CN101549404A - 精密喷射成形-逐层碾压修复和制造工艺及其设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种精密喷射成形－逐层碾压修复或制造方法，用于在待覆层工件表面进行快速致密的金属覆层的修复和再制造，所述方法包括如下步骤：所述待覆层工件表面进行清理和/或加工；所述待覆层工件表面在惰性气体保护下感应加热；金属液由高压惰性气体雾化并喷射沉积在所述待覆层工件表面上得到覆层金属，同时对所述覆层金属逐层碾压使其致密；对金属覆层后的工件机械加工和热处理，得到精密喷射成形－逐层碾压修复或制造的工件。本发明还提供精密喷射成形－逐层碾压修复和制造设备。
Description
技术领域
本发明涉及一种精密喷射成形-逐层碾压修复和制造工艺及其设备。
背景技术
很多机械零件因为少量局部磨损就致使整个零部件报废，例如铁路车轮、冶金轧辊、重大转轴，等等。以铁路车轮为例，因其在运行中因受轨道摩擦，制动摩擦等因素会出现磨损。铁路车辆在全球仍是主要的客货运输工具，世界上每年因磨损报废的车轮以千万只计，目前尚无实用的办法修复。重新制作车轮要消耗大量的人力和物资资源，包括能源等自然资源和运输能力。
喷射成形可在金属基底上高速地包覆或镀覆上一层金属，但这种覆层一般有0.5-2％的孔隙度，难以满足车轮机械性能要求。如果将废旧车轮覆层后再进行整体碾压或其它热压加工，则会损坏车轮不需修复部位的形状和尺寸精度，同时造成较大的能源和其它加工成本的浪费。
目前也有用金属热喷涂工艺修复工件的方法，但其金属覆层与原工件基底的结合差、金属覆层中的孔隙度在5％以上，加之单只喷嘴的金属喷覆效率低(仅100克/分钟数量级)，大面积喷涂会产生过大的热应力，因而不能用于高负载下工作的大型金属零件的修复。
综上所述，本领域缺乏一种应用喷射成形高速金属覆层和热碾压技术对磨损金属零件进行高质量修复和制造具有多功能层复合金属零件的工艺和设备。
为此，本领域迫切需要一种能解决上述各金属覆层工艺的问题并实现高负载下工作的大型金属零件的高效率修复和功能多层零件的制造，使其金属覆层致密，机械性能接近甚至超过基底的机械性能。
发明内容
本发明的第一目的在于获得一种能实现高负载下工作的大型金属零件的高效率修复和功能多层零件的制造的方法。
本发明的第二目的在于获得一种能实现高负载下工作的大型金属零件的高效率修复和功能多层零件的制造的设备。
本发明的第一方面提供一种精密喷射成形-逐层碾压修复或制造方法，用于在待覆层工件表明进行快速致密的金属覆层的修复和再制造，所述方法包括如下步骤：
所述待覆层工件表面进行清理和/或加工；
所述待覆层工件表面在惰性气体保护下感应加热；
金属液由高压惰性气体雾化并喷射沉积在所述待覆层工件表面上得到覆层金属，同时对所述覆层金属逐层碾压使其致密；
对金属覆层后的工件机械加工和热处理，得到精密喷射成形-逐层碾压修复或制造的工件。
在本发明的一个具体实施方式中，待覆层工件表面在惰性气体保护下感应加热时，所述待修复表面的温度达到待覆层工件熔点的50～95％。
在本发明的一个具体实施方式中，所述金属液由高压惰性气体雾化并喷射沉积在待覆层工件表面上时，所述高压惰性气体的压力为2～15大气压。
在本发明的一个具体实施方式中，所述金属液由高压惰性气体雾化并喷射沉积在待覆层工件表面上时，所述金属液的流速为10-100公斤/分钟。
在本发明的一个具体实施方式中，在对覆层金属逐层碾压使其致密时，碾压压力在10公斤～100吨之间。
在本发明的一个具体实施方式中，所述待覆层工件的旋转速度为10～300转/分钟之间，或往复速度为10～1000毫米/秒之间。
在本发明的一个具体实施方式中，所述待覆层工件选自磨损零件或复合结构零件。
在本发明的第二方面提供一种精密喷射成形-逐层碾压修复和制造设备，用于待覆层工件(1)的喷射成形、以及逐层碾压修复或制造，所述设备由下列机构或功能部件组成：
-喷射单元(100)，所述喷射单元(100)包括：
-金属液熔炼制备或供给装置(5)；所述金属液熔炼制备或供给装置(5)提供金属液(7)；
-位于所述金属液熔炼制备或供给装置(5)的下游的惰性气体雾化喷射装置(8)；所述惰性气体雾化喷射装置(8)使得所述金属液(7)雾化喷射到所述待覆层工件(1)上形成金属覆层(10)；
-逐层碾压修复和制造单元(200)，所述逐层碾压修复和制造单元(200)包括：
-位于所述待覆层工件(1)周围并对所述待覆层工件(1)表面预热的加热装置(3)；
-位于所述金属覆层(10)一侧并对所述金属覆层(10)进行逐层碾压的逐层碾压装置(11)；
-容纳所述待覆层工件(1)的移动机械操作装置(4)，所述移动机械操作装置(4)使得所述待覆层工件(1)的位置相对于金属液(7)和所述逐层碾压装置(11)移动；
-连接所述逐层碾压装置(11)的金属覆层厚度检测控制机构(12)，以使所述金属覆层(10)达到预定厚度时能及时停止所述金属液(7)的供给或喷覆。
优选地，所述逐层碾压装置(11)为液压或气动控制式的碾压装置。
优选地，所述逐层碾压装置(11)由一只或多只碾轮组成。
优选地，所述逐层碾压装置(11)中的碾轮为圆柱形或曲线回转体。
优选地，所述碾轮的周围设置内部或外部循环冷却系统。
优选地，所述加热装置(3)采用感应加热器。
优选地，所述金属液熔炼制备和供给装置(5)选自熔炉、保温炉、浇包或中间包。
优选地，所述金属覆层厚度检测控制机构(12)通过位移传感器与逐层碾压装置(11)合为一体。
在本发明的一个具体实施方式中，所述惰性气体雾化喷射装置(8)由金属液导流管、邻近所述金属液导流管的一个或多个惰性气体喷嘴组成。
在本发明的一个具体实施方式中，所述待覆层工件选自磨损零件或复合结构零件。
附图说明
图1为实施例2的本发明的精密喷射成形-逐层碾压修复和制造设备的示意图。
图2为实施例1的本发明的精密喷射成形-逐层碾压修复和制造方法得到的零件的示意图。
具体实施方式
本发明旨在提供一种可靠、技术经济性优越的磨损零件的修复或再制造方法和设备，它是通过液态金属喷射成形和逐层碾压工艺实现的，从而解决现有各金属覆层工艺方法的问题与不足。在此基础上完成了本发明。
本发明的构思如下：
利用喷射成形金属射流刚沉积到待修复零件时接近熔点的高温和极好的流变性进行小压力逐层碾压，从而获得致密的金属覆层，又不致明显破坏待覆层零件其它部位的形状和尺寸精度。
以下对本发明的各个方面进行详述：
精密喷射成形-逐层碾压修复或制造方法
本发明的一种精密喷射成形-逐层碾压修复或制造方法，用于在待覆层工件表明进行快速致密的金属覆层的修复和再制造，所述方法包括如下步骤：
所述待覆层工件表面进行清理和/或加工；
所述待覆层工件表面在惰性气体保护下感应加热；
金属液由高压惰性气体雾化并喷射沉积在所述待覆层工件表面上得到覆层金属，同时对所述覆层金属逐层碾压使其致密；
对金属覆层后的工件机械加工和热处理，得到精密喷射成形-逐层碾压修复或制造的工件。
本发明的待覆层工件表面的清理和/或加工工艺可以采用本领域传统的清理和/或加工工艺，只要对本发明的发明目的不产生影响即可。具体的例子包括但不限于：去污清洗、喷丸或喷砂处理、机械加工等。
在本发明的一个具体实施方式中，待覆层工件表面在惰性气体保护下感应加热时，所述待修复表面的温度达到待覆层工件熔点的50～95％。
具体地，所述覆层金属可以是与待覆层零件一致的纯金属或合金，也可根据需要喷覆不同的金属材料以实现各种使用功能。
在本发明的一个具体实施方式中，所述金属液由高压惰性气体雾化并喷射沉积在待覆层工件表面上，所述高压惰性气体的压力为2～15大气压。
具体地，待覆层的零件可以是单只，也可以为多只零件同时接受覆层。
具体地，惰性气体的种类一般与感应加热所用的一致，对钢铁零件一般采用氮气。
在本发明的一个具体实施方式中，金属液由高压惰性气体雾化并喷射沉积在待覆层工件表面上，所述单个喷射装置的金属液的流速为10-100公斤/分钟。
此处所指的金属液的流速是单个喷射装置的金属液的流速。本领域技术人员可以理解采用多个喷射装置金属液的流速为各个单个喷射装置中流速的组合。
在本发明的一个具体实施方式中，在同时对覆层金属逐层碾压使其致密时，碾压压力大小为200～2000公斤之间。
该压力大小为单个碾轮的压力。本领域技术人员可以理解采用多个碾轮时为各个单个碾轮的压力的组合。
在本发明的一个具体实施方式中，所述待覆层工件的旋装速度为20～100转/分钟之间，或往复速度为20～100毫米/秒之间。
在本发明的一个具体实施方式中，所述待覆层工件选自磨损零件或复合结构零件。
具体地，包括待覆层的零件与雾化金属液射流和碾压机构之间有相对旋转、往复等相对运动，从而使覆层金属均匀、快速、逐层地覆盖在待覆层的零件表面。零件的待覆层表面一般为回转体，但也可为非回转对称表面。
具体地，本发明的喷射成形-逐层碾压工艺不但能用于磨损零件的修复，还能作为特殊金属零件的制造工艺，特别是具有不同功能材料的复合结构的零件制造。
精密喷射成形-逐层碾压修复和制造设备
本发明一种精密喷射成形-逐层碾压修复和制造设备，用于待覆层工件(1)的喷射成形、以及逐层碾压修复或制造，所述设备由下列机构或功能部件组成：
-喷射单元(100)，所述喷射单元(100)包括：
-金属液熔炼制备或供给装置(5)；所述金属液熔炼制备或供给装置(5)提供金属液(7)；
-位于所述金属液熔炼制备或供给装置(5)的下游的惰性气体雾化喷射装置(8)；所述惰性气体雾化喷射装置(8)使得其中的金属液(7)雾化喷射到所述待覆层工件(1)上形成金属覆层(10)；
-逐层碾压修复和制造单元(200)，所述逐层碾压修复和制造单元(200)包括：
-位于所述待覆层工件(1)周围并对所述待覆层工件(1)表面预热的加热装置(3)；
-位于所述金属覆层(10)一侧并对所述金属覆层(10)进行逐层碾压的逐层碾压装置(11)；
-容纳所述待覆层工件(1)的移动机械操作装置(4)，所述移动机械操作装置(4)使得所述待覆层工件(1)的位置相对于金属液(7)和所述逐层碾压装置(11)移动；
-连接所述逐层碾压装置(11)的金属覆层厚度检测控制机构(12)，以使所述金属覆层(10)达到预定厚度时能及时停止所述金属液(7)的供给或喷覆。
喷射单元(100)中，所述金属液熔炼制备和供给装置(5)可以采用本领域常用的设备，只要提供金属液且不对本发明的目的产生限制即可。
在本发明的一个具体实施方式中，所述金属液熔炼制备和供给装置(5)选自熔炉、保温炉、浇包或中间包。
所述金属液可以是纯金属或合金。所述金属液可以与待覆层工件的材料一致，也可以根据需要与待覆层工件不同而得到复合材料工件。
喷射单元(100)中，所述惰性气体雾化喷射装置可以采用本领域传统的惰性气体雾化喷射装置，只要不对本发明的发明目的产生限制即可。
在本发明的一个具体实施方式中，所述惰性气体雾化喷射装置(8)由金属液导流管和惰性气体喷嘴组成。所述惰性气体喷嘴的个数可以根据需要设置为一个或多个。惰性气体喷嘴的设置位置没有具体限制，只要能对金属液导流管中的金属液进行雾化喷射即可。若单个惰性气体雾化喷射装置内具有多个惰性气体喷嘴，则喷嘴的分布和位向可以根据需要而定，可以是固定的，也可以是移动式的。
具体地，用耐火材料制成的金属液导流管和一般用金属或陶瓷制成的惰性气体喷嘴组成。所述耐火材料、金属、陶瓷均可以采用本领域常用的材质，只要不对本发明的发明目的产生限制即可。
具体地，所述惰性气体的种类没有具体限制，只要不对本发明的目的产生限制即可。具体地例如与逐层碾压修复和制造单元(200)中的加热装置所用的一致。通常，处理钢铁零件时一般采用氮气。
所述惰性气体雾化喷射装置的个数不受限制，可以根据情况采用一个或多个雾化喷射装置。
在本发明的一个具体实施方式中，所述惰性气体雾化喷射装置(8)的个数为两个或两个以上。
具体地，可以有多组惰性气体雾化喷射装置(也即金属液雾化喷射装置)同时工作，其分布和位向可根据待修复零件的形状和尺寸而异，它们可以是固定的，也可以为能运动的。
更具体地，所述惰性气体雾化喷射装置(8)的上游还可以连接惰性气体的制备或供应装置。所述惰性气体的制备或供应装置没有具体限制，可以采用本领域传统的惰性气体的制备或供应装置。更具体地，所述惰性气体的制备或供应装置包括各种空气分离设备、管道输送装置、或液态气体供应装置。
逐层碾压修复和制造单元(200)中，所述待覆层工件(1)周围设置对所述待覆层工件(1)表面预热的加热装置(3)。
在本发明的一个具体实施方式中，所述加热装置(3)采用感应加热器。
所述感应加热器可以采用本领域传统的感应加热器，具体地，所述感应加热器的例子包括但不限于：固定在喷射室中的感应加热器，或者为主动型的感应加热器。
逐层碾压修复和制造单元(200)中，在本发明的一个具体实施方式中，所述逐层碾压装置(11)由一只或多只碾轮组成。
优选地，所述碾轮为圆柱形或曲线回转体。
优选地，所述碾轮的周围还设置内部或外部循环冷却系统，所述内部或外部循环冷却系统的冷却介质可以采用本领域传统的冷却介质，具体地例如可以是水或其它流体。
在本发明的一个具体实施方式中，所述逐层碾压装置(11)为液压或气动控制的碾压装置。
优选地，所述碾压装置可根据覆层金属的特性和其基底零件结构来调节压力，以使金属覆层得以充分压实，又不致破坏零件其它部位的形状尺寸精度。在本发明的一个具体实施方式中，在同时对覆层金属逐层碾压使其致密时，碾压压力大小为200～2000公斤之间。
逐层碾压修复和制造单元(200)中，优选地所述金属覆层厚度检测控制机构(12)通过位移传感器与逐层碾压装置(11)合为一体。
逐层碾压修复和制造单元(200)中，还设置容纳所述待覆层工件(1)的移动机械操作装置(4)，所述移动机械操作装置(4)使得所述待覆层工件(1)的位置相对于金属液(7)和所述逐层碾压装置(11)移动。所述移动机械操作装置(4)可以采用本领域传统的移动机械操作装置的结构，只要其能够控制所述待覆层工件的位置相对于金属液(例如雾化喷射形态的金属液)和所述逐层碾压装置变动即可。
具体地例如，所述移动机械操作装置(4)控制所述待覆层工件与金属液和所述逐层碾压装置之间进行相对旋转、往复等相对运动，从而使得覆层金属均匀、快速、逐层地覆盖在待覆层工件的表面。
所述待覆层工件可以是磨损零件或复合结构零件。所述待覆层工件的个数没有限制，例如可以是一个或多个工件同时接受覆层。
所述待覆层工件的表面可以是回转体，也可以是非回转体对称表面。
所述喷射单元(100)和逐层碾压修复和制造单元(200)的外部可以设置容器。具体地例如一个能建立惰性气体保护气氛的喷射室。
发明效果
(1)磨损件的修复节约自然资源、节能、环保，并大大降低制造成本。本发明还提高金属零件的生产效率和使用性能。
(2)本发明能实现高负载下工作的大型金属零件的高效率修复和功能多层零件的制造，使其金属覆层致密，机械性能接近甚至超过基底的机械性能
本发明的其他方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易见的。
本发明不限于上述细节的描述，任何不偏离本发明实质精神的变化或修饰都将包括在本发明范畴之中以下结合具体实施例，进一步阐明本发明。
应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。比例和百分比基于重量，除非特别说明。
除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。
实施例1
对如图2所示的138毫米宽的轮圈1进行喷射覆层、碾压，制得金属覆层10的试样。最后得到两只样件：试样1-4和试样2-4。其轮圈和覆层金属都是标准的铁路车轮用钢，其成份如表1所示。另对同样的轮圈仅进行喷射覆层，不碾压，制得另外一只样件：对比试样1-1，以比较本发明的优越性。
试样1-4和试样2-4的制备方法具体如下：
所述轮圈1表面进行清理加工；其表面在惰性气体(氮气)保护下感应加热，表面加热温度控制为1200℃；金属液由高压惰性气体(10大气压)雾化并喷射沉积在所述待覆层工件表面上得到覆层金属，同时对所述覆层金属逐层碾压使其致密；金属液流速控制在30-35公斤/分钟，碾压压力控制在500±50公斤。得到试样1-4和试样2-4。
对比试样1-1的制备方法与试样1-4和试样2-4相同，不同之处在于不包括碾压步骤。
表1.车轮钢的钢号和化学成分
对上述各试样按铁道部碾钢车轮标准TB/T2817进行调质热处理和硬度检测，并按图2所示的部位A(抗拉试棒取样位置)切取抗拉强度试棒进行拉伸试验、与其标准机械性能比较，其结果见表2。结果表明，用本发明的方法制得的试样1-4和2-4能满足碾钢车轮标准(注：2-4的抗拉强度略低于标准值是因为热处理的硬度偏低，并非材料内在质量有问题)，而仅做喷射覆层的对比试样1-1不能达到要求。如图2所示，抗拉试棒的测试段横跨喷射覆层与基底模拟件的界面，表明这些拉伸试验的结果也代表其界面的最低强度：喷射覆层与被覆层轮圈有可靠的结合。
表2，车轮钢喷射覆层经碾压和未经碾压的机械性能与相关标准值对比
| 硬度(HB)表面/心部 | 抗拉强度(N/mm2) | 延伸率(％) | 断面收缩率(％) | |
| TB/T2817标准(调质处理) | 270～371/265～320 | ≥910 | ≥10 | ≥14 |
| 覆层未碾压对比试样1-1(调质处理) | 317-335/286-292 | 890 | 7.75 | 9.5 |
| 覆层+碾压试样1-4(调质处理) | 302～335/280～290 | 985 | 13 | 25.5 |
| 覆层+碾压试样2.4(调质处理) | 289/271 | 860 | 16.5 | 54 |
实施例2
图1是本发明工艺和设备的示意图。以一对铁路车轮1的修复为例，它们因外圆磨损而报废。
设备中设有喷射室2，喷射室2的上部设置喷射单元100，所述喷射单元100包括：金属液熔炼制备或供给装置5；所述金属液熔炼制备或供给装置5提供金属液7；金属液熔炼制备或供给装置5的下游设置惰性气体雾化喷射装置8；所述惰性气体雾化喷射装置8使得其中的金属液7雾化喷射到所述待覆层工件(也即车轮)1上形成金属覆层10。
喷射室2的下部设置设有逐层碾压修复和制造单元200，包括：位于所述待覆层工件1周围并对所述待覆层工件1表面预热的加热装置3；位于所述金属覆层10一侧并对所述金属覆层10进行逐层碾压的逐层碾压装置11；容纳所述待覆层工件1的移动机械操作装置4，所述移动机械操作装置4使得所述待覆层工件1的位置相对于金属液7和所述逐层碾压装置11移动；连接所述逐层碾压装置11的金属覆层厚度检测控制机构12，以使所述金属覆层10达到预定厚度时能及时停止所述金属液7的供给或喷覆。
详述如下：
如图1所示，喷射室2上部开孔放置金属液熔炼制备或供给装置5，所述金属液熔炼制备或供给装置5可以是熔炼炉或中间包。喷射室2的两侧开孔设置移动机械操作装置4a和移动机械操作装置4b。喷射室2的下部的一侧设置尾气出口14。喷射成形中产生的惰性气体通过尾气出口14进入除尘系统(图中未示)，然后排空或回收。喷射室2的下部的另一侧设置开孔使得厚度检测控制机构12(也即操作传感机构)通过。
又如图1所示，车轮1置于喷射室2，由加热装置3对其表面进行预热。安装在移动机械操作装置4上。感应加热器3可固定在喷射室2中，待修复车轮1由操作系统4a推进到其中加热。感应加热器3也可是能运动的，让车轮1停留在喷嘴8下方的喷射成形位置而在操作系统4b驱动下能主动包套到车轮1待修复表面。在此加热过程中，车轮1由操作系统4a驱动以适当速度(例如20-200转/分钟的速度)旋转，以使加热均匀并减少其形变。
移动机械操作装置4为操作系统4a、操作系统4b或二者组合。所述待覆层工件的旋转速度为10～300转/分钟之间，或往复速度为10～1000毫米/秒之间。
金属液熔炼制备或供给装置5(熔炼炉或浇包)向设置在喷射室2的上部开孔的中间包6中注入金属液7。中间包6的底部设置开孔，使得所述金属液7通过开孔进入喷射室，与所述惰性气体雾化喷射装置8接触后，金属液7雾化喷射到车轮1上。
碾轮11对金属覆层10的压力由操作传感机构12来控制，它同时是金属覆层10厚度的检测器，以保证达到预定覆层厚度时停止喷射。
待修复表面的端面根据需要设有一挡板13，以帮助端面部位喷射覆层的建立和对不需覆层部位的防护。
本发明的修复工艺过程如下：
首先将待修复表面进行处理，可包括去污清洗、喷丸或喷砂处理、机械加工等。
将待修复零件1置于图1所示的喷射室2中，在惰性气体保护下通过感应器3对待修复表面快速加热，其加热速度可通过感应器的功率、形状和工作频率来调节，以使待修复表面尽快达到适当的温度(一般为待修复零件金属熔点的50％-95％，此处熔点为1493℃)，而其它部位例如其内孔和轴辐的温度保持在较低温度以维持其形状和尺寸精度。感应加热器3可固定在喷射室2中，待修复车轮1由操作系统4a推进到其中加热。感应加热器3也可是能运动的，让车轮1停留在喷嘴8下方的喷射成形位置而在操作系统4b驱动下能主动包套到车轮1待修复表面。在此加热过程中，车轮1由操作系统4a驱动以适当速度(例如20-200转/分钟的速度)旋转，以使加热均匀并减少其形变。
当待修复表面达到适当的温度后，车轮1进入喷射成形位置接受雾化金属的喷射覆层。这时熔炼炉或浇包5向中间包6中注入金属液7。金属液从中间包6底部注孔进入喷射室2后即被高压(2-15大气压)惰性气喷嘴8雾化成金属液-雾射流9喷射至车轮1的待修复面沉积形成金属覆层10。这时车轮1在雾化金属射流下以设定的速度(例如20-100转/分钟，30-80毫米/秒)进行旋转和往复运动以使其各待修复部位获得所需的覆层厚度。单个喷射装置的金属流速为10-100公斤/分钟(例如为50-70公斤/分钟)，这是由中间包6底部注孔的直径和喷嘴8的尺寸等因素来控制的。根据待修复零件形状和尺寸特点，本工艺还可采用多组喷嘴完成喷射覆层过程。
在上述金属的喷射覆层过程中，碾轮11对高温覆层金属进行逐层碾压。因刚沉积的金属覆层温度接近熔点，具有较好的流变性，碾轮11对金属覆层10的压力或压强可以很小(例如为1-10吨)即可使金属覆层压实，其压力又不致破坏车轮1非修复部位的形状和尺寸精度。碾轮11对金属覆层10的压力由操作传感机构12来控制，它同时是金属覆层10厚度的检测器，以保证达到预定覆层厚度时停止喷射。
待修复表面的端面根据需要设有一挡板13，以帮助端面部位喷射覆层的建立和对不需覆层部位的防护。
喷射成形所用的惰性气体通过尾气出口14进入除尘系统，然后排空或回收。
经上述工艺金属覆层-逐层碾压过的一对车轮经机械分开，再经过常规机械加工和必要的热处理即成为实施例1的试样1-4和试样2-4。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (10)
1、一种精密喷射成形-逐层碾压修复或制造方法，用于在待覆层工件表面进行快速致密的金属覆层的修复和再制造，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
所述待覆层工件表面进行清理和/或加工；
所述待覆层工件表面在惰性气体保护下感应加热；
金属液由高压惰性气体雾化并喷射沉积在所述待覆层工件表面上得到覆层金属，同时对所述覆层金属逐层碾压使其致密；
对金属覆层后的工件机械加工和热处理，得到精密喷射成形-逐层碾压修复或制造的工件。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，待覆层工件表面在惰性气体保护下感应加热时，所述待修复表面的温度达到待覆层工件熔点的50～95％。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属液由高压惰性气体雾化并喷射沉积在待覆层工件表面上时，所述高压惰性气体的压力为2～15大气压。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属液由高压惰性气体雾化并喷射沉积在待覆层工件表面上时，所述金属液的流速为10-100公斤/分钟。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在对覆层金属逐层碾压使其致密时，碾压压力在10公斤～100吨之间。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待覆层工件的旋转速度为10～300转/分钟之间，或往复速度为10～1000毫米/秒之间。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待覆层工件选自磨损零件或复合结构零件。
8.一种精密喷射成形-逐层碾压修复和制造设备，用于待覆层工件(1)的喷射成形、以及逐层碾压修复或制造，其特征在于，所述设备由下列机构或功能部件组成：
-喷射单元(100)，所述喷射单元(100)包括：
-金属液熔炼制备或供给装置(5)；所述金属液熔炼制备或供给装置(5)提供金属液(7)；
-位于所述金属液熔炼制备或供给装置(5)的下游的惰性气体雾化喷射装置(8)；所述惰性气体雾化喷射装置(8)使得所述金属液(7)雾化喷射到所述待覆层工件(1)上形成金属覆层(10)；
-逐层碾压修复和制造单元(200)，所述逐层碾压修复和制造单元(200)包括：
-位于所述待覆层工件(1)周围并对所述待覆层工件(1)表面预热的加热装置(3)；
-位于所述金属覆层(10)一侧并对所述金属覆层(10)进行逐层碾压的逐层碾压装置(11)；
-容纳所述待覆层工件(1)的移动机械操作装置(4)，所述移动机械操作装置(4)使得所述待覆层工件(1)的位置相对于金属液(7)和所述逐层碾压装置(11)移动；
-连接所述逐层碾压装置(11)的金属覆层厚度检测控制机构(12)，以使所述金属覆层(10)达到预定厚度时能及时停止所述金属液(7)的供给或喷覆。
9、如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述惰性气体雾化喷射装置(8)由金属液导流管、邻近所述金属液导流管的一个或多个惰性气体喷嘴组成。
10、如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述待覆层工件选自磨损零件或复合结构零件。
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