CN114592190B - 一种大尺寸密封环件熔覆再制造装置 - Google Patents

Abstract

一种大尺寸密封环件熔覆再制造装置包括工作平台，固定装置，定位机构、熔覆系统、控制与显示系统；集成了熔覆表面清洁、预热、熔覆、熔覆后保温一系列功能，大大提高修复效率与质量；同时适用于环件内外圆柱面的熔覆，大大提高了熔覆装置的利用效率，降低了设备成本；采用熔覆区域读写装置，可获得所需熔覆区域的坐标，以及各区域内的所需熔覆区域厚度，结合数据分析与处理，可实现熔覆自动化，减轻劳动强度，提高了本装置的实用范围。

Description

一种大尺寸密封环件熔覆再制造装置

技术领域

本发明属于增材制造设备的领域，尤其涉及到一种大尺寸环件熔覆再制造装置。

背景技术

再制造是一种对废旧产品实施高技术修复和改造的产业，以废旧设备零部件为毛坯，在基本不改变零件形状和材质的情况下，通过高技术进行再加工，使再制造的产品性能达到或超过新品。再制造技术在耐磨、耐蚀大型锻件方面已取得广泛的应用。

目前，针对直径为几米或更大规格的环件暂无专用熔覆再制造设备，例如，盾构机的刀头部分与机体之间的密封环。采用简单报废形式其代价太高，进行再制造修复，却因缺少专用设备，而手工熔覆操作劳动强度大，且熔敷质量难以满足技术要求，导致这类零件的再制造难以进行。此类大型零件的熔覆再制造一般采用手工堆焊或喷涂的方式进行简单或局部小面积的修复，存在着质量稳定性不高、熔覆表面质量不佳，热应力难以控制以至于产生裂纹等缺陷。针对手工熔覆操作的不足，本发明提供一种大尺寸环件熔覆再制造装置。

发明内容

针对大尺寸环表面熔覆再制造已有的不足，本发明提供一种大尺寸环件熔覆再制造装置，装置包括：工作平台，固定装置，定位机构、熔覆系统、控制与显示系统。

所述工作平台，为圆形平板，采用钢铁制成，大尺寸环件平放于工作平台，平台在径向加工有若干条T形槽，用于固定工件和轴承套，T形槽配置有可打开的盖板，盖板顶面与工作平台平面共面。

所述固定装置，固定装置采用不限于螺栓+夹板的机械方式固定工件和轴套于工作平台。

所述定位机构置于环件内圆的工作平台之上，定位机构采用四杆形式，四杆均固定于同一轴套的外圆，相对的两杆的轴线组成为过轴套中心的一条直线，两直线组成的平面平行于工作平台的工作面，四杆均为伸缩杆形式，伸缩杆的最外端采用耐磨材料制成为球面结构或半圆柱面，当采用半圆柱结构时圆柱轴向与垂直于工作平台，且伸缩杆配置有长度测量功能，其测量长度为轴套轴线至伸缩杆球面或半圆柱面最外端之间的距离；轴套和工件轴线的同轴度达到技术要求后，采用机械方式把轴套固定于工作平台，定位机构的收缩杆回缩。

所述熔覆系统包括旋转杆、熔覆行走小车、熔覆平台、熔覆装置、辅助装置；本装置定位采用圆柱坐标系，z向以工作平台底板高程为零点，半径以轴套轴线中心为原点。

进一步，所述旋转杆为可折叠的多杆结构，旋转杆配置有角度传感器及附件，杆件一端采用轴承内嵌于轴套，轴承轴线与轴承套中心轴线有同轴度的技术要求，旋转杆并配置有转动装置，且在工作平台设置有旋转起始位置的标记物；

进一步，所述旋转杆另一端之间采用滑轨、或油缸、或齿轮/齿条机构与熔覆行走小车相连；滑轨、或油缸、或齿轮/齿条机构的相对运动方向为圆柱坐标的径向，滑轨、或油缸、或齿轮/齿条机构并配置有传动装置、以及位移传感器和附件。

进一步，所述熔覆行走小车与滑轨、或油缸、或齿轮/齿条机构实现与旋转杆之间的连接，熔覆行走小车的轮子具有自由变向功能。

进一步，所述熔覆平台采用滑轨、或油缸、或齿轮\齿条的方式连接于熔覆行走小车，其滑轨、或油缸、或齿轮\齿条的相对运动方向为垂直于工作平台的工作平面，熔敷平台从而可以做z向的上下运动，滑轨、或油缸、或齿轮/齿条配置有传动装置、以及位移传感器和附件；

进一步，所述附件均包含信号传输导线及相对应的接口。

进一步，所述熔覆装置和辅助装置均固定于熔覆平台；

进一步，所述熔覆装置其为激光、或等离子、或火焰熔覆装置的可移动部分及熔覆材料送给装置，采用机械连接方式固定于熔覆平台（8），非移动部分固定于工作平台之外，采用管线或机械方式与移动部分连接；

进一步，所述辅助装置包括清洁装置、预热装置、保温装置、熔覆区域读写器，均采用机械的方式固定于熔覆平台，清洁装置采用电机带动钢丝球、或钢刷、或砂轮旋转的方式实现，清洁装置采用滑动杆形式连接于熔覆平台（8），工作时滑动杆采用机械方式实现清洁装置安装轴套的固定；预热装置采用电机带动摩擦轮旋转的形式，摩擦轮外置加热元件，摩擦轮的旋转方向具有变换功能，摩擦轮成对设置，数量为2对，摩擦轮设置位置以熔覆时的加热中心为矩形对角线中心的矩形四角，摩擦轮的安装轴套之间采用连接杆件实现刚性连接，连接杆件或摩擦轮安装轴套采用弹性垫与熔覆平台之间实现连接；保温装置包含固定杆、保温棉卷轴，固定杆通过机械方式将保温棉的一端固定于工件的表面，保温棉卷轴设置有保温棉释放的阻尼装置；

进一步，所述熔覆区域读写装置，其特征在于，装置主体为数显百分表或千分表，百分表或千分表测量杆的轴线方向为本装置圆柱坐标系的径向，并附设有数据接口及连接线，连接操作与控制系统；

所述操作与控制系统包含各传感器数据的采集与处理，各电机的转速、旋转方向的采集与控制、熔覆平台的移动速度的控制、熔覆材料的送给速度的控制，以及各数据的实时显示与控制值的显示。

本发明的优点在于：

（1）本发明集成了熔覆表面清洁、预热、熔覆、熔覆后保温一系列功能，大大提高修复效率与质量；

（2）采用摩擦轮方式进行预热，通过调整同一圆周上两摩擦轮的转向，可在摩擦轮产生摩擦力的作用下，在环件表面的局部产生周向的拉应力或压应力，通过调整摩擦轮的转速、之间的距离、电加热元件的加热功率、以及摩擦轮与熔覆区域的距离，结合温度检测系统，在熔覆区域周围实现较理想的温度梯度控制，以大大减小熔覆产生的热应力，防止裂纹的产生；

（3）定位机构四杆回缩本装置也适用于环件内圆柱面；

（4）本装置的熔覆装置采用机械连接方式固定于熔覆平台，不用时可拆卸移走，大大提高了熔覆装置的利用效率，降低了设备成本；

（5）采用熔覆区域读写装置，可获得所需熔覆区域的坐标，以及各区域内的所需熔覆区域厚度，结合数据分析与处理，可实现熔覆自动化，大大减轻劳动强度；

（6）对熔覆工作点和熔覆位置读写器两者进行坐标变换，本装置可在激光、等离子、火焰不同类型、相同类型不同型号设备之间进行切换，大大提高了本装置的适用范围。

附图说明

图1为本装置主要机械结构的示意图；图中（1）为定位机构的伸缩杆，伸缩杆的数量为4，四杆均固定于同一轴套（10），相对的两收缩杆杆的轴线组成为过轴套中心的一条直线，两直线组成的平面平行于工作平台，伸缩杆的最外端采用耐磨材料制成为球面结构或半圆柱面，半圆柱面轴线垂直于工作平台，且配置有长度测量功能；（2）为工作平台，其为圆形平板采钢铁制成，平台在径向加工有若干条T形槽；（3）为工件，平放于工作平台，工件采用螺栓+夹板固定于工作平台；（4）为熔覆装置，其为激光、或等离子、或火焰熔覆装置的可动部分及熔覆材料送给装置，采用机械连接方式固定于熔覆平台（8）；（5）为辅助装置包括清洁装置、预热装置、保温装置，采用机械的方式固定于熔覆平台（8）；（6）为Z向升降杆，Z向升降杆的运动方向为垂直于工作台的工作面，Z向升降杆的不动部分固定于熔覆行走小车，Z向升降杆的可动部分与熔覆平台之间采用滑轨、或油缸、或齿轮/齿条的连接；（7）为熔覆行走小车，熔覆行走小车与Z向升降杆的不动部分采用机械固定方式连接，行走小车的轮子具有自由变向功能；（8）熔覆平台采用钢铁制成，与Z向升降杆的可动部分之间采用机械固定的连接方式；（9）为旋转杆，旋转杆为可折叠的多杆结构并配置有角度传感器及附件，旋转杆一端采用轴承内嵌于轴套（10），另一端采用滑轨、或油缸、或齿轮/齿条与熔覆行走小车相连，滑轨、或油缸、或齿轮/齿条的不动部分固定于旋转杆，滑轨、或油缸、或齿轮/齿条的可动部分固定于熔覆行走小车；（10）为轴套，轴套采用机械方式固定于工作平台，收缩杆一端以刚性连接方式固定于轴套，旋转机杆一端采用轴承形式连接于轴套。

图2为熔覆和辅助装置主要结构示意图。图中（11）为保温装置的固定杆，采用结构材料制成；（12）为保温卷棉，采用柔性保温材料制成；（13）为摩擦轮采用耐磨材料制成，附带电机传动，摩擦轮旋转的方向具有变换功能，摩擦轮数量为2对，摩擦轮设置位置以熔覆时的加热中心为矩形对角线中心的矩形四角；（14）为保温棉卷轴，设置有保温棉释放的阻尼装置；（4）为熔覆装置，其为激光、或等离子、或火焰的可移动部分及熔覆材料送给装置，采用机械连接方式固定于熔覆平台（8），非移动部分固定于工作平台之外，采用管线或机械方式与移动部分连接；（8）为熔覆平台，采用钢铁制成，与Z向升降杆的可动部分之间采用机械固定的连接方式；（16）为熔覆区域读写装置，装置主体为数显百分表，百分表测量杆的轴线方向为本装置圆柱坐标系的径向，并附设有数据接口及连接线，连接操作与控制系统；（17）为清洁装置采用电机带动钢丝球旋转的方式实现，清洁装置采用滑动杆形式连接于熔覆平台（8），工作时滑动杆采用机械方式实现钢丝球安装轴套的固定；（18）为弹性垫，采用弹性元件制成，弹性垫一端采用机械方式固定于摩擦轮的安装轴套，另一端固定于熔覆平台；（19）为连接杆件，连接杆件把4个摩擦轮安装轴套之间实现刚性连接；（20）为加热元件，加热元件为非完整圆环结构，圆环的内圆直径与摩擦轮直径之差不小于2mm，加热元件固定于摩擦轮的安装轴套、或连接杆件（19），加热元件的内圆表面与摩擦轮的外圆柱面之间间隙不小于1mm；（3）为工件。

具体实施方式

例1. 大尺寸密封环件的再制造装置

图1为本装置主要机械结构的示意图；图中（1）为定位机构的伸缩杆，伸缩杆的数量为4，四杆均固定于同一轴套（10），相对的两收缩杆杆的轴线组成为过轴套中心的一条直线，两直线组成的平面平行于工作平台，伸缩杆的最外端采用耐磨材料制成为半圆柱面，且配置有长度测量功能；（2）为工作平台，其为圆形平板采钢铁制成，径向加工有3条T形槽；（3）为工件固定于工作平台；（4）为熔覆装置，其为等离子喷射部分及熔覆材料送给装置，采用机械连接方式固定于熔覆平台（8）；（5）为辅助装置包括清洁装置、预热装置、保温装置，采用机械的方式固定于熔覆平台（8）；（6）为Z向升降杆，Z向升降杆的运动方向为垂直于工作台的工作面，Z向升降杆的不动部分固定于熔覆行走小车，Z向升降杆的可动部分与不动部分之间采用滑轨、或油缸、或齿轮/齿条的连接方式；（7）为熔覆行走小车，熔覆行走小车与Z向升降杆的不动部分采用机械固定方式连接，行走小车的轮子具有自由变向功能；（8）熔覆平台，采用钢铁制成，与Z向升降杆的可动部分之间采用机械固定的连接方式；（9）为旋转杆，旋转杆为可折叠的多杆结构并配置有角度传感器及附件，旋转杆一端采用轴承内嵌于轴套（10），另一端固定于采用滑轨、或油缸、或齿轮/齿条的不动部分，滑轨、或油缸、或齿轮/齿条的可动部分固定于熔覆行走小车；（10）为轴套，轴套采用机械方式固定于工作平台，收缩杆一端以刚性连接方式固定于轴套，旋转机杆一端采用轴承形式连接于轴套。

图2为熔覆和辅助装置主要结构示意图。图中（11）为辅助装置的保温装置的固定杆，采用结构材料制成；（12）为保温卷棉，采用柔性保温材料制成；（13）为摩擦轮，附带电机带动传动，摩擦轮旋转的方向具有变换功能，摩擦轮数量为2对，摩擦轮设置位置以熔覆时的加热中心为矩形对角线中心的矩形四角；（14）为保温棉卷轴，设置有保温棉释放的阻尼装置；（4）为熔覆装置，其为激光、或等离子、或火焰的可移动部分及熔覆材料送给装置，采用机械连接方式固定于熔覆平台（8），非移动部分固定于工作平台之外，采用管线或机械方式与移动部分连接；（8）为熔覆平台，采用钢铁制成，与Z向升降杆的可动部分之间采用机械固定的连接方式；（16）为熔覆区域读写装置，装置主体为数显百分表或千分表，百分表或千分表测量杆的轴线方向为本装置圆柱坐标系的径向，并附设有数据接口及连接线，连接操作与控制系统；（17）为清洁装置采用电机带动钢丝球、或钢刷、或砂轮旋转的方式实现，清洁装置采用滑动杆形式连接于熔覆平台（8），工作时滑动杆采用机械方式实现清洁装置安装轴套的固定；（18）为弹性垫，采用弹性元件制成，弹性垫一端采用机械方式固定于摩擦轮的安装轴套，另一端固定于熔覆平台；（19）为连接杆件，连接杆件把4个摩擦轮安装轴套之间实现刚性连接；（20）为加热元件，加热元件为半圆环结构，采用电加热方式，圆环的内圆直径与摩擦轮直径之差不小于2mm，加热元件固定于摩擦轮的安装轴套、或连接杆件（19），加热元件的内圆表面与摩擦轮的外圆柱面之间间隙不小于1mm；（3）为工件。

Claims (1)

1.一种大尺寸密封环件熔覆再制造装置，装置包括工作平台，固定装置，定位机构、熔覆系统、控制与显示系统；熔覆系统包括旋转杆、Z向升降杆、熔覆行走小车、熔覆平台、熔覆装置、辅助装置；辅助装置包括清洁装置、预热装置、保温装置，均固定于熔覆平台；

其特征在于，定位机构采用四杆形式，四杆均固定于同一轴套，相对两杆的轴线组成为过轴套中心的一条直线，两直线组成的平面平行于工作平台，四杆均为伸缩杆，伸缩杆的最外端采用耐磨材料制成为球面结构或半圆柱面；预热装置采用电机带动摩擦轮旋转的形式，且摩擦轮外置电加热元件，摩擦轮的旋转方向具有变换功能，摩擦轮成对设置，成对数量不少于2；

进一步，所述旋转杆为可折叠的多杆结构，配置转动装置、角度传感器及附件，旋转杆一端采用轴承内嵌于轴套，另一端与熔覆行走小车之间采用滑轨、或油缸、或齿轮/齿条相连；熔覆平台采用滑轨、或油缸、或齿轮/齿条的方式固定于熔覆行走小车；

进一步，所述保温装置包含固定杆、保温棉卷轴，固定杆上设置有机械夹紧装置，保温棉卷轴设置有保温棉释放的阻尼装置。