧点位置查找。
16、完成起弧位置点查找后，设置起弧电流、起弧时间及盘式样转速，电机带动销试样至起弧点位置，起弧测试开始。当销试样由于烧蚀导致与盘试样距离增大时，系统内回路电流消失，电机继续带动销试样以设定速度（如10 μm/s）的速度向盘试样靠近，直至回路中再次检测出电流，电弧继续产生。循环以上步骤，直至到达设定的起弧时间后，回路电源断开，电机带动销试样退回，盘试样停止，起弧测试完成。
17、本专利技术用销盘式摩擦设备，可极大地减少实验所用空间和场地。而且本专利技术通过采用相比于现有电磁轨道发射技术（尤其是电磁炮）所用电流、速度等条件参数均要小的多的对应实验参数（数量级的差异），通过烧蚀时间的累积，可构建不同发射次数下枢轨摩擦副的烧蚀状态，获得具有烧蚀特征对应性的枢轨摩擦副表面烧蚀样本。
18、本专利技术使用销盘式载流摩擦磨损设备，虽然重构过程电流密度、速度相比于实际发射工况较低，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电磁轨道发射电枢与轨道表面烧蚀的重构方法，其特征在于：所用重构装置是由载流摩擦试验机改进而成，包含盘试样、销试样、电源系统、高精度电动缸组成，其中销试样通过绝缘层与销试样工装相连，销试样工装相连与高精度电动缸，工作时，高精度电动缸推动销试样工装使得销试样按设定速度和轨迹运动；销试样通过导线与电源系统相连，重构装置组装后，盘试样和销试样之间存在间隙；盘试样连接有旋转驱动装置，根据需求盘试样可以选择静止或按照设定旋转速度旋转；
2.根据权利要求1所述的一种电磁轨道发射电枢与轨道表面烧蚀的重构方法，其特征在于：销试样设置成2个。
3.根据权利要求1所述的一种电磁轨道发射电枢与轨道表面烧蚀的重构方法，其特征在于：电流通过电源系统产生后，从一个销流入到盘试样之后，从另外一个销试样流出，其中盘试样直径为100-300 mm，销试样为圆柱体，直径可通过所需电流密度大小计算而得，直径在1-10 mm之间。
4.根据权利要求1所述的一种电磁轨道发射电枢与轨道表面烧蚀的重构方法，其特征在于：盘试样的材质为轨道所用材质；销试样为电枢所用材质。
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6.根据权利要求1所述的一种电磁轨道发射电枢与轨道表面烧蚀的重构方法，其特征在于：控制盘试样的转速为500~3000rpm，控制电流大小为50-300A,控制销试样直径为1-10mm，对应起弧测试过程电流密度范围为1.0×107~3.82×108 A/mm2。
7.根据权利要求1所述的一种电磁轨道发射电枢与轨道表面烧蚀的重构方法，其特征在于：对应起弧测试过程电流密度范围为1.0×107~3.82×108 A/m2。
8.根据权利要求1所述的一种电磁轨道发射电枢与轨道表面烧蚀的重构方法，其特征在于：所述的轨道材料为CuCrZr合金，电枢材料为7075 Al合金。
...【技术特征摘要】
1.一种电磁轨道发射电枢与轨道表面烧蚀的重构方法，其特征在于：所用重构装置是由载流摩擦试验机改进而成，包含盘试样、销试样、电源系统、高精度电动缸组成，其中销试样通过绝缘层与销试样工装相连，销试样工装相连与高精度电动缸，工作时，高精度电动缸推动销试样工装使得销试样按设定速度和轨迹运动；销试样通过导线与电源系统相连，重构装置组装后，盘试样和销试样之间存在间隙；盘试样连接有旋转驱动装置，根据需求盘试样可以选择静止或按照设定旋转速度旋转；
2.根据权利要求1所述的一种电磁轨道发射电枢与轨道表面烧蚀的重构方法，其特征在于：销试样设置成2个。
3.根据权利要求1所述的一种电磁轨道发射电枢与轨道表面烧蚀的重构方法，其特征在于：电流通过电源系统产生后，从一个销流入到盘试样之后，从另外一个销试样流出，其中盘试样直径为100-300 mm，销试样为圆柱体，直径可通过所需电流密度大小计算而得，直径在1-10 mm之间。
4.根据权利要求1所述的一种电磁轨道发射电枢与轨道表面烧蚀的重构方法，其特征在于：盘...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚萍屏，王兴，刘梓屹，陈德山，袁仔豪，林永强，梁伟晗，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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