CN106670628B - 重熔设备和重熔方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及重熔技术领域，特别涉及一种重熔设备和重熔方法。本发明所提供的重熔设备，包括工件承载装置、具有重熔件的重熔结构、以及具有第一调节装置的重熔件调节装置，其中，重熔件调节装置不仅能够控制实现重熔件在工件中心轴线方向上的进给，还能够对重熔层有效宽度进行调节，通过增大各单道重熔层的有效宽度和/或使不同单道重熔层的有效宽度保持一致来增大搭接量和/或改善搭接量的一致性，使各搭接区域得到更充分地熔融，降低工件出现裂纹和/或薄弱区域的风险，有利于增强工件的机械强度及疲劳强度等性能，提高工件的工作可靠性，延长工件的使用寿命。

Description

重熔设备和重熔方法

技术领域

本发明涉及重熔技术领域，特别涉及一种重熔设备和重熔方法。

背景技术

利用热喷涂技术在工件表面形成涂层能够提高工件的硬度及耐腐蚀性，但由于涂层呈典型的层状结构，内部不同程度地存在微小孔隙，且与基体之间的结合以机械结合为主，因此限制了涂层的耐磨性能和耐冲击性能，无法适用于重载、冲击力大的恶劣工况。而重熔处理技术是提高涂层综合性能的一种重要技术，其利用热源将合金中最易熔化的成分熔化，产生的液相有助于扩散过程的强化和成分的渗透，熔化的结果使热喷涂涂层与基体的结合区由原来堆叠的层状组织变为致密和较均匀的组织，孔隙减少甚至消失，从而可以改善涂层与基体间的结合强度和涂层内在质量，提高涂层的耐磨及耐腐蚀等性能。

目前，重熔处理技术包括高频感应重熔技术、激光重熔技术和钨极氩弧重熔技术等多种类型，应用这些重熔处理技术的重熔设备可以对柱状、块状及板状等多种类型工件的表面涂层进行重熔处理，提高工件表面涂层的综合性能。

现有的重熔设备通常包括工件承载装置、重熔件(如钨极)及重熔件调节装置，其中，工件承载装置用于承载工件，重熔件连接于重熔件调节装置上并被重熔件调节装置支撑，工作时由工件承载装置和重熔件调节装置控制重熔件与工件产生相对运动，实现对整个工件表面涂层的重熔处理。当工件具有较大的轴向尺寸时，工件承载装置通常设置为能够带动工件沿着工件表面的另一个方向运动(例如当工件为轴或管等柱状零件时，工件承载装置设置为能够带动工件绕中心轴线转动)，重熔件调节装置通常设置为能够带动重熔件沿着工件的中心轴线方向移动，使得重熔件能够进给至工件的不同轴向位置处实施各单道重熔处理，得到各单道重熔层，且相邻单道重熔层之间通常具有重叠区域。工作时，当重熔件完成某一轴向位置处的单道重熔处理之后，则利用重熔件调节装置带动重熔件进给至工件的下一个轴向位置处，实施下一道单道重熔处理，得到下一道单道重熔层，不断重复该过程，直至完成对整个工件表面涂层的重熔处理。为了描述简便，将这种重熔处理过程称为多道搭接重熔处理过程，其中重叠区域称为搭接区域，重叠区域的宽度(即沿工件中心轴线方向的尺寸)称为搭接量。

然而，使用现有重熔设备实施多道搭接重熔处理所得到的重熔层，存在以下问题：(1)其搭接量通常较小，容易造成对应搭接区域的涂层因受热较少而无法发生充分地熔融，以致于内部气孔因无法及时析出而形成裂纹敏感源，甚至最终形成裂纹；(2)其搭接量一致性较差，导致重熔加工质量稳定性较差，工件性能均一性较差，工件存在薄弱区域并容易在薄弱区域发生失效。而无论是裂纹敏感源还是薄弱区域的存在，均会降低工件的机械强度及疲劳强度等性能，影响工件的工作可靠性及使用寿命。

经过研究发现，现有重熔设备无法对重熔层有效宽度进行调节是造成搭接量较小及搭接量一致性较差的重要原因，具体表现在以下两个方面：

(1)现有重熔设备，其重熔件调节装置只能实现重熔件的进给，一旦控制重熔件进给至某一轴向位置处，重熔件调节装置就不再控制重熔件移动，而只依赖于工件承载装置带动工件运动来实现每道单道重熔处理，也即在实施每道单道重熔处理过程中，其重熔件调节装置只使重熔件保持在相应的轴向位置处，而不再控制重熔件沿中心轴线方向移动，这样每道单道重熔层的有效宽度只近似于重熔件在工件上所形成的加热斑点(如钨极产生的电弧光斑)的大小，因此造成单道重熔层的有效宽度较窄，从而导致搭接量较小，对应搭接区域容易存在裂纹敏感源，甚至容易产生裂纹；

(2)现有重熔设备无法对重熔件与涂层之间的距离进行实时调节，而由于工件装卡误差等方面的问题难以避免，因此在整个重熔过程中，重熔件与涂层之间的距离经常出现较大的波动，造成重熔件在工件涂层上形成的加热斑点大小不稳定，从而造成所获得的不同单道重熔层的有效宽度一致性较差，搭接量一致性较差，导致重熔加工质量稳定性较差，工件容易出现薄弱区域并容易在这些薄弱区域发生失效。

可见，现有重熔设备，无法对重熔层有效宽度进行调节，存在搭接量较小及搭接量一致性较差的问题，容易降低工件的机械强度及疲劳强度等性能，影响工件的工作可靠性及使用寿命。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是：现有重熔设备，无法对重熔层有效宽度进行调节，容易影响工件的工作可靠性及使用寿命。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种重熔设备，其包括工件承载装置、具有重熔件的重熔结构、以及重熔件调节装置，工件承载装置用于承载外表面具有涂层的工件，重熔件用于对承载于工件承载装置上的工件的涂层实施重熔处理，重熔件调节装置包括第一调节装置，重熔结构连接于第一调节装置上，且第一调节装置能够带动重熔件沿着工件的中心轴线方向进给，以使重熔件能够通过在工件的不同轴向位置处实施各单道重熔处理而得到各单道重熔层，而且，该重熔件调节装置还被构造为：能够通过在重熔件实施各单道重熔处理过程中带动重熔件沿着工件的中心轴线方向往复移动来增大各单道重熔层的有效宽度；和/或，能够实时检测重熔件与涂层之间的距离并调节重熔件与涂层之间的距离保持为恒定值，以使不同单道重熔层的有效宽度保持一致。

可选地，重熔件调节装置还包括设置于第一调节装置上的第二调节装置，重熔结构通过第二调节装置与第一调节装置连接，第二调节装置能够随着重熔件一起沿着工件的中心轴线方向进给；第二调节装置包括往复致动装置，在重熔件实施各单道重熔处理过程中，往复致动装置带动重熔件相对于第一调节装置沿着工件的中心轴线方向往复移动，以增大各单道重熔层的有效宽度。

可选地，往复致动装置包括固定件、滑动件和往复致动机构，固定件设置在第一调节装置上并能够随着重熔件一起沿着工件的中心轴线方向进给，滑动件与固定件沿着工件的中心轴线方向滑动配合，往复致动机构与滑动件动力连接并能够驱动滑动件在固定件上往复滑动；重熔结构与滑动件连接。

可选地，固定件包括滑轨，滑动件包括滑座，往复致动机构包括动力机构和丝杠，其中：滑轨沿着工件的中心轴线方向延伸；滑座与丝杠连接；动力机构通过驱动丝杠正反旋转来带动滑座在滑轨上往复滑动。

可选地，第二调节装置还包括重熔件连接结构，重熔结构通过重熔件连接结构与往复致动装置连接。

可选地，重熔件连接结构包括第一连接结构和第二连接结构，第一连接结构与往复致动装置连接，第二连接结构可拆卸地连接于第一连接结构上并将重熔结构夹持于第一连接结构与第二连接结构之间。

可选地，重熔件调节装置还包括距离检测结构，距离检测结构连接于第一调节装置上并能够在第一调节装置的作用下与重熔件一起沿着工件的中心轴线方向进给；距离检测结构包括距离传感器，在重熔件实施重熔处理过程中，距离传感器实时检测重熔件与涂层之间的距离，且第一调节装置能够可选地，工件具有中空腔室；距离传感器和重熔件分别设置在中空腔室的内外两侧，距离传感器实时检测自身与工件内壁之间的距离并能够在第一调节装置的作用下与重熔件一起沿着工件的壁厚方向移动。

可选地，距离检测结构还包括传感器连接结构，距离传感器通过传感器连接结构连接于第一调节装置上，且传感器连接结构能够改变距离传感器与第一调节装置之间在工件中心轴线方向上的距离，和/ 或，传感器连接结构能够改变距离传感器与第一调节装置之间在工件壁厚方向上的距离。

可选地，传感器连接结构包括第一连接件、第二连接件和第三连接件，第一连接件和第三连接件中的一个与第一调节装置连接且另一个与距离传感器连接，第二连接件连接于第一连接件与第三连接件之间，并且其中：第一连接件和第二连接件之间沿着工件的壁厚方向可相对滑动并可锁定地连接，以改变距离传感器与第一调节装置之间在工件壁厚方向上的距离；和/或，第二连接件与第三连接件之间沿着工件的中心轴线方向可相对滑动并可锁定地连接，以改变距离传感器与第一调节装置之间在工件中心轴线方向上的距离。

可选地，

传感器连接结构还包括第一长圆孔、第一定位孔和第一锁定件，第一长圆孔设置在第一连接件和第二连接件中的一个上，第一定位孔设置在第一连接件和第二连接件中的另一个上，第一长圆孔沿着工件的壁厚方向延伸，第一锁定件插入第一长圆孔和第一定位孔中能够实现第一连接件与第二连接件的锁定，以实现第一连接件和第二连接件之间沿着工件的壁厚方向可相对滑动并可锁定的连接；和/或，

传感器连接结构还包括第二长圆孔、第二定位孔和第二锁定件，第二长圆孔设置在第二连接件和第三连接件中的一个上，第二定位孔设置在第二连接件和第三连接件中的另一个上，第二长圆孔沿着工件的中心轴线方向延伸，第二锁定件插入第二长圆孔和第二定位孔中能够实现第二连接件与第三连接件的锁定，以实现第二连接件与第三连接件之间沿着工件的中心轴线方向可相对滑动并可锁定的连接。

可选地，工件的中心轴线水平设置，重熔件和距离传感器均沿着竖直方向设置。

可选地，第一调节装置包括立柱和横梁，横梁相对于立柱可上下移动且可水平移动地连接于立柱上；重熔件和距离传感器均连接于横梁上。

可选地，重熔结构包括氩弧焊枪和连接于氩弧焊枪上的钨极，重熔件为钨极。

本发明另一方面还提供了一种基于本发明重熔设备的重熔方法，该重熔方法包括以下步骤：在重熔件于工件的不同轴向位置处实施各单道重熔处理过程中，利用重熔件调节装置控制重熔件沿着工件的中心轴线方向往复移动；和/或，在重熔件实施重熔处理过程中，利用重熔件调节装置实时检测重熔件与涂层之间的距离并调节重熔件与涂层之间的距离保持为恒定值。

本发明所提供的重熔设备，其重熔件调节装置不仅能够控制实现重熔件在工件中心轴线方向上的进给，还能够对重熔层有效宽度进行调节，通过增大各单道重熔层的有效宽度和/或使不同单道重熔层的有效宽度保持一致来增大搭接量和/或改善搭接量的一致性，使各搭接区域得到更充分地熔融，降低工件出现裂纹的风险，提高重熔质量的稳定性，有利于增强工件的机械强度及疲劳强度等性能，提高工件的工作可靠性，延长工件的使用寿命。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例进行详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本发明一实施例的重熔设备的整体结构示意图。

图2示出图1中第一调节装置与重熔结构的组合结构示意图。

图3示出图1中第二调节装置调节重熔件与涂层间距离的工作原理示意图。

图4示出图3中的I局部放大图。

图5示出图1中距离检测结构的示意图。

图中：

1、工件承载装置；

2、第一调节装置；21、底座；22、立柱；23、横梁；

3、重熔结构；31、氩弧焊枪；32、钨极；

4、第二调节装置；

41、往复致动装置；42、重熔件连接结构；421、重熔件连接杆； 422、重熔件连接板；423、重熔件连接块；

5、距离检测结构；

51、传感器连接结构；511、第一连接件；512、第二连接件；513、第三连接件；514、磁性连接座；515、第一锁定件；516、第一长圆孔；517、第二锁定件；518、第二长圆孔；

52、距离传感器；

54、距离调节控制装置；

6、工件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有开展创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在本发明的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

图1-5示出本发明重熔设备的一个实施例。参照图1-5，本发明所提供的重熔设备，包括工件承载装置1、具有重熔件的重熔结构3、以及重熔件调节装置，工件承载装置1用于承载外表面具有涂层的工件6，重熔件用于对承载于工件承载装置1上的工件6的涂层实施重熔处理，重熔件调节装置包括第一调节装置2，重熔结构3连接于第一调节装置2上，且第一调节装置2能够带动重熔件沿着工件6的中心轴线方向进给，以使重熔件能够通过在工件6的不同轴向位置处实施各单道重熔处理而得到各单道重熔层，而且，重熔件调节装置还被构造为：能够通过在重熔件实施各单道重熔处理过程中带动重熔件沿着工件6的中心轴线方向往复移动来增大各单道重熔层的有效宽度；和/或，能够实时检测重熔件与涂层之间的距离并调节重熔件与涂层之间的距离保持为恒定值，以使不同单道重熔层的有效宽度保持一致。

本发明所提供的重熔设备，其重熔件调节装置不仅能够控制实现重熔件在工件6中心轴线方向上的进给，还能够对重熔层有效宽度进行调节，通过增大各单道重熔层的有效宽度和/或使不同单道重熔层的有效宽度保持一致来增大搭接量和/或改善搭接量的一致性，使各搭接区域得到更充分地熔融，降低工件6出现裂纹的风险，防止重熔质量因装卡误差等因素而发生波动，这有利于增强工件6的机械强度及疲劳强度等性能，提高工件6的工作可靠性，延长工件6的使用寿命。

在本发明中，为了增大各单道重熔层的有效宽度，重熔件调节装置被构造为能够在重熔件实施各单道重熔处理过程中带动重熔件沿着工件6的中心轴线方向往复移动，也即在本发明中，重熔件调节装置不仅能够控制实现重熔件的进给，还能够在重熔件进给至各轴向位置处后控制重熔件在各轴向位置附近往复移动。由于在这种情况下，每道单道重熔层的有效宽度不再仅近似等于重熔件的加热斑点大小，还受往复移动范围的影响，因此，能够有效增加各单道重熔层的有效宽度，增大搭接量，使得搭接区域能够得到更充分地加热重熔，涂层内部气孔能够更及时地析出，应力能够更有效地释放，从而可以减少裂纹源及裂纹的生成，进而可以改善工件6的性能。

其中，为了使重熔件调节装置能够带动重熔件沿着工件6的中心轴线方向往复移动，可以对第一调节装置2进行改进，使其在带动重熔件进给至各轴向位置后还能够带动重熔件沿着工件6的中心轴线方向往复移动，但更优选地，还可以在重熔件调节装置中增设第二调节装置4，利用第二调节装置4来带动重熔件沿工件6中心轴线方向往复移动，这样第一调节装置2和第二调节装置4分别控制实现进给和进给后的往复移动，控制更加简便，且控制精度更高。

第二调节装置4可以设置于第一调节装置2上并与重熔结构3 连接，使得第二调节装置4能够随着重熔件一起沿着工件6的中心轴线方向进给，且第二调节装置4可以包括往复致动装置41，在重熔件实施各单道重熔处理过程中，该往复致动装置41带动重熔件相对于第一调节装置2沿着工件6的中心轴线方向往复移动。这样重熔设备工作时，可以先利用第一调节装置2控制重熔件进给至工件6的某一轴向位置处，然后启动第二调节装置4，带动重熔件在该轴向位置附近往复移动，从而增大各单道重熔层的有效宽度。

在本发明中，为了使不同单道重熔层的有效宽度保持一致，重熔件调节装置被设置为能够实时检测重熔件与涂层之间的距离并调节重熔件与涂层之间的距离保持为恒定值，这样当重熔件与涂层之间的距离因工件装卡误差等原因而发生波动时，可以利用重熔件调节装置及时调节使重熔件与涂层之间的距离回复至所期望的恒定值，从而使得重熔件无论对工件6的哪一部分涂层进行重熔，均可以在工件6 上形成稳定大小的加热光斑，进而可以获得搭接量较为一致的重熔效果，降低工件6因重熔而出现薄弱区域的风险。

为了使重熔件调节装置能够实时检测并调节重熔件与涂层之间的距离，可以在重熔件调节装置中增设距离检测结构5，并对第一调节装置2进行改进，使得能够通过距离检测结构5与第一调节装置2 的配合来实现对重熔件与涂层之间距离的实时检测与实时调节。其中，距离检测结构5可以连接于第一调节装置2上并能够在第一调节装置2的作用下与重熔件一起沿着工件6的中心轴线方向进给，距离检测结构5可以包括距离传感器52；第一调节装置2可以改进为不仅能够控制实现重熔件的进给，还能够控制实现重熔件沿重熔件与涂层之间距离方向的移动；并且，在重熔件实施重熔处理过程中，距离传感器52实时检测重熔件与涂层之间的距离，第一调节装置2则根据距离传感器52的检测结果调节重熔件与涂层之间的距离保持为恒定值，从而通过距离检测结构5与第一调节装置2的配合，即可使不同单道重熔层的有效宽度保持一致，避免在对同一工件6整个表面进行重熔过程中因装卡误差等原因而造成搭接量一致性较差、重熔质量发生不稳定的问题。

下面结合图1-5所示的实施例来对本发明进行进一步地说明。在该实施例中，重熔设备的重熔件调节装置既能增大单道重熔层的有效宽度，又能改善不同单道重熔层有效宽度的一致性。另外，该实施例以钨极氩弧重熔设备为例进行说明，并以工件6为具有中空腔室的套管类零件为例进行说明，但应当理解，本发明也可以其他需要对重熔层有效宽度进行调节的情况。

如图1-5所示，在该实施例中，重熔设备包括工件承载装置1、重熔结构3以及重熔件调节装置，其中，工件承载装置1用于承载工件6并能够带动工件6绕着自身的中心轴线转动；重熔结构3包括氩弧焊枪31和连接于氩弧焊枪31上的用作重熔件的钨极32；重熔件调节装置包括第一调节装置2、第二调节装置4、距离检测结构5及距离调节控制装置54，第二调节装置4和距离检测结构5均设置于第一调节装置2上，且重熔结构3也通过第二调节装置4连接于第一调节装置2上，距离调节控制装置54则电连接于距离检测结构5与第一调节装置2之间。

为了描述方便，以下所提到的方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系均是基于图1所示的重熔设备正常摆放时的方位或位置关系，但需要说明的是，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1所示，在该实施例中，工件承载装置1包括支架和滚轮，滚轮绕水平轴线(在图1中具体为沿左右方向的轴线)可转动地设置于支架上，工件6装卡时其中心轴线也沿水平方向布置，即工件6 的中心轴线也沿左右方向，这样在工作时，滚轮转动，即可带动工件6沿着自身的中心轴线转动，便于与钨极32(重熔件)配合实现对工件6整个表面涂层的重熔处理。

在该实施例中，第一调节装置2不仅能够控制实现钨极32沿工件6中心轴线方向的进给，还能够带动钨极32沿着钨极32与涂层之间的距离方向移动。如图1所示，该实施例的第一调节装置2包括底座21、立柱22和横梁23，立柱22沿着Z轴方向可移动地连接于底座21上，横梁23则沿着X轴方向及Y轴方向可移动地连接于立柱 22上，并且，第二调节装置2及距离检测结构5均设置于横梁23上，重熔结构3通过第二调节装置2也连接于横梁23上。由图1可知， X轴沿着图1中的竖直方向，即X轴沿着图1中的上下方向；Y轴与工件6的中心轴线方向平行，即Y轴沿着图1中的左右方向；Z 轴则与X轴和Y轴均垂直，即沿着图1中的前后方向。

该实施例的第一调节装置2，当其横梁23相对于立柱22沿着Y 轴移动时，即可带动连接于该横梁23上的钨极32沿着工件6的中心轴线方向移动，实现钨极32的进给，便于钨极32在工件6不同的轴向位置处实施各单道重熔处理，得到各单道重熔层；而当其横梁23 相对于立柱22沿着X轴移动时，又可以带动钨极32靠近或远离涂层，改变钨极32与涂层之间的距离，这不仅便于在对同一工件6实施重熔处理过程中通过与距离检测结构5配合实现对钨极32与涂层间距离的实时调节，改善各单道重熔层有效宽度的一致性，也便于适应不同工件6对钨极32与涂层间距离的不同要求，使得该重熔设备能够方便灵活地对更多种类的工件6实施重熔处理。可见，该实施例的第一调节装置2，不仅可以控制实现钨极32的进给，还可以控制调节钨极32与涂层之间的距离。

另外，由于在该实施例中，立柱22还能够相对于底座21沿Z 轴方向移动，因此，还可以在需要时改变钨极32与工件6之间在Z 轴方向的相对位置关系，使得该实施例的重熔设备可以适应更多工件 6的重熔要求。例如，当工件6为板状零件时，Y轴和Z轴分别为工件6表面的两个方向，这种情况下，工件承载装置1可以不再带动工件6转动，而是在横梁23控制钨极32进给至各轴向位置后，利用立柱22带动钨极32沿Z轴移动，实现各单道重熔处理过程，并最终完成对工件6整个表面涂层的重熔处理。

可见，第一调节装置2设置为能够调节重熔件(钨极32)在X 轴、Y轴和Z轴方向的位置，不仅便于实施多道搭接重熔处理过程，还便于适应不同尺寸及不同形状的工件6的重熔工艺要求，更重要的，其还能通过与第二调节装置4及距离检测结构5配合，增大搭接量，并改善搭接量一致性。

当然，为了实现对重熔件(钨极32)在X轴、Y轴和Z轴方向位置的自动调节，如图1所示，第一调节装置2还包括电机等用于驱动横梁23和立柱22运动的动力机构。电机优选为伺服电机，以便于控制。

结合图1和图2可知，在该实施例中，第二调节装置4包括往复致动装置41及重熔件连接结构42，往复致动装置41设置于第一调节装置2上，重熔件连接结构42连接于往复致动装置41与重熔结构 3之间，使得重熔结构3通过该第二调节装置4连接于第一调节装置 2上，且第二调节装置4能够随着钨极32(重熔件)一起沿着工件6 的中心轴线方向(图1中即为Y轴方向)进给。

该实施例的往复致动装置41用于带动钨极32(重熔件)在进给至工件6的各轴向位置后沿着工件6的中心轴线方向往复移动，即该往复致动装置41用于带动重熔件相对于第一调节装置2沿着工件6 的中心轴线方向往复移动，以增大各单道重熔层的有效宽度。

具体地，往复致动装置41可以包括固定件、滑动件和往复致动机构，固定件设置在第一调节装置2上并能够随着重熔件一起沿着工件6的中心轴线方向进给，具体地，该实施例的固定件固定在横梁 23上，滑动件与固定件沿着工件6的中心轴线方向滑动配合，往复致动机构与滑动件动力连接并能够驱动滑动件在固定件上往复滑动；重熔结构3与滑动件连接。

基于该往复致动装置41，当往复致动机构启动后，即可通过滑动件相对于固定件的滑动来带动钨极32相对于横梁23沿着工件6 的中心轴线方向往复移动，使各单道重熔层的有效宽度不仅受钨极 32的电弧光斑直径大小的影响，还受往复移动距离的影响，由于钨极32在实施各单道重熔处理过程中能够对工件6的处于各对应轴向位置附近更大范围的轴向区域内的涂层进行加热重熔，因此，可以有效增大各单道重熔层的有效宽度，加宽搭接区域，加大搭接量，从而避免因搭接量较小、搭接区域受热较少而导致涂层内部的气孔无法及时析出形成敏感裂解源、甚至裂纹。

更具体地，在该实施例中，固定件可以包括滑轨，滑动件可以包括滑座，往复致动机构可以包括动力机构和丝杠，其中：滑轨沿着工件6的中心轴线方向延伸；滑座与丝杠连接；动力机构通过驱动丝杠正反旋转来带动滑座在滑轨上往复滑动。基于此，动力机构驱动丝杠正反旋转，则滑座带动钨极32沿工件6的中心轴线方向往复移动，结构简单，控制方便。工作时，可以设定往复致动装置的往复移动速度、往复移动距离及往复移动停留时间等工艺参数，以更好地适应实际重熔工艺需求，实现更高质量的重熔处理过程。其中，动力机构可以选用伺服电机，以更便于控制，并进一步提高往复移动控制精度。

该实施例的重熔件连接结构42用于实现往复致动装置41与重熔结构3之间的连接。虽然重熔件连接结构42可以省略，而将重熔结构3直接与往复致动装置41连接，但该实施例设置重熔件连接结构 42的好处在于，便于利用同一往复致动装置41实现不同重熔结构3 的往复移动，当需要更换不同的重熔结构3时，无需同时更换往复致动装置41，而只需更换与重熔结构3相适应的重熔件连接结构42即可，因此，可以更方便灵活地满足不同重熔结构3的安装需求。

在该实施例中，重熔件连接结构42可以包括第一连接结构和第二连接结构，第一连接结构与往复致动装置41连接，第二连接结构可拆卸地连接于第一连接结构上并将重熔结构3夹持于第一连接结构与第二连接结构之间。由于只更换第二连接结构即可实现不同重熔结构3与同一往复致动装置41的连接，因此，这样设置的重熔件连接结构42可以进一步简化重熔结构3的拆装过程，更方便灵活地满足不同重熔结构3的安装需求。

具体地，由图2可知，该实施例的重熔件连接结构42，其第一连接结构包括重熔件连接杆421和重熔件连接板422，第二连接结构包括重熔件连接块423，其中，重熔件连接板422通过重熔件连接杆 421与往复致动装置41(具体为滑座)连接，重熔件连接块423通过螺纹紧固件可拆卸地连接于重熔件连接板422上，且重熔件连接块423上设有连接孔，该连接孔与重熔件连接板422之间形成重熔结构 3的夹持空间。当安装时，只需把重熔结构3的氩弧焊枪插入连接孔中，并利用螺纹紧固件将重熔件连接块423拧紧于重熔件连接板422 上，即可使重熔结构3被夹持于夹持空间中，实现重熔结构3在重熔件连接结构42上的固定，使得重熔结构3的钨极32可以在往复致动装置41的作用下沿工件6的中心轴线方向往复移动。

可见，该实施例通过增设往复致动装置41，可以有效增大各单道重熔层的有效宽度，使搭接区域得到更充分地重熔，减少裂纹的生成。

在该实施例中，距离检测结构5连接于第一调节装置2上并能够在第一调节装置2的作用下与钨极32一起沿着工件6的中心轴线方向进给，其用于实时检测钨极32(重熔件)与涂层之间的距离，并通过与第一调节装置2配合，实现对钨极32与涂层间距离的实时调节，使得钨极32与涂层之间的距离保持为恒定值，以改善不同单道重熔层有效宽度的一致性。如图1所示，该实施例的距离检测结构5 包括距离传感器52和传感器连接结构51。

其中，距离传感器52用于实时检测钨极32与涂层之间的距离。结合图1和图3可知，在该实施例中，距离传感器52和钨极32(重熔件)分别设置在中空腔室的内外两侧，距离传感器52实时检测自身与工件6内壁之间的距离并能够在第一调节装置2的作用下与钨极 32一起沿着工件6的壁厚方向移动。具体地，由于如前所述，第一调节装置2的横梁23能够带动钨极32沿竖直方向移动，而竖直方向为水平放置的工件6的壁厚的一个方向，因此，如图1所示，该实施例的距离传感器52也连接于横梁23上，这样距离传感器52能够在第一调节装置2的作用下与钨极32一起沿着工件6的壁厚方向移动。

由于距离传感器52能够实时检测自身与工件6内壁之间的距离，并能够与钨极32一起沿着工件6的壁厚方向及工件6的中心轴线方向移动，因此，在整个重熔过程中，距离传感器52能够实现对钨极 32与涂层间距离的实时检测，从而便于与第一调节装置2配合对钨极32与涂层间的距离进行实时调节。

而且，由图1可知，距离传感器52和钨极32沿着工件6的壁厚方向(在图1中具体为竖直方向)正对设置，这样更便于距离的检测和调节，可以使距离检测和调节结果更加准确。并且，钨极32竖直设置，相对于倾斜设置的情况，由于在工件6上可以形成更大的电弧光斑，因此，也有利于增大单道重熔层的有效宽度，提高重熔效率。

距离调节控制装置54电连接于距离传感器52与第一调节装置2 之间，用于接收距离传感器52的检测结果并依据该检测结果向第一调节装置2发出控制指令，使第一调节装置2根据实际情况带动钨极 32沿着竖直方向(工件6的壁厚方向)移动，改变钨极32与涂层之间的距离。由图1可知，距离调节装置54可以为PLC控制装置。

重熔件调节装置实现钨极32与涂层间距离检测的原理结合图4 进一步说明如下：

假设工件6的壁厚为B，钨极32与涂层之间的距离的初始值为 L1，且距离传感器52与工件6内壁之间的距离的初始值为L2，则若在重熔加工过程中的t1时刻，由于工件装夹误差造成了钨极32与涂层之间的距离减少a，即钨极32与涂层之间的距离和距离传感器 52与工件6内壁之间的距离分别为L1-a和L2+a，那么此时距离传感器52检测到距离传感器52与工件6内壁之间的距离并将检测结果传递至距离调节控制装置54，距离调节控制装置54再将调整信号传递至第一调节装置2的用于控制横梁23上下移动的动力机构(例如伺服电机)，再由第一调节装置2的用于控制横梁23上下移动的动力机构驱动横梁23带动钨极32向上移动距离a，使得钨极32与涂层之间的距离和距离传感器52与工件6内壁之间的距离被调整回复至各自对应的初始值L1和L2，即，使钨极32与涂层之间的距离保持不变，从而无论对工件6的哪一部分涂层进行重熔，钨极32均可以在工件6上形成稳定大小的电弧光斑，获得一致性较好的各单道重熔层，进而提高重熔加工质量的稳定性。

当然，类似地，当由于工件装夹误差造成钨极32与涂层之间的距离增加时，第一调节装置2也可以通过根据距离传感器52的检测结果带动钨极32向下移动，来使钨极32与涂层之间的距离保持不变，具体过程可以参照上述距离减少a时进行理解，此处不再赘述。

可见，该实施例通过增设距离传感器52，并通过距离传感器52 与第一调节装置2的配合，可以实现对钨极32与涂层之间距离的实时检测与调节，使整个重熔过程中钨极32与涂层之间的距离保持为恒定值，避免由于距离波动造成重熔层的质量缺陷。

另外，在该实施例中，距离传感器52并未直接连接于第一调节装置2的横梁23上，而是通过传感器连接结构51与横梁23连接，而且，该传感器连接结构51能够改变距离传感器52与第一调节装置 2(具体为横梁23)之间在工件6中心轴线方向上的距离，并能够改变距离传感器52与第一调节装置2(具体为横梁23)之间在工件6 壁厚方向(在图1中为竖直方向)上的距离。

通过设置传感器连接结构51来改变距离传感器52与第一调节装置2之间的水平和竖直距离，其好处在于，可以根据不同工件6来灵活地调节距离传感器52的位置，从而有利于距离传感器52更加方便且准确地实现对钨极32与各种不同工件6之间距离的实时检测，使得该实施例的重熔设备可以适用于更多种类的工件6，满足更多种类工件6的重熔加工需求。

结合图1和图5可知，该实施例的传感器连接结构51包括第一连接件511、第二连接件512以及第三连接件513，第一连接件511 与第一调节装置2(具体为横梁23)连接，第三连接件513与距离传感器52连接，第二连接件512连接于第一连接件511与第三连接件 513之间，并且其中：第一连接件511和第二连接件512之间沿着工件6的壁厚方向可相对滑动并可锁定地连接；第二连接件512与第三连接件513之间沿着工件6的中心轴线方向可相对滑动并可锁定地连接。基于此，通过改变第一连接件511与第二连接件512的相对位置，即可改变距离传感器52与第一调节装置2之间在工件6壁厚方向上的距离，而通过改变第二连接件512与第三连接件513的相对位置，又可以改变距离传感器52与第一调节装置2之间在工件6中心轴线方向上的距离，结构简单，且调节方便。

具体地，在该实施例中，为了实现第一连接件511和第二连接件 512之间沿着工件6的壁厚方向可相对滑动并可锁定地连接，如图5 所示，传感器连接结构51还包括第一长圆孔516、第一定位孔和第一锁定件515，第一长圆孔516设置在第二连接件512上，第一定位孔设置在第一连接件511上，第一长圆孔516沿着工件6的壁厚方向 (在图1中具体为竖直方向)延伸，第一锁定件515插入第一长圆孔 516和第一定位孔中能够实现第一连接件511与第二连接件512的锁定。基于此，利用第一长圆孔516、第一定位孔和第一锁定件515的配合，即可实现第一连接件511和第二连接件512之间沿着工件6 的壁厚方向可相对滑动并可锁定的连接，调节距离传感器52与横梁 23之间沿着竖直方向的距离，改变距离传感器52的竖直位置，以适应不同工件6对距离传感器52不同竖直位置的要求。当然，第一长圆孔516和第一定位孔的位置可以互换，即将第一长圆孔516设置在第一连接件511上并将第一定位孔设置在第二连接件512上，也能实现对距离传感器52竖直位置的调节，也即只要第一长圆孔516设置在第一连接件511和第二连接件512中的一个上，且第一定位孔设置在第一连接件511和第二连接件512中的另一个上，均在本发明保护的范围内。

类似地，由图5可知，为了实现第二连接件512与第三连接件 513之间沿着工件6的中心轴线方向可相对滑动并可锁定地连接，该实施例的传感器连接结构51还包括第二长圆孔518、第二定位孔和第二锁定件517，第二长圆孔518设置在第二连接件512和第三连接件513中的一个上，第二定位孔设置在第二连接件512和第三连接件 513中的另一个上，第二长圆孔518沿着工件6的中心轴线方向延伸，第二锁定件517插入第二长圆孔518和第二定位孔中能够实现第二连接件512与第三连接件513的锁定。基于此，利用第二长圆孔518、第一定位孔和第二锁定件517的配合，即可实现第二连接件512和第三连接件513之间沿着工件6的壁厚方向可相对滑动并可锁定的连接，调节距离传感器52与横梁23之间沿着水平方向的距离，改变距离传感器52的水平位置，以适应不同工件6对距离传感器52不同水平位置的要求。

需要说明的是，作为该实施例传感器连接结构51的一个变型，也可以将第一连接件511与距离传感器52连接并将第三连接件513 与第一调节装置2(横梁23)连接；或者，在本发明的其他实施例中，传感器连接结构51也可以设置为只能够改变距离传感器52与第一调节装置2之间的水平距离和竖直距离中的一个，即设置为能够改变距离传感器52与第一调节装置2之间在工件6中心轴线方向上的距离，或者，设置为能够改变距离传感器52与第一调节装置2之间在工件 6壁厚方向上的距离。

另外，如图1和图5所示，该实施例的传感器连接结构51还包括磁性连接座514，第一连接件511通过该磁性连接座514与第一调节装置2(横梁23)连接。通过设置磁性连接座514，可以更方便地实现距离传感器52与第一调节装置2(横梁23)的拆装，只需将磁性连接座514吸附于第一调节装置2(横梁23)上，即可将距离传感器52连接至第一调节装置2(横梁23)上。

综上可以看出，该实施例的重熔设备，通过增设第二调节装置4 及距离检测结构5，并对第一调节装置2进行改进，不仅可以有效增大各单道重熔层的有效宽度，还能够改善不同单道重熔层有效宽度的一致性，使得重熔设备能够实现具有更大且更均匀搭接量的重熔处理过程，有效减少搭接区域敏感裂纹源及裂纹的产生，并改善重熔质量的稳定性，这有利于增强工件6的机械强度及疲劳强度等性能，提高工件6的工作可靠性，延长工件6的使用寿命。

另外，该实施例的重熔设备，通过设置重熔件连接结构42及传感器连接结构51等，还可以适用于更多种类的工件6，满足更多种类工件6的重熔加工需求，有效扩大重熔设备的应用范围。

该实施例的重熔设备进行重熔处理的过程可以如下进行：

(1)首先可以参照工艺参数要求，进行参数设定，设置工件承载装置1的滚轮的旋转速度(即设置工件6的旋转速度)，横梁23 带动钨极32每次的进给距离(根据搭接工艺参数确定)，并设置往复致动装置41的往复移动距离、往复移动速度等参数，且设置钨极 32与涂层之间距离所需保持的恒定值；

(2)然后，启动第一调节装置2，使钨极32进给至某一轴向位置处，然后启动工件承载装置1，驱动工件6旋转，并启动往复致动装置41，使钨极32在该轴向位置附近往复移动，同时给重熔结构3 通电，使钨极32与涂层之间产生连续电弧，实施一道单道重熔处理，待工件旋转一周后，得到一道单道重熔层；

(3)然后，停止给重熔结构3通电，并启动第一调节装置2，驱动钨极32沿工件6的中心轴线方向进给至下一轴向位置处，且进给完成后，重新给重熔结构3通电，实施下一道单道重熔处理，待工件再次旋转一周后，即得到下一道单道重熔层。

(4)不断重复上述步骤(2)和(3)，即可实现对工件6表面涂层的重熔处理。

需要说明的是，在上述步骤(2)-(4)中，距离传感器52始终与第一调节装置2配合，对钨极32与涂层之间的距离进行实时检测和调节，使钨极32与涂层之间的距离保持为恒定值，这样可以更有效地改善重熔质量的稳定性。

基于本发明的重熔设备，本发明还提供了一种重熔方法，其在重熔件于工件6的不同轴向位置处实施各单道重熔处理过程中，利用重熔件调节装置控制重熔件沿着工件6的中心轴线方向往复移动；和/ 或，其在重熔件实施重熔处理过程中，利用重熔件调节装置实时检测重熔件与涂层之间的距离并调节重熔件与涂层之间的距离保持为恒定值。

以上所述仅为本发明的示例性实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种重熔设备，包括工件承载装置(1)、具有重熔件的重熔结构(3)、以及重熔件调节装置，所述工件承载装置(1)用于承载外表面具有涂层的工件(6)，所述重熔件用于对承载于所述工件承载装置(1)上的所述工件(6)的涂层实施重熔处理，所述重熔件调节装置包括第一调节装置(2)，所述重熔结构(3)连接于所述第一调节装置(2)上，且所述第一调节装置(2)能够带动所述重熔件沿着所述工件(6)的中心轴线方向进给，以使所述重熔件能够通过在所述工件(6)的不同轴向位置处实施各单道重熔处理而得到各单道重熔层，其特征在于，所述重熔件调节装置还被构造为：能够通过在所述重熔件实施各单道重熔处理过程中带动所述重熔件沿着所述工件(6)的中心轴线方向往复移动来增大各所述单道重熔层的有效宽度；其中，所述重熔件调节装置还包括设置于所述第一调节装置(2)上的第二调节装置(4)，所述重熔结构(3)通过所述第二调节装置(4)与所述第一调节装置(2)连接，所述第二调节装置(4)能够随着所述重熔件一起沿着所述工件(6)的中心轴线方向进给；所述第二调节装置(4)包括往复致动装置(41)，在所述重熔件实施各单道重熔处理过程中，所述往复致动装置(41)带动所述重熔件相对于所述第一调节装置(2)沿着所述工件(6)的中心轴线方向往复移动，以增大各所述单道重熔层的有效宽度。

2.根据权利要求1所述的重熔设备，其特征在于，所述往复致动装置(41)包括固定件、滑动件和往复致动机构，所述固定件设置在所述第一调节装置(2)上并能够随着所述重熔件一起沿着所述工件(6)的中心轴线方向进给，所述滑动件与所述固定件沿着所述工件(6)的中心轴线方向滑动配合，所述往复致动机构与所述滑动件动力连接并能够驱动所述滑动件在所述固定件上往复滑动；所述重熔结构(3)与所述滑动件连接。

3.根据权利要求2所述的重熔设备，其特征在于，所述固定件包括滑轨，所述滑动件包括滑座，所述往复致动机构包括动力机构和丝杠，其中：所述滑轨沿着所述工件(6)的中心轴线方向延伸；所述滑座与所述丝杠连接；所述动力机构通过驱动所述丝杠正反旋转来带动所述滑座在所述滑轨上往复滑动。

4.根据权利要求1所述的重熔设备，其特征在于，所述第二调节装置(4)还包括重熔件连接结构(42)，所述重熔结构(3)通过所述重熔件连接结构(42)与所述往复致动装置(41)连接。

5.根据权利要求4所述的重熔设备，其特征在于，所述重熔件连接结构(42)包括第一连接结构和第二连接结构，所述第一连接结构与所述往复致动装置(41)连接，所述第二连接结构可拆卸地连接于所述第一连接结构上并将所述重熔结构(3)夹持于所述第一连接结构与所述第二连接结构之间。

6.根据权利要求1-5任一所述的重熔设备，其特征在于，所述重熔件调节装置还被构造为：能够实时检测所述重熔件与所述涂层之间的距离并调节所述重熔件与所述涂层之间的距离保持为恒定值，以使不同所述单道重熔层的有效宽度保持一致。

7.根据权利要求6所述的重熔设备，其特征在于，所述重熔件调节装置还包括距离检测结构(5)，所述距离检测结构(5)连接于所述第一调节装置(2)上并能够在所述第一调节装置(2)的作用下与所述重熔件一起沿着所述工件(6)的中心轴线方向进给；所述距离检测结构(5)包括距离传感器(52)，在所述重熔件实施重熔处理过程中，所述距离传感器(52)实时检测所述重熔件与所述涂层之间的距离，且所述第一调节装置(2)能够根据所述距离传感器(52)的检测结果调节所述重熔件与所述涂层之间的距离保持为恒定值，以使不同所述单道重熔层的有效宽度保持一致。

8.根据权利要求7所述的重熔设备，其特征在于，所述工件(6)具有中空腔室；所述距离传感器(52)和所述重熔件分别设置在所述中空腔室的内外两侧，所述距离传感器(52)实时检测自身与所述工件(6)内壁之间的距离并能够在所述第一调节装置(2)的作用下与所述重熔件一起沿着所述工件(6)的壁厚方向移动。

9.根据权利要求7所述的重熔设备，其特征在于，所述距离检测结构(5)还包括传感器连接结构(51)，所述距离传感器(52)通过所述传感器连接结构(51)连接于所述第一调节装置(2)上，且所述传感器连接结构(51)能够改变所述距离传感器(52)与所述第一调节装置(2)之间在所述工件(6)中心轴线方向上的距离，和/或，所述传感器连接结构(51)能够改变所述距离传感器(52)与所述第一调节装置(2)之间在所述工件(6)壁厚方向上的距离。

10.根据权利要求9所述的重熔设备，其特征在于，所述传感器连接结构(51)包括第一连接件(511)、第二连接件(512)和第三连接件(513)，所述第一连接件(511)和所述第三连接件(513)中的一个与所述第一调节装置(2)连接且另一个与所述距离传感器(52)连接，所述第二连接件(512)连接于所述第一连接件(511)与所述第三连接件(513)之间，并且其中：所述第一连接件(511)和所述第二连接件(512)之间沿着所述工件(6)的壁厚方向可相对滑动并可锁定地连接，以改变所述距离传感器(52)与所述第一调节装置(2)之间在所述工件(6)壁厚方向上的距离；和/或，所述第二连接件(512)与所述第三连接件(513)之间沿着所述工件(6)的中心轴线方向可相对滑动并可锁定地连接，以改变所述距离传感器(52)与所述第一调节装置(2)之间在所述工件(6)中心轴线方向上的距离。

11.根据权利要求10所述的重熔设备，其特征在于，

所述传感器连接结构(51)还包括第一长圆孔(516)、第一定位孔和第一锁定件(515)，所述第一长圆孔(516)设置在所述第一连接件(511)和所述第二连接件(512)中的一个上，所述第一定位孔设置在所述第一连接件(511)和所述第二连接件(512)中的另一个上，所述第一长圆孔(516)沿着所述工件(6)的壁厚方向延伸，所述第一锁定件(515)插入所述第一长圆孔(516)和所述第一定位孔中能够实现所述第一连接件(511)与所述第二连接件(512)的锁定，以实现所述第一连接件(511)和所述第二连接件(512)之间沿着所述工件(6)的壁厚方向可相对滑动并可锁定的连接；和/或，

所述传感器连接结构(51)还包括第二长圆孔(518)、第二定位孔和第二锁定件(517)，所述第二长圆孔(518)设置在所述第二连接件(512)和所述第三连接件(513)中的一个上，所述第二定位孔设置在所述第二连接件(512)和所述第三连接件(513)中的另一个上，所述第二长圆孔(518)沿着所述工件(6)的中心轴线方向延伸，所述第二锁定件(517)插入所述第二长圆孔(518)和所述第二定位孔中能够实现所述第二连接件(512)与所述第三连接件(513)的锁定，以实现所述第二连接件(512)与所述第三连接件(513)之间沿着所述工件(6)的中心轴线方向可相对滑动并可锁定的连接。

12.根据权利要求7所述的重熔设备，其特征在于，所述工件(6)的中心轴线水平设置，所述重熔件和所述距离传感器(52)均沿着竖直方向设置。

13.根据权利要求12所述的重熔设备，其特征在于，所述第一调节装置(2)包括立柱(22)和横梁(23)，所述横梁(23)相对于所述立柱(22)可上下移动且可水平移动地连接于所述立柱(22)上；所述重熔件和所述距离传感器(52)均连接于所述横梁(23)上。

14.根据权利要求1所述的重熔设备，其特征在于，所述重熔结构(3)包括氩弧焊枪(31)和连接于所述氩弧焊枪(31)上的钨极(32)，所述重熔件为所述钨极(32)。

15.一种基于如权利要求1-14任一所述的重熔设备的重熔方法，其特征在于，在所述重熔件于所述工件(6)的不同轴向位置处实施各单道重熔处理过程中，利用所述重熔件调节装置控制所述重熔件沿着所述工件(6)的中心轴线方向往复移动。

16.根据权利要求15所述的重熔设备，其特征在于，在所述重熔件实施重熔处理过程中，利用所述重熔件调节装置实时检测所述重熔件与所述涂层之间的距离并调节所述重熔件与所述涂层之间的距离保持为恒定值。

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