CN108398526A - 一种内孔试验件内壁损伤修复模拟试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种内孔试验件内壁损伤修复模拟试验装置,包括工装夹具移动板,所述工装夹具移动板用于固定试验件,工装夹具移动板的四个角设置有4个孔是导向轴孔,所述导向轴的一端固定于工装上板上,导向轴的另一端穿过导向轴孔后固定于工装底板上,所述工装上板和工装底板中间还设置有滚珠丝杠,所述滚珠丝杠连接第一伺服电机,所述滚珠丝杠包括螺母,所述螺母固定在工装夹具移动板上,所述工装上板上设置有修复工具连接架,所述修复工具连接架连接修复工具,所述工装夹具移动板内安装有转台。该装置模拟准确、结构简单,操作方便、造价便宜,能够实现内孔零部件内壁损伤修复层组织性能的观察测试及修复工艺的优化。
Description
技术领域
本发明属于装备维修技术领域,涉及一种在内孔试验件表面制备热喷涂、堆焊和熔覆修复层的模拟试验装置。
背景技术
柴油机机体、轴承座、发动机缸套等机械设备内孔零部件在使用期内要承受荷载和环境因素的循环反复作用,内壁会逐渐出现腐蚀、磨损和划伤等各种各样的损坏,当其损坏至不符合使用要求时,通常采用喷涂、堆焊、刷镀或激光熔敷等表面工程技术对其进行修复。例如,瑞士Sulzer-Metco公司研制开发的旋转等离子(RotaPlasma)喷涂技术,可以在铝合金气缸内壁上制备金属、陶瓷和复合材料涂层;美国人Martin在1992就曾获得了一种在铝基气缸套内壁沉积铝青铜涂层的新技术;美国人Alfred也在1993获得专利,以电弧为热源在气缸套内壁沉积耐磨涂层。国内,装甲兵工程学院研制的离心雾化喷涂设备,可用于孔径80mm以上的装备内孔零部件损伤修复,沈阳工业大学创新性的改进了传统的热喷涂喷枪,设计了一款内孔型零部件的新型喷涂设备,并采用该喷枪进行工程实践应用,喷涂效果良好。总体来讲,目前内孔试验件损伤修复技术主要是采用等离子焰流、电弧、火焰为热源,以压缩空气作为雾化加速气流的热喷涂技术或堆焊技术,受到粒子加速距离等多个因素影响,修复工艺复杂,造价高,不易推广应用。
近年来,随着装备不断向高速重载方向发展,对修复层的机械性能和表面质量也提出了更高要求,尤其是对关键零件的磨损性能、疲劳性能、腐蚀性能等指标的要求也越来越高。修复质量的好坏与修复技术工艺及其工艺参数息息相关,如果想要探明内孔零件内壁损伤修复层性能的影响因素及规律,以便寻找经济有效的损伤修复方法,首要问题就是要设计开发一套既经济实用又科学合理的模拟试验装置。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足,本发明的目的在于提供一种内孔试验件内壁损伤修复模拟试验装置。
为实现以上目的,本发明提供的一种内孔试验件内壁损伤修复模拟试验装置,采用如下技术方案:
一种内孔试验件内壁损伤修复模拟试验装置,其特征在于,包括工装上板、工装底板、四根导向轴和工装夹具移动板,所述工装上板和工装底板之间设置有支撑支柱,所述工装夹具移动板用于固定试验件,工装夹具移动板的四个角设置有4个孔是导向轴孔,所述导向轴的一端通过导向轴固定座固定于工装上板上,导向轴的另一端穿过导向轴孔后固定于工装底板上,所述工装上板和工装底板中间还设置有滚珠丝杠,所述滚珠丝杠连接第一伺服电机,所述滚珠丝杠包括螺母,所述螺母固定在工装夹具移动板上,所述工装上板上设置有修复工具连接架,所述修复工具连接架连接修复工具,所述工装夹具移动板内安装有转台,所述转台连接减速器,所述减速器连接第二伺服电机。
进一步地,所述内孔试验件内壁损伤修复模拟试验装置,还包括交流电机,所述交流电机的输出端与修复工具连接,所述交流电机的输入端与一变频器相连。本申请通过交流电机、变频器与滚珠丝杠联合实现修复工具运动,将交流电机的旋转运动转化为修复工具的直线运动。
本申请所述转台、减速器和第二伺服电机与工装夹具移动板位置相对固定。所述转台随工装夹具移动板一起上下移动,确保工件平稳旋转,并使工件处于最佳焊接或喷涂位置。
进一步地,所述工装夹具移动板底部设置有顶丝。
优选的,所述试验件通过压块固定于工装夹具移动板。
优选的,所述修复工具连接架连接修复工具的一端穿过工装上板后,使修复工具位于工装夹具移动板上方。
优选的,所述修复工具连接架包括修复工具连接杆,用于连接修复工具。
本申请所述工装夹具移动板是工件升降的支撑部件,承受重量较大,其四角的4个孔是导向柱孔,用于工装夹具移动板升降过程中的导向和定位。
优选的,所述支撑支柱为2根,位于工装上板和工装底板的一端。
本申请所述内孔试验件内壁损伤修复模拟试验装置,操作步骤如下:
1)试验前先将内孔试验件表面用丙酮擦拭除油,优选的,如果采用喷涂工艺进行修复,需要进行喷砂粗化、活化等预处理;
2)将预处理好的试验内孔试验件固定在试验件夹具移动板上,通过压块固定,而后进行修复试验,修复试验前堆焊、喷涂等修复试验工具处于待机状态,由数控计算机控制第一伺服电机和第二伺服电机,第一伺服电机按照指令要求的速度大小和方向进行转动和停止,并带动滚珠丝杠旋转把回转运动转化成试验件夹具移动板的直线运动,实现试验件夹具移动板按照预设的运动参数上升、下降和停止;第二伺服电机带动减速器旋转,从而带动试验件按照预设的运动参数旋转,与此同时打开修复试验工具开始修复试验,实现内孔试验件内表面喷涂、堆焊等损伤修复处理;
3)试验后通过工装夹具移动板底端的顶丝将内孔试验件顶出,进行分析测试试验。
本申请所述内孔试验件内壁损伤修复模拟试验装置,通过第一伺服电机带动滚珠丝杠旋转来控制螺母上下移动,螺母与工装夹具移动板固定从而带动工装夹具移动板上的内孔试验件上下移动,同时通过第二伺服电机带动减速器旋转,从而带动试验件旋转,实现了内孔试验件的旋转和上下移动。
本领域技术人员能够了解所述修复工具包括但不限于喷枪、焊枪、堆焊枪等。
本领域技术人员能够理解如何使用数控计算机控制第一伺服电机和第二伺服电机。
本申请所述试验件也可以称为工件。
本申请内孔试验件内壁损伤修复模拟试验装置,利用该装置能够方便的在内孔试验件表面制备喷涂、堆焊等修复层试样,该装置模拟准确、结构简单,操作方便、造价便宜,能够实现内孔零部件内壁损伤修复层组织性能的观察测试及修复工艺的优化;并且该模拟试验装置可使内孔试验件与工装夹具方便、快捷分离,可保证简单、高效、准确地检验焊接效果,同时还可保证仪器及人身安全,对类似试验工装设计有借鉴价值,能为内孔零件损伤修复层性能测试、机理研究、工艺优化提供重要的试验手段和技术支撑。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本申请内孔试验件内壁损伤修复模拟试验装置结构示意图;
图2为本申请内孔试验件内壁损伤修复模拟试验装置轴测图;
图3为本申请内孔试验件内壁损伤修复模拟试验装置主视图;
图4为本申请内孔试验件内壁损伤修复模拟试验装置右视图;
图5为本申请内孔试验件内壁损伤修复模拟试验装置立体结构效果图;
图6为本申请内孔试验件内壁损伤修复模拟试验装置控制系统组成示意图;
图7为本申请内孔试验件内壁损伤修复模拟试验装置修复层制备过程示意图;
图8为本申请内孔试验件内壁损伤修复模拟试验装置中内孔试验件安装方式示意图;
图9为本申请内孔试验件内壁损伤修复模拟试验装置修复过程示意图;
图中标注:1-工装上板;2-工装底板;3-工件夹具移动板;4-第一伺服电机;5-修复工具连接架;6-修复工具;7-滚珠丝杠;8-螺母;9-第二伺服电机;10-减速器;11-导向轴固定座;12-导向轴;13-内孔试验件;14-支撑支柱,15-转台,16-交流电机,51-修复工具连接杆;131-修复层;132-粗糙内表面。
A-堆焊试样安装示意图;B-处于喷涂位置的拉伸试样安装示意图;C-热喷涂摩擦磨损试样的安装示意图;D-喷涂试验过程1;E-喷涂试验过程2;F-喷涂试验过程3。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1~5所示,一种内孔试验件内壁损伤修复模拟试验装置,包括工装上板1、工装底板2、四根导向轴12和工装夹具移动板3,所述工装上板1和工装底板2之间设置有支撑支柱14,所述工装夹具移动板3用于固定试验件13,所述试验件13通过压块固定于工装夹具移动板3,工装夹具移动板3的四个角设置有4个孔是导向轴孔,所述导向轴12的一端通过导向轴固定座11固定于工装上板1上,导向轴12的另一端穿过导向轴孔后固定于工装底板2上,所述工装上板1和工装底板2中间还设置有滚珠丝杠7,所述滚珠丝杠7连接第一伺服电机4,所述滚珠丝杠7包括螺母8,所述螺母8固定在工装夹具移动板3上,所述工装上板1上设置有修复工具连接架5,所述修复工具连接架5包括修复工具连接杆51,用于连接修复工具6,修复工具连接架5连接修复工具的一端穿过工装上板1后,使修复工具6位于工装夹具移动板上方。所述工装夹具移动板3内安装有转台15,所述转台15连接减速器10,所述减速器10连接第二伺服电机9。所述转台15、减速器10和第二伺服电机9与工装夹具移动板位置相对固定,转台随工装夹具移动板一起上下移动,确保工件平稳旋转,并使工件处于最佳焊接或喷涂位置。所述工装夹具移动板3底部设置有顶丝,用于试验完成后将试验件顶出。
所述内孔试验件内壁损伤修复模拟试验装置,还包括交流电机16,所述交流电机16的输出端与修复工具6连接,所述交流电机16的输入端与一变频器相连。通过交流电机、变频器与滚珠丝杠联合实现修复工具运动,将交流电机的旋转运动转化为修复工具的直线运动。
本申请所述内孔试验件内壁损伤修复模拟试验装置,通过控制系统进行控制,如图6所示,本实施例所述控制系统包括数控计算机和主电源箱,所述数控计算机通过两条伺服电机控制线分别连接一台伺服电机控制器,所述数控计算机还连接电源控制器,所述电源控制器连接主电源箱,所述主电源箱和两台伺服电机控制器均连接有隔离开关。控制系统以数控计算机为控制核心,实现对内孔试验件内壁损伤修复模拟试验装置主机电源和伺服电机(第一伺服电机和第二伺服电机)的控制,并进一步通过人机交互接口,实现对各个电机转向和转速的设定,能够在修复试验时实时地显示修复工艺参数和各个电机的转向与转速。
本申请所述内孔试验件内壁损伤修复模拟试验装置,操作步骤如下:
1)试验前先将内孔试验件表面用丙酮擦拭除油,如果采用喷涂工艺进行修复,需要进行喷砂粗化、活化等预处理;
2)将预处理好的试验内孔试验件固定在试验件夹具移动板上,通过压块固定,图8为本申请内孔试验件内壁损伤修复模拟试验装置中内孔试验件安装方式示意图,包括堆焊试样安装示意图A、处于喷涂位置的拉伸试样安装示意图B和热喷涂摩擦磨损试样的安装示意图C。而后进行修复试验,修复试验前堆焊、喷涂等修复试验工具处于待机状态,由数控计算机控制第一伺服电机控制器和第二伺服电机控制器,第一伺服电机按照指令要求的速度大小和方向进行转动和停止,并带动滚珠丝杠旋转把回转运动转化成试验件夹具移动板的直线运动,实现试验件夹具移动板按照预设的运动参数上升、下降和停止;第二伺服电机带动减速器旋转,从而带动试验件按照预设的运动参数旋转,与此同时通过控制系统打开修复试验工具开始修复试验,实现内孔试验件内表面喷涂、堆焊等损伤修复处理;如图7所示为内孔试验件内壁损伤修复模拟试验装置修复层制备过程示意图,试验过程中修复工具修复工具6固定,内孔试验件13绕固定的轴线连续转动并上下移动,完成整个试验件的损伤修复,原粗糙内表面132经过修复后形成-修复层131;
3)试验后通过工装夹具移动板底端的顶丝将内孔试验件顶出,进行分析测试试验。
通过本申请所述内孔试验件内壁损伤修复模拟试验装置,根据需要,内孔试验件的损伤修复可采取喷涂、堆焊、熔敷、刷镀等技术手段,实验过程中主要是采用等离子焰流、电弧、火焰为热源加热熔化修复材料,以压缩空气作为雾化加速气流进行热喷涂或采用电弧、等离子弧等为热源进行堆焊,图9为本申请内孔试验件内壁损伤修复模拟试验装置修复过程示意图。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本发明的实质内容。
Claims (10)
1.一种内孔试验件内壁损伤修复模拟试验装置,其特征在于,包括工装上板(1)、工装底板(2)、四根导向轴(12)和工装夹具移动板(3),所述工装上板(1)和工装底板(2)之间设置有支撑支柱(14),所述工装夹具移动板(3)用于固定试验件(13),工装夹具移动板(3)的四个角设置有4个孔是导向轴孔,所述导向轴(12)的一端通过导向轴固定座(11)固定于工装上板(1)上,导向轴(12)的另一端穿过导向轴孔后固定于工装底板(2)上,所述工装上板(1)和工装底板(2)中间还设置有滚珠丝杠(7),所述滚珠丝杠(7)连接第一伺服电机(4),所述滚珠丝杠(7)包括螺母(8),所述螺母(8)固定在工装夹具移动板(3)上,所述工装上板(1)上设置有修复工具连接架(5),所述修复工具连接架(5)连接修复工具(6),所述工装夹具移动板(3)内安装有转台(15),所述转台(15)连接减速器(10),所述减速器(10)连接第二伺服电机(9)。
2.根据权利要求1所述内孔试验件内壁损伤修复模拟试验装置,其特征在于,还包括交流电机(16),所述交流电机(16)的输出端与修复工具(6)连接,所述交流电机(16)的输入端与变频器相连。
3.根据权利要求1所述内孔试验件内壁损伤修复模拟试验装置,其特征在于,所述转台(15)、减速器(10)和第二伺服电机(9)与工装夹具移动板(3)位置相对固定。
4.根据权利要求1所述内孔试验件内壁损伤修复模拟试验装置,其特征在于,所述工装夹具移动板(3)底部设置有顶丝。
5.根据权利要求1所述内孔试验件内壁损伤修复模拟试验装置,其特征在于,所述试验件(13)通过压块固定于工装夹具移动板(3)。
6.根据权利要求1所述内孔试验件内壁损伤修复模拟试验装置,其特征在于,所述修复工具连接架(5)连接修复工具的一端穿过工装上板(1)后,使修复工具(6)位于工装夹具移动板(3)上方。
7.根据权利要求1所述内孔试验件内壁损伤修复模拟试验装置,其特征在于,所述修复工具连接架(5)包括修复工具连接杆(51),用于连接修复工具(6)。
8.根据权利要求1所述内孔试验件内壁损伤修复模拟试验装置,其特征在于,所述支撑支柱为2根。
9.根据权利要求1~8任一项所述内孔试验件内壁损伤修复模拟试验装置,其特征在于,操作步骤如下:
1)试验前先将内孔试验件表面用丙酮擦拭除油;
2)将预处理好的试验内孔试验件固定在试验件夹具移动板上,而后进行修复试验,修复试验前试验工具处于待机状态,由数控计算机控制第一伺服电机和第二伺服电机,第一伺服电机按照指令要求的速度大小和方向进行转动和停止,并带动滚珠丝杠旋转把回转运动转化成试验件夹具移动板的直线运动,实现试验件夹具移动板按照预设的运动参数上升、下降和停止;第二伺服电机带动减速器旋转,从而带动试验件按照预设的运动参数旋转,与此同时打开修复试验工具开始修复试验,实现内孔试验件内表面喷涂、堆焊等损伤修复处理;
3)试验后通过工装夹具移动板底端的顶丝将内孔试验件顶出,进行分析测试试验。
10.根据权利要求9所述内孔试验件内壁损伤修复模拟试验装置的操作步骤,其特征在于,所述步骤1)中,如果采用喷涂工艺进行修复,需要对试验件进行喷砂粗化或活化预处理。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180814 |
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