CN106835003A - 重熔装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种重熔装置。重熔装置包括工件承载结构、相对于工件承载结构可移动地设置的位置调节机构和设置于位置调节机构上的重熔结构，工件承载结构用于承载外表面具有涂层的工件，位置调节机构带动重熔结构沿着工件的第一方向进给以使重熔结构能够在工件的第一方向上的不同的重熔位置处进行重熔处理，重熔结构包括沿第一方向间隔设置的两个以上重熔部。本发明的重熔装置通过设置两个以上重熔部使得位置调节机构在带动重熔结构到达某一个进给位置对工件进行重熔处理时可以在工件的涂层上形成多道重熔层，与现有技术相比，提高重熔处理的加工效率。
Description
技术领域
本发明涉及重熔技术领域，特别涉及一种重熔装置。
背景技术
热喷涂技术是表面工程领域的关键技术，广泛应用于有特殊使用性能要求的工业零部件的制造和修复中。但喷涂层呈典型的层状结构，内部不同程度地存在微小空隙，且与基体之间以机械结合为主，从而限制喷涂层的耐磨性能和耐冲击性能，无法适用于重载以及冲击力大的恶劣工况。为提高喷涂层的综合性能，通常对喷涂层进行重熔处理。
钨极氩弧重熔技术是喷涂层重熔处理常用技术之一，具有设备成本及加工成本低、操作方便等特点。如图1所示，目前常用的重熔装置包括底座1'、立柱2'、横梁3'和氩弧焊枪58'。氩弧焊枪58'的端部设有钨极。其中，底座1'用于承载工件。氩弧焊枪58'固定连接于横梁3'上，横梁3'相对于立柱2'能沿Y方向移动从而带动氩弧焊枪58'的钨极沿Y方向移动以在工件的Y方向上的不同位置进行重熔处理。但是由于重熔装置只设置有一个氩弧焊枪58'，因此现有技术中的重熔装置只能对工件进行单道重熔处理，因此在使用现有技术中的重熔装置对工件的喷涂层进行全面的重熔处理时，氩弧焊枪58'需要在横梁3'的带动下在Y方向上的不同位置进行逐步地移动停留并实施重熔处理，因此加工效率较低。
另外，发明人发现在使用现有技术中的重熔装置对喷涂层进行重熔处理时，一方面由于氩弧焊枪58'的钨极与工件的喷涂层之间形成的连续电弧光斑直径较小，导致重熔处理得到的单道重熔层有效宽度较窄；另一方面，由于喷涂层内部孔隙分布不均匀，重熔时喷涂层的受热均匀性存在较大差异，导致各个单道重熔层的宽度不均匀。因此在使用现有技术中的重熔装置对工件的喷涂层进行重熔处理进行多道搭接时容易导致不同位置的搭接量不一致，局部搭接量较小的部位由于热输入量较小，导致喷涂层未发生充分的熔融，即内部气孔未能及时析出，进而形成裂纹敏感源并最终产生裂纹等缺陷，无法满足工件表面喷涂层大面积重熔处理的工艺要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种重熔装置，以提高重熔处理的加工效率。
本发明提供一种重熔装置，包括工件承载结构、相对于工件承载结构可移动地设置的位置调节机构和设置于位置调节机构上的重熔结构，工件承载结构用于承载外表面具有涂层的工件，位置调节机构带动重熔结构沿着工件的第一方向进给以使重熔结构能够在工件的第一方向上的不同的重熔位置处进行重熔处理，重熔结构包括沿第一方向间隔设置的两个以上重熔部。
进一步地，重熔结构包括两个以上氩弧焊枪，氩弧焊枪上设置有钨极，钨极形成重熔部。
进一步地，两个以上重熔部中至少两个重熔部在第一方向上的距离可调节地设置。
进一步地，至少两个重熔部包括第一重熔部和第二重熔部，重熔结构包括用于安装第一重熔部的第一安装部和用于安装第二重熔部的第二安装部，第一安装部连接于位置调节机构上，第二安装部相对于第一安装部沿第一方向可移动地设置以使第一重熔部与第二重熔部在第一方向上的距离可调节。
进一步地，重熔结构还包括调节部，调节部带动第二安装部相对于第一安装部沿第一方向移动。
进一步地，调节部包括中心轴线沿第一方向设置的调节柱，调节柱的两端分别设有反向设置的第一螺纹和第二螺纹，重熔结构还包括设置于第一安装部上的第一螺纹连接件和设置于第二安装部上的第二螺纹连接件，第一螺纹连接件与第一螺纹进行螺纹配合且第二螺纹连接件与第二螺纹进行螺纹配合，调节柱绕中心轴线旋转以使第二安装部靠近或远离第一安装部。
进一步地，重熔结构还包括用于将第二安装部安装于第一安装部上的螺纹连接结构，第一安装部设有与螺纹连接结构配合的第一安装孔，第二安装部上设有与螺纹连接结构配合的第二安装孔，第一安装孔和第二安装孔中至少一个为沿第一方向延伸的长孔。
进一步地，位置调节机构包括第一位置调节机构和设置于第一位置调节机构上的第二位置调节机构，重熔结构通过第二位置调节机构与第一位置调节机构连接，第一位置调节机构用于带动重熔结构沿第一方向进给以使重熔结构对工件的沿第一方向上的不同重熔位置进行重熔处理；第二位置调节机构用于在第一位置调节机构带动重熔结构到达工件的重熔位置进行重熔处理的过程中带动重熔结构相对于重熔位置沿第一方向往复移动。
进一步地，位置调节机构还能够带动重熔结构相对于工件沿第二方向移动以对工件的位于第二方向上的不同重熔位置进行重熔处理，第一方向与第二方向垂直设置。
基于本发明提供的重熔装置，包括工件承载结构、相对于工件承载结构可移动地设置的位置调节机构和设置于位置调节机构上的重熔结构，工件承载结构用于承载外表面具有涂层的工件，位置调节机构带动重熔结构沿着工件的第一方向进给以使重熔结构能够在工件的第一方向上的不同的重熔位置处进行重熔处理，重熔结构包括沿第一方向间隔设置的两个以上重熔部。本发明的重熔装置通过设置两个以上重熔部使得位置调节机构在带动重熔结构到达工件的某一个进给位置对工件进行重熔处理时可以在工件的涂层上的多个重熔位置形成多道重熔层，与现有技术相比，提高重熔处理的加工效率。并且两个以上重熔部中相邻的两个重熔部中的先实施重熔的重熔部在对工件进行重熔处理过程中对与后实施重熔的重熔部对应的重熔位置具有预热作用，有利于改善重熔层质量。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为现有技术的重熔装置的结构示意图；
图2为本发明实施例的重熔装置的结构示意图；
图3为图2中的重熔结构的立体结构示意图；
图4为图3所示的重熔结构的主视结构示意图；
图5为图4中的M部分的局部放大结构示意图。
各附图标记分别代表：
1'-底座；2'-立柱；3'-横梁；58'-氩弧焊枪。1-底座；2-立柱；3-横梁；4-往复致动结构；5-重熔结构；51-连接杆；52-第一安装板；53-第二安装板；54-固定块；56-第一螺纹连接件；57-第二螺纹连接件；55-第三螺纹连接件；58-第一氩弧焊枪；58A-第一钨极；59-第二氩弧焊枪；59A-第二钨极；60-调节柱。
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作出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。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。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授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
本发明实施例的重熔装置包括工件承载结构、相对于工件承载结构可移动地设置的位置调节机构和设置于位置调节机构上的重熔结构。工件承载结构用于承载外表面具有涂层的工件，位置调节机构带动重熔结构沿着工件的第一方向进给以使重熔结构能够在工件的第一方向上的不同的重熔位置处进行重熔处理。重熔结构包括沿第一方向间隔设置的两个以上重熔部。本发明实施例的重熔装置通过设置两个以上重熔部使得位置调节机构在带动重熔结构到达某一个进给位置对工件进行重熔处理就可以在工件的涂层上的多个重熔位置形成多道重熔层，而现有技术中的重熔装置形成多道重熔层需要控制位置调节机构带动重熔结构移动到达不同的进给位置，因此与现有技术相比，本发明实施例的重熔装置提高重熔处理的加工效率。另外，两个以上重熔部中相邻的两个重熔部中的先实施重熔的重熔部在对工件进行重熔处理过程中对与后实施重熔的重熔部对应的重熔位置具有预热作用，有利于改善重熔层质量。
优选地，两个以上重熔部位于工件的同一侧以对工件实施一次重熔处理而得到多道重熔层。
本发明实施例的位置调节机构包括第一位置调节机构，第一位置调节机构带动重熔结构沿着工件的第一方向进给以使重熔结构能够在工件的第一方向上的不同的重熔位置处进行重熔处理。
优选地，位置调节机构还包括设置于第一位置调节机构上的第二位置调节机构。重熔结构通过第二位置调节机构与第一位置调节机构连接。第二位置调节机构用于在第一位置调节机构带动重熔结构到达工件的重熔位置进行重熔处理的过程中带动重熔结构相对于重熔位置沿第一方向往复移动。由于第二位置调节机构能够带动重熔结构相对于重熔位置沿第一方向往复移动，因此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，进而可以改善工件的性能。并且第一位置调节机构和第二位置调节机构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。
优选地，两个以上重熔部中至少两个重熔部在第一方向上的距离可调节地设置。如此设置使本发明实施例的重熔装置的重熔层之间的距离可以调节以调节重熔搭接率的大小。
更优地，为了调节重熔搭接率的大小，两个以上重熔部中相邻的两个重熔部在第一方向上的距离可调节地设置。
重熔结构包括用于安装第一重熔部的第一安装部和用于安装第二重熔部的第二安装部。第一安装部连接于位置调节机构上，第二安装部相对于第一安装部沿第一方向可移动地设置以使第一重熔部与第二重熔部在第一方向上距离可调节。
在本发明实施例中，重熔结构可以利用激光、电子束和电弧束等的能量来对工件的涂层进行重熔。相应地，重熔部是用来产生激光、电子束或电弧束的部件。
图2至图5示出的实施例的重熔装置为钨极氩弧重熔装置。钨极与工件之间产生电弧束以对工件的涂层进行重熔处理。
下面将根据图2至图5对本实施例的重熔装置的结构进行详细说明。
如图2、图3和图4所示，重熔装置包括底座1、立柱2、横梁3和重熔结构5。底座1用于承载外表面具有涂层的工件。立柱2相对于底座1在X方向上可移动地设置。
在本实施例中，横梁3作为第一位置调节机构，能够相对于立柱2在Y方向上可移动地设置以带动设置于横梁3上的重熔结构5在Y方向上移动以对工件的处于Y方向的不同位置进行重熔处理。在运用本实施例的重熔装置时，可以先控制横梁3相对于立柱2在Y方向上移动至某一位置并控制重熔结构对工件的对应的重熔位置进行重熔处理，由于重熔结构的重熔部能够进行重熔处理的面积较小，因此再控制立柱2相对于工件在X方向上移动以在工件上形成沿X方向延伸的大面积重熔层。其中，X方向与Y方向垂直设置以使重熔结构能够进行重熔处理的面积能够完全覆盖工件的表面。
当然，在其他附图未示出的实施例中，底座也可以带动工件在X方向上移动。或者对于圆柱类工件，底座可以带动工件沿圆柱类工件的中心轴线旋转以使重熔结构能够对圆柱类工件的周向方向上的每个位置进行重熔处理。
优选地，横梁3还可以带动重熔结构5相对于底座1在Z方向上移动以调节钨极相对于工件的高度。
优选地，本实施例的重熔装置还包括作为第二位置调节机构的往复致动结构4。往复致动结构4相对于横梁3在Y方向上可以做往复移动。因此本实施例的重熔装置在对工件实施重熔处理时，在横梁3带动重熔结构到达处于Y方向的某一位置进行重熔处理的过程中，往复致动结构4带动重熔结构进行往复移动，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，进而可以改善工件的性能。
具体地，本实施例的重熔结构5为钨极氩弧重熔结构，包括沿Y方向间隔设置的两个氩弧焊枪，分别是第一氩弧焊枪58和第二氩弧焊枪59。第一氩弧焊枪58的端部设置有第一钨极58A，第二氩弧焊枪59的端部设置有第二钨极59A。这样设置使得本实施例的重熔装置在横梁3的带动下到达工件的某一重熔位置实施重熔处理时，可以同时在工件上形成两道重熔层，进而提高重熔处理的加工效率。例如，当现有技术中只有一个氩弧焊枪时，需要对工件实施N次重熔处理而完成整个表面的重熔处理。当利用本实施例的重熔装置来对同一个工件进行重熔处理时，需要对工件实施大致N/2次重熔处理即可完成对工件的整个表面的重熔处理，大大提高加工效率。并且第一钨极58A在对工件进行重熔处理产生第一道重熔层时对第二钨极59A对应的重熔位置具有预热作用，改善重熔效果。
在本实施例中，重熔结构5包括两个重熔部，也就是说包括两个钨极，分别是第一钨极58A和第二钨极59A。通过调节第一钨极58A和第二钨极59A之间的距离可以调节相邻的单道重熔层之间的重熔搭接率。而本实施例的往复致动结构4可以同时带动两个钨极进行往复移动，而往复致动结构4进行往复移动的范围同样可以调节相邻的单道重熔层之间的重熔搭接率。在这种情况下，假设往复致动结构4的往复移动的宽度值为B，如图5所示，第一钨极58A和第二钨极59A之间的距离为L。那么重熔过程中相邻两道重熔层之间的搭接量为B-L。
优选地，为了调节单道重熔层之间的搭接量，本实施例的第一钨极58A与第二钨极59A之间的距离可调节地设置，也就是说要调节第一氩弧焊枪58和第二氩弧焊枪59之间的距离可调节地设置。
如图3所示，第一氩弧焊枪58安装在第一安装板52上。第二氩弧焊枪59安装在第二安装板53上，且第二安装板53相对于第一安装板52在Y方向上可移动地设置。
具体地，如图3所示，第二氩弧焊枪59通过固定块54固定设置于第二安装板53上。
如图3所示，第一安装板52通过连接杆51连接在往复致动结构4上。第二安装板53相对于第一安装板52平行设置。
优选地，重熔结构还包括调节部。调节部带动第一安装板相对于第二安装板沿Y方向移动。
具体地，如图3和图4所示，在本实施例中，调节部包括中心轴线沿Y方向设置的调节柱60。调节柱60的两端分别设有反向设置的第一螺纹和第二螺纹。重熔结构还包括设置于第一安装板上的第一螺纹连接件56和设置于第二安装板上的第二螺纹连接件57，第一螺纹连接件56与第一螺纹进行螺纹配合且第二螺纹连接件57与第二螺纹进行螺纹配合，调节柱60绕中心轴线旋转以使第二安装板靠近或远离第一安装板。当旋转调节柱60时，位于调节柱60的两侧的第一螺纹连接件56和第二螺纹连接件57同时朝中间或两侧移动，从而实现两个钨极之间距离的调节，进而实现单道重熔层搭接量的调节。本实施例通过在调节柱60的两端设置反向螺纹并利用螺纹配合来实现两个安装板之间距离的调节，调节方式简单高效。且螺纹连接件作为通用零部件，成本较低易于在实际生产中实现。
优选地，如图3所示，重熔结构还包括用于将第二安装板53安装于第一安装板52上的第三螺纹连接件55。第一安装板52设有与第三螺纹连接件55配合的第一安装孔。第二安装板55上设有与第三螺纹连接件配合的第二安装孔，第二安装孔为沿第一方向延伸的长孔。第二安装板53通过第三螺纹连接件55安装于第一安装板52上，第二安装板53上设置长孔使得第二安装板53相对于第一安装板52能够移动。
当然，在第一安装板上设置长孔同样可以。
本实施例的重熔装置实施重熔处理的过程如下：
首先按照重熔加工工艺要求，对工件移动速度、往复致动结构的往复移动速度和往复移动幅度以及钨极与工件表面之间的距离等参数进行设定并根据重熔搭接率的大小调节两个钨极之间的距离。在上述参数设定完成后启动底座以驱动工件移动或转动，然后启动往复致动结构，最后启动氩弧焊枪的电源。在工件在X方向移动一定长度后或旋转一周后，即可获得两道重熔层，此时关闭氩弧焊枪的电源。并控制横梁相对于立柱在Y方向上移动以带动重熔结构到达不同的重熔位置，进给完成后重新启动氩弧焊枪的电源，实现第三和第四道重熔层的重熔处理，不断重复上述加工过程即可实现工件表面大面积涂层的重熔处理。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (9)
1.一种重熔装置，其特征在于，包括工件承载结构、相对于所述工件承载结构可移动地设置的位置调节机构和设置于所述位置调节机构上的重熔结构(5)，所述工件承载结构用于承载外表面具有涂层的工件，所述位置调节机构带动所述重熔结构(5)沿着所述工件的第一方向进给以使所述重熔结构(5)能够在所述工件的第一方向上的不同的重熔位置处进行重熔处理，所述重熔结构(5)包括沿所述第一方向间隔设置的两个以上重熔部。
2.根据权利要求1所述的重熔装置，其特征在于，所述重熔结构包括两个以上氩弧焊枪，所述氩弧焊枪上设置有钨极，所述钨极形成所述重熔部。
3.根据权利要求1所述的重熔装置，其特征在于，所述两个以上重熔部中至少两个重熔部在所述第一方向上的距离可调节地设置。
4.根据权利要求3所述的重熔装置，其特征在于，所述至少两个重熔部包括第一重熔部和第二重熔部，所述重熔结构包括用于安装所述第一重熔部的第一安装部和用于安装所述第二重熔部的第二安装部，所述第一安装部连接于所述位置调节机构上，所述第二安装部相对于所述第一安装部沿所述第一方向可移动地设置以使所述第一重熔部与所述第二重熔部在所述第一方向上的距离可调节。
5.根据权利要求4所述的重熔装置，其特征在于，所述重熔结构还包括调节部，所述调节部带动所述第二安装部相对于所述第一安装部沿所述第一方向移动。
6.根据权利要求5所述的重熔装置，其特征在于，所述调节部包括中心轴线沿所述第一方向设置的调节柱(60)，所述调节柱(60)的两端分别设有反向设置的第一螺纹和第二螺纹，所述重熔结构还包括设置于所述第一安装部上的第一螺纹连接件(56)和设置于所述第二安装部上的第二螺纹连接件(57)，所述第一螺纹连接件(56)与所述第一螺纹进行螺纹配合且所述第二螺纹连接件(57)与所述第二螺纹进行螺纹配合，所述调节柱(60)绕所述中心轴线旋转以使所述第二安装部靠近或远离所述第一安装部。
7.根据权利要求4所述的重熔装置，其特征在于，所述重熔结构还包括用于将所述第二安装部安装于所述第一安装部上的螺纹连接结构，所述第一安装部设有与所述螺纹连接结构配合的第一安装孔，所述第二安装部上设有与所述螺纹连接结构配合的第二安装孔，所述第一安装孔和所述第二安装孔中至少一个为沿所述第一方向延伸的长孔。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的重熔装置，其特征在于，所述位置调节机构包括第一位置调节机构和设置于所述第一位置调节机构上的第二位置调节机构，所述重熔结构通过所述第二位置调节机构与所述第一位置调节机构连接，所述第一位置调节机构用于带动所述重熔结构沿所述第一方向进给以使所述重熔结构对所述工件的沿所述第一方向上的不同重熔位置进行重熔处理；所述第二位置调节机构用于在所述第一位置调节机构带动所述重熔结构到达所述工件的重熔位置进行重熔处理的过程中带动所述重熔结构相对于所述重熔位置沿所述第一方向往复移动。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的重熔装置，其特征在于，所述位置调节机构还能够带动所述重熔结构相对于所述工件沿第二方向移动以对所述工件的位于所述第二方向上的不同重熔位置进行重熔处理，所述第一方向与所述第二方向垂直设置。
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