基於等離子噴塗和雷射重熔複合加工的託輪修復裝置的製作方法
2023-06-09 21:50:41 1
專利名稱：基於等離子噴塗和雷射重熔複合加工的託輪修復裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及雷射加工和表面工程技術領域，具體是一種基於等離子噴塗和雷射重熔複合加工的託輪修復裝置，用於迴轉體零件的修復，特別適用於重大裝備中價格昂貴的關鍵零部件的修復。
背景技術：
水泥工業生產中的大中型迴轉窯，設備昂貴，維修不便。託輪是迴轉窯中的關鍵部件，支承著迴轉窯及物料的全部重量，並使窯筒體在託輪上安全平穩地運轉，所以託輪與迴轉窯的運行情況密切相關。迴轉窯託輪材質的熱工性一般較差，長期處於高溫、重負荷下等惡劣工況下運行。長期運轉中會發生點蝕性腐蝕剝落較多或是疲勞性的嚴重損壞，如果不更換託輪，則會影響迴轉窯的正常運行；反之則會造成託輪服役時間縮短，提前報廢，大大增加了企業生產成本和停窯的經濟損失。由於託輪磨損停產一天通常引起數十萬元的生產損失；更換託輪一次企業不僅要支付昂貴的託輪費用，而且要承受停產帶來的較大的經濟損失。現有的修復技術大多是通過堆焊、補焊、熱噴塗及電鍍等技術。但堆焊，補焊等修複方法，熱影響區寬，變形大，工藝較複雜，難以保證焊後的性能。電鍍法的鍍層結合強度較低，耐磨性差，鍍層的鍍厚能力有限；熱噴塗法適合大面積修復，但是塗層結合一般為機械結合，結合強度較低，長時間運行後依然容易受損剝落。
發明內容為了克服上述現有技術的缺點，本實用新型提供一種基於等離子噴塗和雷射重熔複合加工的託輪修復裝置，該裝置具有等離子噴塗和雷射加工兩種修復功能對基體的熱影響小、變形小、組織優良、修復後零件的綜合機械性能高。本實用新型是以如下技術方案實現的一種基於等離子噴塗和雷射重熔複合加工的託輪修復裝置，包括一等離子控制櫃、給等離子控制櫃提供金屬粉料的送粉器、給等離子控制櫃供氣的氣瓶I和電源，等離子控制柜上連接有噴槍，靠近噴槍的下方安裝一可移動的工作檯，工作檯的上方安裝一雷射熱處理頭，向雷射熱處理頭提供保護氣體的氣瓶II，雷射熱處理頭的上方安裝一反射鏡，靠近反射鏡鏡面處安裝一雷射器，雷射器發出的光路經反射鏡反射後通過雷射熱處理頭垂直照射到工作檯的表面，還包括一用於調節雷射的光斑直徑、掃描速度及雷射功率等參數，同時控制工作檯運動及工件旋轉的數控系統。本實用新型的有益效果是1.安全性、穩定性高經該技術修復後，需要進行機械綜合性能測試，一般會達到或高於新零件的整體性能，確保了修復後零件在運行過程中的穩定性和安全性。2.成本低廉相對於重新購買新零件而言，修復的價格一般為新零件的 1/3左右，大大降低成本，為企業減輕負擔，因此該技術潛力很大。3.環保整個修復、加工過程中不會產生任何有害物質，對環境沒有任何汙染。以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步詳細說明。
圖1是本實用新型結構示意圖；圖2是等離子噴塗修復及雷射重熔過程原理圖。圖中1、噴槍，2、送粉器，3、等離子控制櫃，4、電源，5、氣瓶1，6、數控系統，7、雷射器，8、反射鏡，9、雷射熱處理頭，10、氣瓶II，11、工作檯，12、受損工件。
具體實施方式
如
圖1所示，基於等離子噴塗和雷射重熔複合加工的託輪修復裝置有一等離子控制櫃3、給等離子控制櫃3提供金屬粉料的送粉器2、給等離子控制櫃3供氣的氣瓶I 5和電源4，等離子控制櫃3上安裝有噴槍1，靠近噴槍1的下方安裝一可移動的工作檯11，工作檯11的上方安裝一雷射熱處理頭9，向雷射熱處理頭提供保護氣體的氣瓶II 10，雷射熱處理頭9的上方安裝一反射鏡8，靠近反射鏡8鏡面處安裝一雷射器7，雷射器7發出的光路經反射鏡8反射後通過雷射熱處理頭9垂直照射到工作檯11的表面，還包括一用於調節雷射的光斑直徑、掃描速度及雷射功率等參數，同時控制工作檯11運動及工件旋轉的數控系統6。氣瓶I 5中裝有氬氣作為等離子氣，氣瓶II 10中裝有高純氮氣作為保護氣體。如圖2所示，該裝置的修復工藝當託輪零件受損後，首先進行損傷及失效原因分析，然後對受損部位進行清洗，同時選取與基體材料相匹配的修復材料，然後利用等離子噴塗系統對受損部位進行噴塗修復，在利用雷射器進行雷射重熔，最後按照原始零件要求進行機械加工整形，後續進行相應的性能檢測和評價直至交付使用。具體過程如下1、受損零件前處理1)清洗為除去表面油汙，用丙酮清洗待修復及周邊表面，必須等乾燥後再進行等離子噴塗。2)噴砂及預熱為活化基體表面，增強噴塗時的結合力，在噴塗之前必須對託輪受損部位及周邊部位進行噴砂處理。此外，為了減小噴塗後塗層的開裂傾向，在噴塗之前需要進行預熱處理，一般預熱到200 300°C。2、等離子噴塗修復使用氬氣作為等離子氣，經電離產生高溫等離子體，將選擇好的與基體材料相匹配的金屬粉末材料加熱熔化或熔融，通過噴槍噴射到零件受損部位表面，按照一定軌跡反覆進行噴塗，直至受損部位修復。3、雷射重熔過程將迴轉窯託輪裝夾在專用夾具上，以一定的速度進行迴轉，調整好雷射工藝參數，將雷射光斑輻照在等離子噴塗塗層上，同時託輪在軸向方向進行移動，直至塗層部分掃描完畢，即可實現雷射重熔過程。4、機械加工整形過程機械加工整形過程可以在專用大型車床上進行，也可以自制簡易車床。調整好加工工藝參數進行切削，直至滿足零件工作需求。[0024]工作過程將受損工件12安裝在工作檯11上，氣瓶I 5中裝有氬氣作為等離子氣，經等離子控制櫃3、電源4電離產生高溫等離子體，同時送粉器2輸送與基體材料相匹配的金屬粉末材料，通過噴槍1噴射到工作檯11上的受損工件12的受損部位表面，數控系統6控制工作檯11及裝夾設備一起移動和旋轉，按照一定軌跡反覆進行噴塗，直至受損部位修復。雷射重熔時，從雷射器7產生光路經反射鏡8到達雷射熱處理頭9，通過數控系統 6調節雷射的光斑直徑、掃描速度、雷射功率等參數，同時控制工作檯11及裝夾設備運動及工件旋轉，從而實現噴塗修復後工件的雷射重熔。
權利要求1. 一種基於等離子噴塗和雷射重熔複合加工的託輪修復裝置，其特徵在於包括一等離子控制櫃(3)、給等離子控制櫃C3)提供金屬粉料的送粉器O)、給等離子控制櫃(3)供氣的氣瓶1(5)和電源G)，等離子控制櫃(3)上連接有噴槍(1)，靠近噴槍(1)的下方安裝一可移動的工作檯(11)，工作檯(11)的上方安裝一雷射熱處理頭(9)，向雷射熱處理頭(9)提供保護氣體的氣瓶II (10)，雷射熱處理頭(9)的上方安裝一反射鏡(8)，靠近反射鏡(8)鏡面處安裝一雷射器(7)，雷射器(7)發出的光路經反射鏡(8)反射後通過雷射熱處理頭(9)垂直照射到工作檯(11)的表面，還包括一用於調節雷射的光斑直徑、掃描速度及雷射功率等參數，同時控制工作檯(11)運動及工件旋轉的數控系統(6)。
專利摘要本實用新型公開了一種基於等離子噴塗和雷射重熔複合加工的託輪修復裝置，涉及雷射加工和表面工程技術領域。該裝置有一等離子控制櫃、給等離子控制櫃提供金屬粉料的送粉器、給等離子控制櫃供氣的氣瓶I和電源，等離子控制柜上連接有噴槍，靠近噴槍的下方安裝一可移動的工作檯，工作檯的上方安裝一雷射熱處理頭，向雷射熱處理頭提供保護氣體的氣瓶II，雷射熱處理頭的上方安裝一反射鏡，靠近反射鏡鏡面處安裝一雷射器，還包括一用於調節雷射的光斑直徑、掃描速度及雷射功率等參數，同時控制工作檯運動及工件旋轉的數控系統。優點是與基體結合強度高、對基體熱影響小、變形小、組織優良、修復後零件的綜合機械性能高。
文檔編號B23K31/00GK202155653SQ201120219868
公開日2012年3月7日 申請日期2011年6月27日 優先權日2011年6月27日
發明者劉憶, 張佐營, 李清偉, 杜成超, 楊根喜, 胡志強, 郭華鋒 申請人:徐州工程學院