一种利用层流电弧等离子体堆焊装置的制作方法

本实用新型涉及焊接领域，具体来说涉及一种利用层流电弧等离子体堆焊装置。

背景技术：

堆焊作为材料表面改性的一种经济而快速的工艺方法，越来越广泛地应用于各个工业部门零件的制造修复中。为了最有效地发挥堆焊层的作用，希望采用的堆焊方法有较小的母材稀释、较高的熔敷速度和优良的堆焊层性能，即优质、高效、低稀释率的堆焊技术，焊接通过下列三种途径达成接合的目的：1、熔焊——加热欲接合之工件使之局部熔化形成熔池，熔池冷却凝固后便接合，必要时可加入熔填物辅助；2、压焊——焊接过程必须对焊件施加压力3、钎焊——采用比母材熔点低的金属材料做钎料，利用液态钎料润湿母材，填充间隙，并与母材互相扩散实现链接焊件。现代焊接的能量来源有很多种，包括气体焰、电弧、激光、电子束、摩擦和超声波等。除了在工厂中使用外，焊接还可以在多种环境下进行，如野外、水下和太空。无论在何处，焊接都可能给操作者带来危险，所以在进行焊接时必须采取适当的防护措施。焊接给人体可能造成的伤害包括烧伤、触电、视力损害、吸入有毒气体、紫外线照射过度等，目前也有一些技术方案采用等离子技术来作为焊接的热源，如公开号为CN205290035U，公开时间为2016年6月8日，名称为“中部槽等离子堆焊机”的中国实用新型专利文献，公开了一种中部槽等离子堆焊机，包括安放装置及操作装置，所述操作装置位于安放装置一侧，所述安放装置包括操作平台、支持槽及中部槽，所述操作平台通过支持槽与中部槽连接，所述操作装置包括电控箱、电缆、行走机构及等离子堆焊装置，所述行走机构一端与等离子堆焊装置连接，另一端通过电缆与电控箱电连接，所述电控箱下端安装有冷水箱，所述等离子堆焊装置包括送粉器、等离子堆焊枪及连接杆，所述连接杆一端与行走机构连接，另一端与等离子堆焊设备连接，所述送粉器安装在连接杆上且与等离子堆焊枪相邻的位置，以合金粉末为耗材，通过等离子熔覆镍基合金、铁基合金等材料，在自动熔覆程序的控制下，满足了中部槽的两个耐磨面的磨损修复。但是这种方案中，采用一般等离子发生器作为焊接的热源其稳定性和效果任然有待提高，并且这种技术方案中堆焊过程中耗材箱和焊接头需要随着加工过程在三维方向上移动，在面对需要较多耗材的堆焊过程中这种移动会加大设备的负担，如果采用外接供料的方式则可能会出现供料不及时的状况，影响堆焊质量。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种利用层流等离子作为热源、且在堆焊过程中提供足够的增料耗材且不需要焊接头和材料盒完成全部三维空间移动的层流电弧等离子体堆焊装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种利用层流电弧等离子体堆焊装置，其特征在于：包括两个带有丝杆和丝杆电机且对立设置的立柱以及两端通过所述丝杆设置在立柱上的升降台，所述升降台上设置有层流电弧等离子体堆焊器，所述两个立柱中间设置有滑动堆焊台，所述滑动堆焊台上设置有旋转台；所述丝杆电机、层流电弧等离子体堆焊器和滑动堆焊台与带有电源的控制中心相连。

所述层流电弧等离子体堆焊器包括带有料盒的供料装置和层流电弧等离子加工件；所述层流电弧等离子加工件包括层流离子体发生器、弧压调节器、水冷装置和枪体；所述层流离子体发生器和弧压调节高器设置在所述枪体内；所述水冷装置设置在所述枪体的壁上并与所述水循环管路相连。

所述层流离子体发生器，采用中轴圆柱阳极结构，而沿着阳极柱周围环形均匀布置3个或3个以上的阴极，阳极和阴极均安装在同一个底座上固定，相互绝缘，底座有水、电、气通道，圆柱阳极的外表面相对绝缘，只有在靠近出口的头部裸露导电，从而与阴极间形成电场，整个发生器是一个密封水冷的筒状外形，一端有等离子体出口喷嘴，喷嘴对电弧等离子体进行机械压缩。

所述滑动堆焊台还包括一组滑轨以及一个两端通过带有驱动电机的滑块与所述滑轨滑动连接的一字滑台，所述一字滑台上设置有滑块；所述旋转台通过旋转电机固定在所述滑块上。

所述控制中心包括一台工业计算机；所述控制中心通过设置在排线槽中的排线与各活动部件连接。

本实用新型的有益效果如下：

一、本实用新型提供的一种利用层流电弧等离子体堆焊装置，层流电弧等离子体堆焊器设置在升降台上，可以沿着丝杆完成上下活动，滑动堆焊台则带着待堆焊加工件完成强后左右运动以实现全方位的堆焊修复，利用等离子体弧发生器，在阴极和工件之间，或阴极和水冷紫铜喷嘴之间，形成转移型等离子弧，再利用转移弧的热量在工件表面产生熔池和熔化合金丝（粉末），合金丝（粉末）按需要量连续供给，借助丝（粉末）气流送入焊枪，并熔入电弧中，丝（粉末）在弧柱中被预先加热，呈熔化或半熔化状态落入熔池，在熔池里充分熔化，电弧等离子体射流稳定性；射流参数宽范围精确稳定可调，不卷入环境氛围；采用高弧压小电流工作方式效率高寿命长；系统整体效率高、功率大、运用广、环境友好；旋转台可以在堆焊中及时调整角度配合堆焊过程。

二、本实用新型提供的一种利用层流电弧等离子体堆焊装置，层流电弧等离子加工件通过弧压调节器调节层流等离子的输出以适应不同的材料焊接要求，层流电弧等离子加工件的枪体上设置的水冷装置可以在焊接中及时为枪体降温，避免应高温导致的层流电弧等离子加工件设备故障。

三、本实用新型提供的一种层流等离子体焊接装置，层流离子体发生器采用中轴圆柱阳极结构，设计独创，且所采用的轴向阳极可以是空心管状，通过中空的管可以向高温的等离子体束中心送入各种粉体或线状材料，用于喷涂、堆焊等应用；采用阳极杆周围沿着环形均匀布置3个或3个以上的阴极结构，使得单个阴极的电流大大降低，电弧等离子体稳定性高，并可形成高弧压小电流层流长束等离子弧，阴极寿命长，且系统的总功率大，工作效率稳定高效。

四、本实用新型提供的一种层流等离子体焊接装置，滑动堆焊台采用“十”字交叉式的滑轨结构作为移动台，结合旋转台，可以带着待加工件完成横向和纵向运动，并通过旋转台的旋转调整加工角度，调整范围大且灵活，技术成熟易实现。

五、本实用新型提供的一种层流等离子体焊接装置，排线能够随移动部件自由活动，并且不易被损坏，为现代自动化工业中成熟的技术方案。

附图说明

图1是本实用新型一种优选方案的结构示意图；

图2是所述滑动堆焊台一种优选方案的结构示意图；

图中：

1、立柱；2、丝杆电机；3、升降台；4、旋转台；5、控制中心；6、供料装置；7、层流电弧等离子加工件；8、滑轨；9、一字滑台；10、旋转电机；11、排线。

具体实施方式

以下通过几个实施例来进一步说明本实用新型的技术方案，需要说明的是，实现本实用新型目的的技术方案包括但不限于以下实施例。

实施例1

如图1，一种利用层流电弧等离子体堆焊装置，其特征在于：包括两个带有丝杆和丝杆电机2且对立设置的立柱1以及两端通过所述丝杆设置在立柱1上的升降台3，所述升降台3上设置有层流电弧等离子体堆焊器，所述两个立柱1中间设置有滑动堆焊台，所述滑动堆焊台上设置有旋转台4；所述丝杆电机、层流电弧等离子体堆焊器和滑动堆焊台与带有电源的控制中心5相连。

这是本实用新型的一种最基本实施方案。层流电弧等离子体堆焊器7设置在升降台3上，可以沿着丝杆完成上下活动，滑动堆焊台则带着待堆焊加工件完成强后左右运动以实现全方位的堆焊修复，利用等离子体弧发生器，在阴极和工件之间，或阴极和水冷紫铜喷嘴之间，形成转移型等离子弧，再利用转移弧的热量在工件表面产生熔池和熔化合金丝（粉末），合金丝（粉末）按需要量连续供给，借助丝（粉末）气流送入焊枪，并熔入电弧中，丝（粉末）在弧柱中被预先加热，呈熔化或半熔化状态落入熔池，在熔池里充分熔化，电弧等离子体射流稳定性；射流参数宽范围精确稳定可调，不卷入环境氛围；采用高弧压小电流工作方式效率高寿命长；系统整体效率高、功率大、运用广、环境友好；旋转台4可以在堆焊中及时调整角度配合堆焊过程。

实施例2

如图1，一种利用层流电弧等离子体堆焊装置，其特征在于：包括两个带有丝杆和丝杆电机2且对立设置的立柱1以及两端通过所述丝杆设置在立柱1上的升降台3，所述升降台3上设置有层流电弧等离子体堆焊器，所述两个立柱1中间设置有滑动堆焊台，所述滑动堆焊台上设置有旋转台4；所述丝杆电机、层流电弧等离子体堆焊器和滑动堆焊台与带有电源的控制中心5相连。

所述层流电弧等离子体堆焊器包括带有料盒的供料装置6和层流电弧等离子加工件7；所述层流电弧等离子加工件7包括层流离子体发生器、弧压调节器、水冷装置和枪体；所述层流离子体发生器和弧压调节高器设置在所述枪体内；所述水冷装置设置在所述枪体的壁上并与所述水循环管路相连。

这是本实用新型的一种优选的实施方案。层流电弧等离子体堆焊器7设置在升降台3上，可以沿着丝杆完成上下活动，滑动堆焊台则带着待堆焊加工件完成强后左右运动以实现全方位的堆焊修复，利用等离子体弧发生器，在阴极和工件之间，或阴极和水冷紫铜喷嘴之间，形成转移型等离子弧，再利用转移弧的热量在工件表面产生熔池和熔化合金丝（粉末），合金丝（粉末）按需要量连续供给，借助丝（粉末）气流送入焊枪，并熔入电弧中，丝（粉末）在弧柱中被预先加热，呈熔化或半熔化状态落入熔池，在熔池里充分熔化，电弧等离子体射流稳定性；射流参数宽范围精确稳定可调，不卷入环境氛围；采用高弧压小电流工作方式效率高寿命长；系统整体效率高、功率大、运用广、环境友好；旋转台4可以在堆焊中及时调整角度配合堆焊过程；层流电弧等离子加工件7通过弧压调节器调节层流等离子的输出以适应不同的材料焊接要求，层流电弧等离子加工件7的枪体上设置的水冷装置可以在焊接中及时为枪体降温，避免应高温导致的层流电弧等离子加工件7设备故障。

实施例3

如图1，一种利用层流电弧等离子体堆焊装置，其特征在于：包括两个带有丝杆和丝杆电机2且对立设置的立柱1以及两端通过所述丝杆设置在立柱1上的升降台3，所述升降台3上设置有层流电弧等离子体堆焊器，所述两个立柱1中间设置有滑动堆焊台，所述滑动堆焊台上设置有旋转台4；所述丝杆电机、层流电弧等离子体堆焊器和滑动堆焊台与带有电源的控制中心5相连。

所述层流电弧等离子体堆焊器包括带有料盒的供料装置6和层流电弧等离子加工件7；所述层流电弧等离子加工件7包括层流离子体发生器、弧压调节器、水冷装置和枪体；所述层流离子体发生器和弧压调节高器设置在所述枪体内；所述水冷装置设置在所述枪体的壁上并与所述水循环管路相连。

所述层流离子体发生器，采用中轴圆柱阳极结构，而沿着阳极柱周围环形均匀布置3个或3个以上的阴极，阳极和阴极均安装在同一个底座上固定，相互绝缘，底座有水、电、气通道，圆柱阳极的外表面相对绝缘，只有在靠近出口的头部裸露导电，从而与阴极间形成电场，整个发生器是一个密封水冷的筒状外形，一端有等离子体出口喷嘴，喷嘴对电弧等离子体进行机械压缩。

这是本实用新型的一种优选的实施方案。层流电弧等离子体堆焊器7设置在升降台3上，可以沿着丝杆完成上下活动，滑动堆焊台则带着待堆焊加工件完成强后左右运动以实现全方位的堆焊修复，利用等离子体弧发生器，在阴极和工件之间，或阴极和水冷紫铜喷嘴之间，形成转移型等离子弧，再利用转移弧的热量在工件表面产生熔池和熔化合金丝（粉末），合金丝（粉末）按需要量连续供给，借助丝（粉末）气流送入焊枪，并熔入电弧中，丝（粉末）在弧柱中被预先加热，呈熔化或半熔化状态落入熔池，在熔池里充分熔化，电弧等离子体射流稳定性；射流参数宽范围精确稳定可调，不卷入环境氛围；采用高弧压小电流工作方式效率高寿命长；系统整体效率高、功率大、运用广、环境友好；旋转台4可以在堆焊中及时调整角度配合堆焊过程；层流电弧等离子加工件7通过弧压调节器调节层流等离子的输出以适应不同的材料焊接要求，层流电弧等离子加工件7的枪体上设置的水冷装置可以在焊接中及时为枪体降温，避免应高温导致的层流电弧等离子加工件7设备故障；层流离子体发生器采用中轴圆柱阳极结构，设计独创，且所采用的轴向阳极可以是空心管状，通过中空的管可以向高温的等离子体束中心送入各种粉体或线状材料，用于喷涂、堆焊等应用；采用阳极杆周围沿着环形均匀布置3个或3个以上的阴极结构，使得单个阴极的电流大大降低，电弧等离子体稳定性高，并可形成高弧压小电流层流长束等离子弧，阴极寿命长，且系统的总功率大，工作效率稳定高效。

实施例4

如图1，一种利用层流电弧等离子体堆焊装置，其特征在于：包括两个带有丝杆和丝杆电机2且对立设置的立柱1以及两端通过所述丝杆设置在立柱1上的升降台3，所述升降台3上设置有层流电弧等离子体堆焊器，所述两个立柱1中间设置有滑动堆焊台，所述滑动堆焊台上设置有旋转台4；所述丝杆电机、层流电弧等离子体堆焊器和滑动堆焊台与带有电源的控制中心5相连。

所述层流电弧等离子体堆焊器包括带有料盒的供料装置6和层流电弧等离子加工件7；所述层流电弧等离子加工件7包括层流离子体发生器、弧压调节器、水冷装置和枪体；所述层流离子体发生器和弧压调节高器设置在所述枪体内；所述水冷装置设置在所述枪体的壁上并与所述水循环管路相连。

所述层流离子体发生器，采用中轴圆柱阳极结构，而沿着阳极柱周围环形均匀布置3个或3个以上的阴极，阳极和阴极均安装在同一个底座上固定，相互绝缘，底座有水、电、气通道，圆柱阳极的外表面相对绝缘，只有在靠近出口的头部裸露导电，从而与阴极间形成电场，整个发生器是一个密封水冷的筒状外形，一端有等离子体出口喷嘴，喷嘴对电弧等离子体进行机械压缩。

所述滑动堆焊台还包括一组滑轨8以及一个两端通过带有驱动电机的滑块与所述滑轨8滑动连接的一字滑台9，所述一字滑台9上设置有滑块；所述旋转台4通过旋转电机10固定在所述滑块上。

这是本实用新型的一种优选的实施方案。层流电弧等离子体堆焊器7设置在升降台3上，可以沿着丝杆完成上下活动，滑动堆焊台则带着待堆焊加工件完成强后左右运动以实现全方位的堆焊修复，利用等离子体弧发生器，在阴极和工件之间，或阴极和水冷紫铜喷嘴之间，形成转移型等离子弧，再利用转移弧的热量在工件表面产生熔池和熔化合金丝（粉末），合金丝（粉末）按需要量连续供给，借助丝（粉末）气流送入焊枪，并熔入电弧中，丝（粉末）在弧柱中被预先加热，呈熔化或半熔化状态落入熔池，在熔池里充分熔化，电弧等离子体射流稳定性；射流参数宽范围精确稳定可调，不卷入环境氛围；采用高弧压小电流工作方式效率高寿命长；系统整体效率高、功率大、运用广、环境友好；旋转台4可以在堆焊中及时调整角度配合堆焊过程；层流电弧等离子加工件7通过弧压调节器调节层流等离子的输出以适应不同的材料焊接要求，层流电弧等离子加工件7的枪体上设置的水冷装置可以在焊接中及时为枪体降温，避免应高温导致的层流电弧等离子加工件7设备故障；层流离子体发生器采用中轴圆柱阳极结构，设计独创，且所采用的轴向阳极可以是空心管状，通过中空的管可以向高温的等离子体束中心送入各种粉体或线状材料，用于喷涂、堆焊等应用；采用阳极杆周围沿着环形均匀布置3个或3个以上的阴极结构，使得单个阴极的电流大大降低，电弧等离子体稳定性高，并可形成高弧压小电流层流长束等离子弧，阴极寿命长，且系统的总功率大，工作效率稳定高效；滑动堆焊台采用“十”字交叉式的滑轨8结构作为移动台，结合旋转台4可以带着待加工件完成横向和纵向运动，并通过旋转台4的旋转调整加工角度，调整范围大且灵活，技术成熟易实现。

实施例5

如图1，一种利用层流电弧等离子体堆焊装置，其特征在于：包括两个带有丝杆和丝杆电机2且对立设置的立柱1以及两端通过所述丝杆设置在立柱1上的升降台3，所述升降台3上设置有层流电弧等离子体堆焊器，所述两个立柱1中间设置有滑动堆焊台，所述滑动堆焊台上设置有旋转台4；所述丝杆电机、层流电弧等离子体堆焊器和滑动堆焊台与带有电源的控制中心5相连。

所述层流电弧等离子体堆焊器包括带有料盒的供料装置6和层流电弧等离子加工件7；所述层流电弧等离子加工件7包括层流离子体发生器、弧压调节器、水冷装置和枪体；所述层流离子体发生器和弧压调节高器设置在所述枪体内；所述水冷装置设置在所述枪体的壁上并与所述水循环管路相连。

所述层流离子体发生器，采用中轴圆柱阳极结构，而沿着阳极柱周围环形均匀布置3个或3个以上的阴极，阳极和阴极均安装在同一个底座上固定，相互绝缘，底座有水、电、气通道，圆柱阳极的外表面相对绝缘，只有在靠近出口的头部裸露导电，从而与阴极间形成电场，整个发生器是一个密封水冷的筒状外形，一端有等离子体出口喷嘴，喷嘴对电弧等离子体进行机械压缩。

所述滑动堆焊台还包括一组滑轨8以及一个两端通过带有驱动电机的滑块与所述滑轨8滑动连接的一字滑台9，所述一字滑台9上设置有滑块；所述旋转台4通过旋转电机10固定在所述滑块上。

所述控制中心5包括一台工业计算机；所述控制中心通过设置在排线槽中的排线11与各活动部件连接。

这是本实用新型的一种优选的实施方案。层流电弧等离子体堆焊器7设置在升降台3上，可以沿着丝杆完成上下活动，滑动堆焊台则带着待堆焊加工件完成强后左右运动以实现全方位的堆焊修复，利用等离子体弧发生器，在阴极和工件之间，或阴极和水冷紫铜喷嘴之间，形成转移型等离子弧，再利用转移弧的热量在工件表面产生熔池和熔化合金丝（粉末），合金丝（粉末）按需要量连续供给，借助丝（粉末）气流送入焊枪，并熔入电弧中，丝（粉末）在弧柱中被预先加热，呈熔化或半熔化状态落入熔池，在熔池里充分熔化，电弧等离子体射流稳定性；射流参数宽范围精确稳定可调，不卷入环境氛围；采用高弧压小电流工作方式效率高寿命长；系统整体效率高、功率大、运用广、环境友好；旋转台4可以在堆焊中及时调整角度配合堆焊过程；层流电弧等离子加工件7通过弧压调节器调节层流等离子的输出以适应不同的材料焊接要求，层流电弧等离子加工件7的枪体上设置的水冷装置可以在焊接中及时为枪体降温，避免应高温导致的层流电弧等离子加工件7设备故障；层流离子体发生器采用中轴圆柱阳极结构，设计独创，且所采用的轴向阳极可以是空心管状，通过中空的管可以向高温的等离子体束中心送入各种粉体或线状材料，用于喷涂、堆焊等应用；采用阳极杆周围沿着环形均匀布置3个或3个以上的阴极结构，使得单个阴极的电流大大降低，电弧等离子体稳定性高，并可形成高弧压小电流层流长束等离子弧，阴极寿命长，且系统的总功率大，工作效率稳定高效；滑动堆焊台采用“十”字交叉式的滑轨8结构作为移动台，结合旋转台4可以带着待加工件完成横向和纵向运动，并通过旋转台4的旋转调整加工角度，调整范围大且灵活，技术成熟易实现；排线11能够随移动部件自由活动，并且不易被损坏，为现代自动化工业中成熟的技术方案。