CN111041545B - 一种钎杆疲劳裂纹修复装置 - Google Patents

Abstract

一种钎杆疲劳裂纹修复装置，该装置包括工作台架、电解槽，第一固定板、第二固定板、第三固定板、钎杆转动调节组件、滑动加热组件和驱动组件等结构。该装置可电解清除裂纹表面氧化层，以促进裂纹愈合；可携带钎杆进行圆周运动，从而依次切换挂装、清洗、烘干、预热及修复等工序，实现多根钎杆同时在一个装置内的不同工位上进行不同工序的处理，紧凑结构且效率高；还可以通过表面预加热使钎杆内部形成温度梯度分布，以引导脉冲电流进行层状流动，从而实现在较低输入功率下即可使裂纹周边获得较大热效应，使装置适配凿岩现场电源，同时还可以去除应力；可在保持钎杆原有微观组织结构不变的前提下使其疲劳裂纹得到修复，具有非常理想的技术效果。

Description

一种钎杆疲劳裂纹修复装置

技术领域

本发明涉及钎钢钎具技术领域，尤其涉及一种钎杆疲劳裂纹修复装置。

背景技术

钎钢钎具是各类采掘工程里钻爆凿岩作业必备的消耗性工具，每年约有100亿美元的国际市场。钎杆是钎具的核心部件，大多由于腐蚀疲劳断裂而失效，使用寿命极低。在凿岩作业现场，钎杆一旦出现疲劳裂纹，基本束手无策，只能等断裂之后更换新的钎杆继续作业。现有的提高其疲劳寿命的方法，通常是通过改进其材质、冶轧工艺、表面处理工艺等，来提高其钢材的综合性能，以延长寿命。而对通过抑制裂纹生长，甚至愈合其疲劳裂纹，来延长寿命的方法，未予以足够的关注。因此，需要设计出一种钎杆疲劳裂纹修复装置，适合在凿岩作业现场使用，可对已使用一定时间的钎杆，进行疲劳裂纹修复处理后，再继续使用，如此循环，即可提高其疲劳寿命。

公开专利CN110125611A提供了一种裂纹修复装置，在给导电构件通入脉冲电流的同时，还要进行机械作用，这虽然促使裂纹可以更好融合，但在机械作用卸载后，会使构件内部形成残余拉应力，导致裂纹容易开裂。公开专利CN108555526A提供的裂纹修复装置，需要将待修复工件放置在一定真空度的环境下，且由于工件面积较大，输入功率高，不适用于凿岩作业现场使用。以上技术方案均无法直接应用到钎杆疲劳裂纹的修复工艺中，距实际工程应用还有很大的提升和改进空间。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种可清除裂纹表面氧化层，可实现多根钎杆同时在不同工位上进行不同工序的处理，还可适配凿岩现场的电源功率，可在保持钎杆原有微观组织结构不变的前提下使其疲劳裂纹得到修复的一种钎杆疲劳裂纹修复装置。

本发明采用的技术方案如下：

本发明所提出的一种钎杆疲劳裂纹修复装置，所述装置包括工作台架和设置在所述工作台架上表面的电解槽，以及分别纵向设置在所述电解槽两侧且相互平行的第一固定板和第二固定板，所述第一固定板和第二固定板的下部区域之间设置有钎杆转动调节组件，所述第一固定板和第二固定板的上部之间设置有滑动加热组件，所述钎杆转动调节组件和滑动加热组件的右端部均通过设置在所述第二固定板一侧的第三固定板与驱动组件连接；所述第一固定板与所述钎杆转动调节组件连接处的上下两侧分别设置有导电接头a和导电接头b，且所述第二固定板与所述钎杆转动调节组件连接处的上下两侧分别设置有导电接头c和导电接头d。

进一步的，所述钎杆转动调节组件包括连接在所述第一固定板和第二固定板下部之间的转动轴，和分别设置在所述转动轴两侧的转盘，以及沿转动方向等距对称安装在所述转盘相对一侧上的四对连杆，且所述连杆的端部均安装有与所述钎杆端面匹配的固定套；所述连杆与所述转盘连接的一端均设置有导电接头e，且所述导电接头e在所述转动轴转动过程中与所述导电接头a、导电接头c和导电接头d的一端均为可即时分离的连接。

进一步的，所述滑动加热组件包括连接在所述第一固定板和第二固定板上部之间的直线运动单元，和设置在所述直线运动单元底部的滑块，以及设置在所述滑块底部的伸缩杆，且所述伸缩杆的底部设置有加热头。

进一步的，所述驱动组件包括安装在所述第三固定板外侧上下两端的驱动电机，和分别连接在所述驱动电机输出端与所述转动轴输入端之间、所述驱动电机输出端与所述直线运动单元输入端之间的联轴器。

进一步的，所述电解槽内布置有阳极，且所述阳极通过导电接头f与所述导电接头b的一端常连接。

进一步的，所述工作台架内部一侧设置有电控柜，且所述电控柜与所述电解槽在水平面上的投影面积无重合区域。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明所提出的一种钎杆疲劳裂纹修复装置，该装置可电解清除裂纹表面氧化层，以促进裂纹愈合；可携带钎杆进行圆周运动，从而依次切换挂装、清洗、烘干、预热及修复等工序，实现多根钎杆同时在一个装置内的不同工位上进行不同工序的处理，紧凑结构且效率高；还可以通过表面预加热使钎杆内部形成温度梯度分布，以引导脉冲电流进行层状流动，从而实现在较低输入功率下即可使裂纹周边获得较大热效应，使装置适配凿岩现场电源，同时还可以去除应力；可在保持钎杆原有微观组织结构不变的前提下使其疲劳裂纹得到修复，具有非常理想的技术效果。

附图说明

图1是本发明所提出的一种钎杆疲劳裂纹修复装置一个实施例的整体结构示意图。

其中，附图标记：1-工作台架、2-电解槽、3-第一固定板、4-第二固定板、5-第三固定板、6-钎杆转动调节组件、7-滑动加热组件、8-驱动组件、11-电控柜、21-阳极、22-导电接头f、31-导电接头a、32-导电接头b、41-导电接头c、42-导电接头d、61-转动轴、62-转盘、63-连杆、64-固定套、65-第一工位、66-第二工位、67-第三工位、68-第四工位、69-导电接头e、71-直线运动单元、72-滑块、73-伸缩杆、74-加热头、81-驱动电机、82-联轴器。

具体实施方式

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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。

参见图1，给出了本发明所提出的一种钎杆疲劳裂纹修复装置的一个实施例的具体结构。本装置包括工作台架1、电解槽2、第一固定板3、第二固定板4、第三固定板5、钎杆转动调节组件6、滑动加热组件7和驱动组件8。

所述电解槽2设置在工作台架1的上表面偏左一侧，且所述电解槽2内部的前侧布置有阳极21，且所述阳极21的左端部上方连接有导电接头f22；所述第一固定板3和第二固定板4分别相互平行且对称的设置在所述电解槽2的左右两侧中部，且均与所述工作台架1垂直固定连接；所述钎杆转动调节组件6连接在所述第一固定板3和第二固定板4的下部之间，所述滑动加热组件7连接在所述第一固定板3和第二固定板4的上部之间，且所述滑动加热组件7位于所述钎杆转动调节组件6的正上方；所述第二固定板4的右侧间隔一定距离的设置有所述第三固定板5，所述驱动组件8分别设置在所述第三固定板5右侧的上下两端，并分别与所述钎杆转动调节组件6和所述滑动加热组件7的右端部传动连接。

所述第一固定板3与所述钎杆转动调节组件6连接处的上方和下方分别设置有导电接头a31和导电接头b32，且所述第二固定板4与所述钎杆转动调节组件6连接处的上方和下方分别设置有导电接头c41和导电接头d42。

所述钎杆转动调节组件6包括连接在所述第一固定板3和第二固定板4下部之间的转动轴61和分别设置在所述转动轴61位于所述第一固定板3和第二固定板4内侧左右两端上的转盘62，以及沿转动方向等距对称安装在所述转盘62相对一侧上的连杆63，本实施例中，所述连杆63由四对构成，即所述连杆63在所述转盘62上呈十字安装，一般可根据需要将所述连杆63的数量设置为4-8对；所述连杆63的端部均安装有与所述钎杆端面匹配的固定套64，两侧转盘62上的连杆63均对称设置，即两两为一对分别构成四个钎杆安装空间，本实施例中，按照作业顺序分为四个工位，分别为位于两侧转盘62之间后侧的第一工位65、位于下侧的第二工位66、位于前侧的第三工位67和位于上侧的第四工位68，且所述第二工位66位于所述电解槽2内；所述连杆63与所述转盘62连接的一端均设置有导电接头e69，且所述导电接头e69在所述连杆63随着所述转动轴61转动的过程中分别与所述导电接头a31的右端部、导电接头c41和导电接头d42的左端部均为可即时分离的连接，所述导电接头f22与所述导电接头b32的右端部常连接，且所述导电接头a31的左端部与脉冲电流电源常连接，所述导电接头b32的左端部与直流电源常连接，所述导电接头c41的右端部与脉冲电流电源常连接，所述导电接头d42的右端部与直流电源常连接。

所述滑动加热组件7包括连接在所述第一固定板3和第二固定板4上部之间的直线运动单元71，和滑动连接在所述直线运动单元底部的滑块72，以及安装在所述滑块72底部的伸缩杆73，所述伸缩杆73的底部安装有加热头74，所述加热头74位于所述第一工位65上方，所述加热头74通过喷火的方式对钎杆表面进行预热。

所述驱动组件8包括固定安装在所述第三固定板5外侧上下两端的驱动电机81，所述上端部驱动电机81的输出端通过联轴器82与所述直线运动单元71的输入端连接，所述下端部驱动电机81通过联轴器82与所述转动轴61的输入端连接。

所述工作台架1内部右侧设置有电控柜11，且所述电控柜11与所述电解槽2在水平面上的投影面积无重合区域。

为确保电流通路，可使选择性的使所有固定板和转盘均采用绝缘材质，或对相应的连接处采取绝缘处理。

下面结合图1对本装置的运行原理进行说明：

首先将钎杆通过固定套64安装在相对的一组连杆63之间，并将所述钎杆置于所述第一工位65；开启控制所述转动轴61的驱动电机81驱动所述转动轴61顺时针转动，所述钎杆运动至所述第二工位66，所述连杆63上的导电接头e69此时与所述导电接头d42的左端接触，此时，所述电解槽2内形成通路，电源通电，开始对所述钎杆微裂纹表面的氧化膜进行电解清除；清除一定时间后，继续使钎杆转动至所述第三工位67，此时可通入防氧化的保护性气体（如氩气等）对所述钎杆进行烘干；当钎杆转动至所述第四工位68时，所述两侧连杆63上的导电接头e69分别与所述导电接头a31的左端和导电接头c41的右端接触，开始修复工序，此时所述加热头74开始喷火，所述滑块72在驱动电机81的作用下带动所述加热头74从钎杆一端运动到另一端，并可通过所述伸缩杆73调整加热头74与钎杆之间的距离，对钎杆加热，使钎杆从外表面到中心形成由高到低的温度梯度分布，此时开始通入脉冲电流，在温度梯度的引导下，电流会优先流向温度低的区域，从而形成由中心向外表面的逐层环形电流，即可促使裂纹沿着从中心到表面的方向愈合，同时去除内部应力。以上修复过程可视具体情况重复实施，但必须将钎杆的温度控制在不发生再结晶温度范围内，以此确保其组织结构及性能不受影响；修复完成后，钎杆重新转动至所述第一工位65，待冷却至常温后取下即可。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种钎杆疲劳裂纹修复装置，其特征在于：所述装置包括工作台架和设置在所述工作台架上表面的电解槽，以及分别纵向设置在所述电解槽两侧且相互平行的第一固定板和第二固定板，所述第一固定板和第二固定板的下部区域之间设置有钎杆转动调节组件，所述第一固定板和第二固定板的上部之间设置有滑动加热组件，所述钎杆转动调节组件和滑动加热组件的右端部均通过设置在所述第二固定板一侧的第三固定板与驱动组件连接；所述第一固定板与所述钎杆转动调节组件连接处的上下两侧分别设置有导电接头a和导电接头b，且所述第二固定板与所述钎杆转动调节组件连接处的上下两侧分别设置有导电接头c和导电接头d。

2.根据权利要求1所述的一种钎杆疲劳裂纹修复装置，其特征在于：所述钎杆转动调节组件包括连接在所述第一固定板和第二固定板下部之间的转动轴，和分别设置在所述转动轴两侧的转盘，以及沿转动方向等距对称安装在所述转盘相对一侧上的四对连杆，且所述连杆的端部均安装有与所述钎杆端面匹配的固定套；所述连杆与所述转盘连接的一端均设置有导电接头e，且所述导电接头e在所述转动轴转动过程中与所述导电接头a、导电接头c和导电接头d的一端均为可即时分离的连接。

3.根据权利要求2所述的一种钎杆疲劳裂纹修复装置，其特征在于：所述滑动加热组件包括连接在所述第一固定板和第二固定板上部之间的直线运动单元，和设置在所述直线运动单元底部的滑块，以及设置在所述滑块底部的伸缩杆，且所述伸缩杆的底部设置有加热头。

4.根据权利要求3所述的一种钎杆疲劳裂纹修复装置，其特征在于：所述驱动组件包括安装在所述第三固定板外侧上下两端的驱动电机，和分别连接在所述驱动电机输出端与所述转动轴输入端之间、所述驱动电机输出端与所述直线运动单元输入端之间的联轴器。

5.根据权利要求1所述的一种钎杆疲劳裂纹修复装置，其特征在于：所述电解槽内布置有阳极，且所述阳极通过导电接头f与所述导电接头b的一端常连接。

6.根据权利要求1所述的一种钎杆疲劳裂纹修复装置，其特征在于：所述工作台架内部一侧设置有电控柜，且所述电控柜与所述电解槽在水平面上的投影面积无重合区域。

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