一种等离子连续改性熔覆装置及操作方法与流程

本发明涉及一种等离子熔覆装置及操作方法，尤其涉及一种等离子连续改性熔覆装置及操作方法。

背景技术：

腐蚀和磨损是造成工程机械零件产生失效的重要原因，给机械制造、矿山及冶金等行业带来巨大的经济损失。随着科学技术的进步，在对零部件传统性能要求的基础上，提出了更高的性能要求，如在高温、高压、高速等恶劣环境下长期稳定工作。等离子表面改性技术，包括熔覆、喷涂及淬火等技术，以其设备投入低、易维护及高效低耗等优点而被广泛采用。等离子熔覆是以联合型或转移型等离子弧为热源，以焊丝或者合金粉末作为填充金属，在工件表面形成一层具有特殊物理、化学或力学性能的材料，使零件表面获得特殊的性能，如耐磨、耐蚀性、耐疲劳及耐高温等性能等。

由于等离子熔覆层的熔化和凝固较快，涂层组织远离平衡态，容易产生较大的拉应力，加之涂层多含硬质相韧性差而产生裂纹，制约了等离子熔覆技术的应用推广。因此，国内外学者针对降低等离子熔覆层开裂问题做了大量尝试。结果表明，在热应力影响下裂纹易在基体与熔覆层结合处形成。熔覆过程中，涂层组织中形成夹杂和气孔，在热应力的作用下加速了裂纹的产生，且容易扩展至整个涂层。目前，控制裂纹的主要措施有，合理搭配粉末体系、优化工艺参数、基体预热和后热、加入不锈钢网以及震动方式细化晶粒等。其中，在熔覆基础上附加等离子热处理，即对基体预热和后热处理具有明显的降低裂纹作用。

然而，目前预热和后热处理与熔覆过程缺乏连续性，即预热和后热与等离子熔覆有时间间隔，从而降低了热处理效果，急需一项多束等离子连续复合改性技术。

技术实现要素：

为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种等离子连续改性熔覆装置及操作方法。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种等离子连续改性熔覆装置，包括后热等离子枪体，后热等离子枪体连接在紧固器上，紧固器上还连接有等离子熔覆设备，等离子熔覆设备中安装有等离子熔覆枪体；紧固器上还连接有预热等离子枪体，预热等离子枪体与后热等离子枪体关于等离子熔覆枪体对称。

进一步地，后热等离子枪体包括下枪体和上枪体，下枪体和上枪体之间通过绝缘板直接连接并绝缘，下枪体的前端为一号喷嘴；后热等离子枪体的内部设置有一号钨极，一号钨极通过定位座固定在后热等离子枪体中；后热等离子枪体的侧面连通有冷却管和进气管，冷却管和进气管的上部均固定在轴体中；后热等离子枪体的后端包裹有后盖。

进一步地，等离子熔覆枪体的顶端为防护罩，防护罩的下端固定有连接板，连接板上连接有二号钨极，连接板的下端固定有固定板，固定板和主枪体分别用螺钉固定在绝缘块的上端和下端，主枪体的内部开设冷却水道，冷却水道的下部螺纹连接有喷头，喷头与冷却水道之间通过密封圈进行密封；主枪体的内壁上螺纹安装有送粉罩，送粉罩与冷却水道之间预留有一条送粉通道；主枪体的底部为二号喷嘴。

进一步地，冷却管包括入水段和冷却段，入水段穿过后热等离子枪体的侧壁并连通外部，冷却段埋在后热等离子枪体中并包裹在一号钨极的四周。

进一步地，冷却管包括一号冷却管和二号冷却管，一号冷却管的冷却段位于上枪体中，二号冷却管的冷却段位于下枪体中。

进一步地，冷却水道包裹在二号钨极的四周。

进一步地，预热等离子枪体的内部结构与后热等离子枪体的内部结构相同。

等离子连续改性熔覆装置的操作方法，方法的步骤为：

a、启动预热等离子枪体，对工件进行预热，以降低熔覆过程中的温度梯度；

b、启动等离子熔覆枪体对预热后的工件进行表面熔覆，形成所需涂层；

c、启动后热等离子枪体对涂层进行加热，减缓冷却速度，以降低涂层在冷却过程中的热应力；

d、涂层在高温下完成成型和冷却，等离子熔覆完成。

本发明实现了涂层成型过程和热处理过程的同步，提高了涂层所需的成型质量和使用性能。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为后热等离子枪体的内部结构示意图。

图3为等离子熔覆枪体的内部结构示意图。

图中：1、后热等离子枪体；2、紧固器；3、等离子熔覆设备；4、等离子熔覆枪体；5、预热等离子枪体；6、轴体；11、一号喷嘴；12、下枪体；13、绝缘板；14、上枪体；15、定位座；16、一号钨极；17、后盖；18、冷却管；19、进气管；41、防护罩；42、连接板；43、固定板；44、绝缘块；45、主枪体；46、二号钨极；47、冷却水道；48、喷头；49、密封圈；410、送粉罩；411、二号喷嘴。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1所示的一种等离子连续改性熔覆装置，包括后热等离子枪体1，后热等离子枪体1固定在紧固器2上，紧固器2上还固定有等离子熔覆设备3，等离子熔覆设备3中安装有等离子熔覆枪体4；紧固器2上还固定有预热等离子枪体5，预热等离子枪体5与后热等离子枪体1关于等离子熔覆枪体4对称，后热等离子枪体1和预热等离子枪体5可灵活的调整水平、垂直位置。

如图2所示，后热等离子枪体1包括下枪体12和上枪体14，下枪体12和上枪体14之间通过绝缘板13直接连接并绝缘，下枪体12的前端为一号喷嘴11；后热等离子枪体1的内部设置有一号钨极16，一号钨极16通过定位座15固定在后热等离子枪体1中，一号钨极16和一号喷嘴11之间产生等离子炬，能够对工件进行加热；后热等离子枪体1的后端包裹有后盖17；

后热等离子枪体1的侧面连通有冷却管18和进气管19，冷却管18和进气管19的上部均固定在轴体6中，冷却管18包括入水段和冷却段，入水段穿过后热等离子枪体1的侧壁并连通外部，冷却段埋在后热等离子枪体1中并包裹在一号钨极16的四周；冷却管18包括一号冷却管和二号冷却管，一号冷却管的冷却段位于上枪体14中，二号冷却管的冷却段位于下枪体12中，上枪体14和下枪体12分别通过两根冷却管进行循环冷却。

预热等离子枪体5的内部结构与后热等离子枪体1的内部结构相同。

如图3所示，等离子熔覆枪体4的顶端为防护罩41，防护罩41的下端固定有连接板42，连接板42上连接有二号钨极46，连接板42的下端固定有固定板43，固定板43和主枪体45作为两极分别用螺钉固定在绝缘块44的上端和下端，主枪体45的内部开设冷却水道47，冷却水道47包裹在二号钨极46的四周，冷却水道47的下部螺纹连接有喷头48，喷头48与冷却水道47之间通过密封圈49进行密封，防止冷却水渗漏；主枪体45的内壁上螺纹安装有送粉罩410，送粉罩410与冷却水道47之间预留有一条送粉通道，金属粉末沿送粉罩410内壁送至二号喷嘴411底部，用等离子炬外焰加热；主枪体45的底部为二号喷嘴411。

等离子连续改性熔覆装置的操作方法，方法的步骤为：

a、启动预热等离子枪体，对工件进行预热，以降低熔覆过程中的温度梯度；

b、启动等离子熔覆枪体对预热后的工件进行表面熔覆，形成所需涂层；

c、启动后热等离子枪体对涂层进行加热，减缓冷却速度，以降低涂层在冷却过程中的热应力；

d、涂层在高温下完成成型和冷却，等离子熔覆完成。

本发明采用多束等离子连续改性技术，通过等离子枪对工件的预热和后热处理，降低了熔覆前后涂层的温度梯度，减少了涂层的缺陷和开裂倾向。并且本发明通过优化等离子熔覆枪体的结构，减少了枪体尺寸，便于三个等离子枪体的布局设计，使熔覆过程和前、后热处理同时进行。本发明实现了涂层成型过程和热处理过程的同步，提高了涂层所需的成型质量和使用性能。

上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。