CN108907437A - 一种电磁感应加热和重熔球体喷焊系统及方法 - Google Patents

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蒋永兵
段大军
尚洪宝
王杨
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Abstract

本发明提供一种电磁感应加热和重熔球体喷焊系统，通过电磁感应加热的方式对球体进行喷焊，该喷焊系统包括球冠形感应线圈，所述球冠形感应线圈沿球体表面运行；所述球冠形感应线圈沿球体表面作圆弧运行；所述球冠形感应线圈的加热点相对于球体作恒线速运动；所述球冠形感应线圈在作圆弧运行时，所述球冠形感应线圈的内表面与球体外球面保持等距运行。本发明减少了操作人员的劳动强度，改善工作环境，降低危险因素，提高球体硬质合金喷焊质量和生产效率，降低喷焊成本。

Description

一种电磁感应加热和重熔球体喷焊系统及方法
技术领域
本发明涉及零件表面硬化领域，特别是涉及一种电磁感应加热和重熔球体喷焊系统及方法。
背景技术
球阀是管道切断介质的关键阀门，广泛应用于石油、化工、冶金、电厂、煤化工等领域。为了适应恶劣的工况，不少球体均作了表面硬化处理，现阶段球体表面硬化处理的工艺主要为火焰喷焊硬质合金、超音速喷涂硬质合金、等离子堆焊硬质合金、激光熔覆硬质合金以及碳化钨烧结。
超音速喷涂硬质合金由于硬质合金层与球基体结合强度较低(≤90MPa)，且喷涂硬质合金层较薄(一般为0.2～0.3mm)，因此在恶劣工况中应用较少。等离子堆焊和激光熔覆虽然硬质合金层可达较厚，但受到硬质合金粉末材料的影响，一般其硬化后的球体表面硬度不超过HRC55，因此其使用范围也受到一定的限制；而碳化钨烧结工艺因成本较高，加工难度大，也不适合于大口径球阀的球体。因此，硬质合金火焰喷焊工艺在球阀行业，特别是特殊工况下得到了广泛的运用。
但目前球体的硬质合金火焰喷焊均采用人工氧--乙炔火焰喷焊。喷焊时各种气源(氧气、乙炔)管路均分布在喷焊现场，喷焊中人员有相互交错换位的情况，稍不注意就会出现危险情况；火焰喷焊中球体的加热、硬质合金粉末喷涂和重熔均为人工操作，对人员的技能要求很高，硬质合金粉末是否重熔靠操作者观察球体表面达到镜面效果为止，存在很大的误判性，极易出现质量不稳定的情况；整个喷焊过程中操作人员劳动强度极大，喷焊时处于高温环境，工作环境恶劣；因喷焊整个过程全部都需要用氧--乙炔火焰对球体加热、喷涂和重熔，热效率低，费用较高，生产效率较低，并存在极大的安全隐患。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种电磁感应加热和重熔球体喷焊系统及方法。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种电磁感应加热和重熔球体喷焊系统，通过电磁感应加热的方式对球体进行喷焊，该喷焊系统包括球冠形感应线圈3，所述球冠形感应线圈沿球体表面运行。
优选地，所述球冠形感应线圈沿球体表面作圆弧运行。
优选地，所述球冠形感应线圈的加热点相对于球体作恒线速运动。
优选地，所述球冠形感应线圈在作圆弧运行时，所述球冠形感应线圈的内表面与球体外球面保持等距运行。
优选地，该喷焊系统还包括温度测试仪5，用于测量加热区域的实时温度，该温度测试仪随球冠形感应线圈运动。
优选地，所述球体自转的速度在球体不同直径切面可调。
优选地，所述球冠形感应线圈与球体的距离可调。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种电磁感应加热和重熔球体喷焊方法，该方法为：将球体的被加热区域划分为N个区域；
对区域N进行加热，当区域N的温度达到预设的温度时，移动球冠形感应线圈对球体的其他区域进行加热直至整个球体的被加热区域完成加热处理。
优选地，相邻两个区域具有相同的部分。
如上所述，本发明的一种电磁感应加热和重熔球体喷焊系统及方法，具有以下有益效果：
本发明减少了操作人员的劳动强度，改善工作环境，降低危险因素，提高球体硬质合金喷焊质量和生产效率，降低喷焊成本。
附图说明
图1为本发明一种电磁感应加热和重熔球体喷焊系统的结构简图；
图2为球冠形感应线圈的第一视角图；
图3为球冠形感应线圈的另一视角图；
图4为对球体加热区域的部分划分图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1所示，本实施例提供一种电磁感应加热和重熔球体喷焊系统，通过电磁感应加热的方式对球体1进行喷焊，该喷焊系统包括球冠形感应线圈3和感应电源4，球冠形感应线圈安装在感应电源上，所述球冠形感应线圈沿球体表面运行。
于本实施例中，球冠形线圈与需要加热和重熔的球体表面形状相同，且球冠形线圈的半径大于球体半径，以便于加热和重熔球体表面硬质合金时有良好的热效率。
于本实施例中，球冠形感应线圈沿球体表面作圆弧运行，球冠形感应线圈的加热点相对于球体作恒线速运动。球冠形感应线圈为一对称结构，这里的圆弧运动可以理解为球冠形感应线圈的运动轨迹(主要为球冠形感应线圈的一对称结轴6)为一圆弧，该圆弧的圆心与球体的球心重合。
于本实施例中，所述球冠形感应线圈在作圆弧运行时，所述球冠形感应线圈的内表面与球体外球面保持等距运行。这里的等距离，可以理解为球冠形感应线圈上的发热线圈上的每个点到球体的表面的距离都相等，以使得球体的每个加热区域所达到的温度保持均匀。
于本实施例中，喷焊系统还包括温度测试仪5，用于加热区域的实时温度，该温度测试仪随球冠形感应线圈运动。通过温度测量仪测量的温度信号反馈至智能系统，温度测量仪检测球体表面温度达到设定温度后，智能系统控制伺服电机使球冠形感应线圈沿球体边缘作圆弧摆动，移动到另一个加热和重熔区域，直到整个球面完成加热和重熔。
于本实施例中，球体自转的速度在球体不同直径切面可调。具体地，在对不同区域进行加热和重熔时，球体的自转速度可以根据工艺要求进行调节，但在对同一个区域进行加热和重熔时，球体的自转速度是相等的。
于本实施例中，球冠形感应线圈与球体的距离可调。具体地，在对不同区域进行加热和重熔时，球冠形感应线圈与球体的距离可以根据工艺进行调节，但在对同一个区域进行加热和重熔时，两者的距离是固定的。
于本实施例中，球冠形感应线圈在球体不同直径切面处其球体加热点在经过球冠形感应线圈时的线速度是恒定的。具体地，从一个加热和重熔区域到另一个加热和重熔区域的过程中，速度是相等的。
于本实施例中，球冠形感应线圈的任何动作都可以都可机械手来实现。
本发明将电磁感应技术应用于球体硬质合金喷焊过程中的球体加热和球体表面喷涂硬质合金粉末的重熔，使之与球基体形成冶金结合。通过球体自转，线圈的自动控制，减少了操作人员的劳动强度，改善工作环境，降低危险因素，提高球体硬质合金喷焊质量和生产效率，降低喷焊成本。
本实施例还提供一种电磁感应加热和重熔球体喷焊方法，该方法为：将球体的被加热区域划分为N个区域；对区域N进行加热，当区域N的温度达到预设的温度时，移动球冠形感应线圈对球体的其他区域进行加热直至整个球体的被加热区域完成加热处理。
具体地，喷焊所使用的系统使用前述的系统。在进行喷焊时，球体安装在喷焊工装2上，喷焊工装连接传动系统，由喷焊工装2带动球体旋转，其转速可调，以便适应不同口径球体所需要的转速。球冠形感应线圈安装在感应电源上，温度测量仪安装在球冠形感应线圈连接的基座上，并随球冠形感应线圈作相同轨迹运行，便于测量加热区域的实时温度；通过温度测量仪测量的温度信号，反馈至智能系统，温度测量仪检测球体表面温度达到设定温度后，智能系统控制伺服电机使球冠形感应线圈和温度测量仪沿球体边缘作圆弧摆动，移动到另一个加热和重熔区域，直到整个球面完成加热和重熔。
如图4所示，例如，将一个球体分为区域I、区域II、区域III、区域IV、区域V，先对区域III进行加热和重熔，加区域III的温度达到设定温度后对另一个区域进行加热和重熔(例如区域I)。在从区域III到区域I的过程中，球冠形感应线圈保持相同的度。在区域I加热和重熔完成以后再进行区域II的加热和重熔。此时，需要注意的是，在进行区域II加热和重熔时，要对与区域I和区域III与区域II相邻的部分进行加热和重熔，以保持良好的重熔效果。
当然，在具体的重熔与加热过程中，对加热和重熔区域的顺序没有明确的限制，可以根据要求进行任意选择。但为了方便，重熔的先后顺序一般为区域I、区域II、区域III、区域IV、区域V，在对区域II进行加热和重熔时，要对区域I相邻于区域II的部分进行加热和重熔，对区域III进行加热和重熔时，要对区域II相邻于区域III的部分进行加热和重熔，以此类推直至所有区域都完成加和重熔。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种电磁感应加热和重熔球体喷焊系统，其特征在于，通过电磁感应加热的方式对球体进行喷焊，该喷焊系统包括球冠形感应线圈(3)，所述球冠形感应线圈沿球体表面运行。
2.根据权利要求1所述的一种电磁感应加热和重熔球体喷焊系统，其特征在于，所述球冠形感应线圈沿球体表面作圆弧运行。
3.根据权利要求1所述的一种电磁感应加热和重熔球体喷焊系统，其特征在于，所述球冠形感应线圈的加热点相对于球体作恒线速运动。
4.根据权利要求1所述的一种电磁感应加热和重熔球体喷焊系统，其特征在于，所述球冠形感应线圈在作圆弧运行时，所述球冠形感应线圈的内表面与球体外球面保持等距运行。
5.根据权利要求1所述的一种电磁感应加热和重熔球体喷焊系统，其特征在于，该喷焊系统还包括温度测试仪(5)，用于测量加热区域的实时温度，该温度测试仪随球冠形感应线圈运动。
6.根据权利要求1所述的一种电磁感应加热和重熔球体喷焊系统，其特征在于，所述球体自转的速度在球体不同直径切面可调。
7.根据权利要求1所述的一种电磁感应加热和重熔球体喷焊系统，其特征在于，所述球冠形感应线圈与球体的距离可调。
8.一种利用权利要求1～7任意一项所述的喷焊系统进行喷焊的方法，其特征在于，该方法为：将球体的被加热区域划分为N个区域；
对区域N进行加热，当区域N的温度达到预设的温度时，移动球冠形感应线圈对球体的其他区域进行加热直至整个球体的被加热区域完成加热处理。
9.根据权利要求8所述的一种电磁感应加热和重熔球体喷焊方法，其特征在于，相邻两个区域具有相同的部分。
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