专利名称：一种等离子熔覆系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及材料加工领域，特别是涉及一种等离子熔覆系统。
背景技术：
随着现代工业的飞速发展，对机械产品的性能也越来越高，很多机械零部件需要在高温、高压、高速或高度自动化的条件下，长期稳定运行，因此，对制造该种机械零部件的材料提出了更高的要求。但是高性能的材料成本往往很高，在实际应用中，大部分零部件仅要求表面很薄的一层具有高的硬度、好的耐磨和耐蚀性即可。这种情况下，利用等离子熔覆技术，在高能量密度等离子束加热下，使零部件的表面薄层与根据需要加入的合金同时熔化，形成一定厚度的表面熔化层，快速凝固后，即能获取满足条件的零部件，减少了配置高性能的材料的成本。并且，该项技术还能应用于表面失效零件的修复。因此，等离子熔覆技术获得了迅猛发展。 现有技术中的等离子熔覆系统，包括等离子焊接电源、焊枪、送粉装置、水冷装置和机械夹具，在对零部件进行等离子熔覆时，所述等离子焊接电源为所述焊枪提供电流，所述送粉装置提供需要熔覆在所述零部件表面的合金粉末，工作人员使用所述机械夹具夹持待熔覆的零部件，通过焊枪产生电弧熔化合金粉末，对所述零部件进行熔覆。但是，发明人在本申请的研究过程中发现，通过所述现有技术中的等离子熔覆系统实现对零部件的熔覆时，需要各部分协调作业，通常需要多人共同操作，例如，需要人为手持焊枪、机械夹具，并同时操控送粉装置，耗费人力资源。而且，整个熔覆过程中的工艺参数较多，电流强度、离子气流量、熔覆速度、送粉速度等，都需要相互协调，操作相对复杂，可靠性低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种等离子熔覆系统，以解决现有技术在进行等离子熔覆时存在的，耗费人力资源、操作复杂、熔覆精度低的问题。具体实施方案如下本发明公开了一种等离子熔覆系统，包括焊枪，并且还包括控制器，用于接收输入操作和参数，所述输入参数包括控制焊枪运动的运动参数和控制熔覆电流的电流参数，所述输入操作至少包括送粉操作，并根据所述运动参数产生相应的运动控制指令，根据所述电流参数产生相应的电流控制指令，将接收的送粉操作转化为相应的送粉控制指令，其中所述运动参数至少包括熔覆时焊枪的升降速度参数、熔覆开始后焊枪的提升高度值，所述电流参数至少包括起弧电流值、起弧时间、上升时间、工作电流值、下降时间、收弧电流值、收弧时间；操作机，与所述控制器相连接，所述操作机用于夹持所述焊枪，并且依据所述控制器传输的所述运动控制指令执行相应的操作，以控制所述焊枪在熔覆过程中执行相应的运动；变位机，与所述控制器相连接，所述变位机用于放置待熔覆工件；
等离子弧电源，与所述控制器和焊枪相连接，所述等离子弧电源用于根据从所述控制器接收到的电流控制指令，为所述焊枪提供相应的电流；送粉装置，与所述控制器和所述焊枪相连接，用于在接收到所述控制器传输的送粉控制指令后，为所述焊枪送粉；水箱，与所述焊枪相连接，所述水箱用于为所述焊枪进行冷却。优选的，所述控制器包括触摸屏，用于接收输入操作和参数；处理器，用于将接收到的所述输入操作和参数转化为相应的控制指令，所述控制指令包括运动控制指令、电流控制指令和送粉控制指令。另外，所述控制器还包括 控制盒，用于接收输入操作，所述输入操作包括操作机输入操作、变位机输入操作和开始、暂停操作，所述操作机输入操作包括前、后运动操作，左、右运动操作和升、降运动操作，所述变位机输入操作包括转动和翻转操作；所述处理器与所述控制盒相连接，还用于将接收到的所述控制盒传输的所述输入操作转化为相应的控制指令，并传输至相应的操作机、变位机、等离子弧电源或送粉装置中，使其执行相应的操作。优选的,所述运动参数还包括摆动参数,所述摆动参数包括熔覆时焊枪的摆动速率值和摆动幅值。本发明公开的等离子熔覆系统，依靠控制器接收输入参数，并将所述输入参数转化为相应的运动控制指令和电流控制指令，分别控制操作机和等离子电源，以使操作机控制焊枪执行相应的运动，使等离子电源提供相应的电流。同时，由水箱为所述焊枪进行冷却，送粉装置为所述焊枪送粉。因此，根据预先设定运动参数和电流参数，就能控制焊枪的运动和电弧的电量，自动化程度较高，从而提高熔覆操作的便捷性和可靠性。
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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。图I为本发明实施例公开的一种等离子熔覆系统的实物图；图2为本发明实施例公开的一种等离子熔覆系统中触摸屏的界面示意图；图3为本发明实施例公开的一种等离子熔覆系统中电流参数的设置界面示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明提供了一种等离子熔覆系统，以解决现有技术在进行等离子熔覆时存在的，耗费人力资源、操作复杂、熔覆精度低的问题。参见图I所示的结构示意图，所述等离子熔覆系统包括控制器I、操作机2、变位机3、等离子弧电源4、送粉装置5，水箱6和焊枪7，其中，所述控制器1，用于接收输入操作和参数，所述输入参数包括控制焊枪运动的运动参数和控制熔覆电流的电流参数，所述输入操作至少包括送粉操作，并根据所述运动参数产生相应的运动控制指令，根据所述电流参数产生相应的电流控制指令，将接收的送粉操作转化为相应的送粉控制指令，其中所述运动参数至少包括熔覆时焊枪的升降速度参数、熔覆开始后焊枪的提升高度值，所述电流参数至少包括起弧电流值、起弧时间、上升时间、工作电流值、下降时间、收弧电流值、收弧时间以控制所述焊枪在熔覆过程中的运动和熔覆电流。在进行熔覆的过程中，初始时为了便于焊枪起弧，需要所述焊枪和待熔覆工件保持在较低的距离，但是，在熔覆过程中，为了避免送粉装置提供的粉末堵塞所述焊枪6的送 粉嘴，需要所述焊枪和待熔覆的工件保持15-20mm距离，因此需要在起弧后，迅速准确的抬升焊枪。在现有技术中，为了实现对所述焊枪的抬升，需要人为控制，本申请通过在所述控制器I输入运动参数，所述运动参数中至少包括升降速度和提升高度，对所述升降速度的设定，可以决定在熔覆操作开始多长时间后抬升所述焊枪，对所述提升高度值的设定，可以决定对所述焊枪抬升的高度，从而能够准确的控制焊枪的运动。另外，在所述电流参数中设定的起弧电流值和工作电流值有不同的作用。在进行等离子熔覆过程中，焊枪不容易起弧，因此需要首先通过维弧电流，使所述焊枪产生维弧，并使维弧的焰流接触工件，以维弧作为导体，成为焊枪和待熔覆工件的电流通路，在形成电流通路后，关闭维弧，产生主弧，即工作电流，以融化填充材料和部分待熔覆工件，完成熔覆。因此需要设定起弧电流值和收弧电流值，而上升时间，指的是需要将起弧电流转化为工作电流需要的时间。熔覆完成后，电弧灭掉的过程叫收弧。为了保障熔覆过程的安全性，需要设定收弧电流值，以及收弧需要的时间。另外，在进行熔覆时，需要为焊枪送粉，因此，所述控制器I需要在熔覆开始时，接收送粉操作，并将接收到的送粉操作转化为相应的送粉控制指令，以控制送粉装置5执行送粉操作。所述操作机2与所述控制器I相连接，在对工件进行熔覆时，所述操作机2用于夹持所述焊枪，并且依据所述控制器传输的所述运动控制指令执行相应的操作，以控制所述焊枪在熔覆过程中执行相应的运动。在实际应用中，为了使焊枪能够灵活的运动，一般选用三维操作机，能够实现焊枪X、Y、Z3个方向的运动，所述的三维操作机包含夹持焊枪的装置步进电机、滚珠丝杠和滚动导轨，其中，所述步进电机体积小、力矩大、低频特性好、运行噪音低，；所述滚珠丝杠为传动元件，具有高精度的优点，和所述驱动电机、滚动导轨相配合，能够实现高分辨率的驱动，从而能使所述焊枪准确的根据所述运动控制指令执行相应的操作。所述变位机3与所述控制器I相连接，所述变位机3用于放置待熔覆的工件。所述等离子弧电源4与所述控制器I和所述焊枪7相连接，在进行熔覆操作时，所述等离子弧电源4用于根据从所述控制器I中接收到的电流控制指令，为所述焊枪提供相应的电量，以完成熔覆。
所述送粉装置5，与所述控制器I和焊枪7相连接，在熔覆过程中，所述送粉装置4在接收到所述控制器传输的送粉控制指令后，为所述焊枪7送粉。所述送粉装置5通过送粉管，与所述焊枪7实现连接，通过气体的吹力作用，将粉送入所述焊枪7，所述焊枪7的送粉喷嘴将粉输出，在电弧作用下融化，以实现熔覆。所述水箱6与所述焊枪7相连接，用于为所述焊枪7进行冷却。在熔覆过程中，所述焊枪7的温度过高时，或在熔覆结束后，需要为所述焊枪7进行冷却。所述水箱6具有出水管和回水管，在对所述焊枪7进行冷却时，所述水箱6的出水管与所述焊枪7的进水管相连接，所述水箱6内的水流经所述焊枪6内部的水冷通道后，再通过所述焊枪7的出水管，从所述水箱6的回水管流回所述水箱6，从而由所述水箱6的出水管、回水管和所述焊枪7内的水冷通道形成回路，实现了对所述焊枪6的冷却。上述公开的等离子熔覆系统在对工件进行熔覆时，预先通过所述控制器I接收输入参数，并将所述输入参数转化为相应的运动控制指令、电流控制指令和送粉控制指令。所述操作机2接收到所述运动控制指令后，控制所述焊枪7执行相应的运动，所述变位机3固 定所述待熔覆工件，并且所述等离子弧电源4会根据所述电流控制指令，为所述焊枪7提供相应的电流。同时，所述水箱6为所述焊枪7进行冷却，所述送粉装置5在控制器I的控制下，为所述焊枪7送粉。因此，根据预先设定运动参数和电流参数，就能控制焊枪6的运动和电弧的电量，从而提高熔覆操作的便捷性和可靠性。其中，所述控制器I包括触摸屏和处理器，所述触摸屏的界面如图2所示，用于接收工作人员的输入操作和参数；图3所示为触摸屏中电流参数的设置界面，用于设置熔覆过程中的电流参数。所述处理器，用于将接收到的所述输入操作和参数转化为相应的控制指令，所述控制指令包括运动控制指令、电流控制指令和送粉控制指令。具体来说，将运动参数转化为相应的运动控制指令，将所述电流参数转化为电流控制指令，将接收到的送粉操作转化为送粉控制指令，从而控制熔覆过程中焊枪6的运动情况和熔覆的电流变化。所述处理器一般可以采用可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller, PLC),当然也可以采用其他形式的处理器，本发明不做限定。另外，所述控制器I还可以包括控制盒，所述控制盒用于接收输入操作，所述输入操作包括操作机输入操作、变位机输入操作和开始、暂停操作，所述操作机输入操作包括前、后运动操作，左、右运动操作或升、降运动操作，所述变位机输入操作包括转动或翻转操作；这种情况下，所述处理器与所述控制盒相连接，还用于将接收到的所述控制盒传输的所述输入操作转化为相应的控制指令，并传输至相应的操作机、变位机、等离子弧电源或送粉装置中，使其执行相应的操作。例如，在接收到操作机输入操作，转化为相应的操作机控制指令，并传输至操作机2，由所述操作机2执行相应的前后、左右或升降的运动，从而调整所述操作机2上夹持的焊枪的位置；在接收到所述变位机机输入操作后，将其转化为相应的变位机控制指令，并传输至变位机3，由所述变位机3根据所述变位机控制指令执行相应的转动操作或翻转操作，以调整待熔覆工件的位置；在接收到开始或暂停操作时，所述处理器将其转化为相应的开始控制指令或暂停控制指令，并将其传输至等离子弧电源4，控制等离子弧电源的维弧和主弧的开启和关闭。另外，所述控制盒中还可以接收对送粉装置的输入操作，所述处理器在接收到开始或暂停操作后，转化为相应的开始送粉指令或结束送粉指令，并传输至送粉装置，从而控制送粉装置执行开始送粉的操作或结束送粉的操作。在熔覆过程中，首先利用控制盒控制操作机2的运动，调整焊枪7的位置，利用变位机3的转动和翻转功能调整工件的位置，待准备就绪时，通过控制盒控制等离子弧电源执行开启操作，及送粉装置开始送粉操作，进行等离子熔覆。在熔覆时可能会因各种原因出现故障，这种情况下，所述控制盒接收工作人员的输入的暂停操作，并由所述处理器将所述暂停操作转化为相应的暂停指令，并将所述暂停指令传输至所述操作机2、等离子弧电源4和送粉装置5，以暂停熔覆操作。另外，考虑到待熔覆的工件有可能横截面积较大，这种情况下，通过所述控制器I的触摸屏，输入的运动参数还包括摆动参数，所述摆动参数包括熔覆时焊枪的摆动速率值和摆动幅值。所述处理器会将所述摆动参数转化为相应的摆动指令，并将所述摆动指令传输至所述操作机2，以使所述操作机2控制夹持的焊枪执行相应的摆动运动，从而能够充分对工件实现熔覆。 本发明所公开的等离子熔覆系统，包括焊枪、控制器、操作机、变位机、等离子弧电源、送粉装置和水箱。通过依靠控制器接收输入参数，并将所述输入参数转化为相应的运动控制指令和电流控制指令，分别控制操作机和等离子电源，以使操作机控制焊枪执行相应的运动，使等离子电源提供相应的电流。同时，由水箱为所述焊枪进行冷却，送粉装置为所述焊枪送粉。因此，根据预先设定运动参数和电流参数，就能控制焊枪的运动和电弧的电量，从而提高熔覆操作的便捷性和可靠性。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求
1.一种等离子熔覆系统，包括焊枪，其特征在于，包括 控制器，用于接收输入操作和参数，所述输入参数包括控制焊枪运动的运动参数和控制熔覆电流的电流参数，所述输入操作至少包括送粉操作，并根据所述运动参数产生相应的运动控制指令，根据所述电流参数产生相应的电流控制指令，将接收的送粉操作转化为相应的送粉控制指令，其中所述运动参数至少包括熔覆时焊枪的升降速度参数、熔覆开始后焊枪的提升高度值，所述电流参数至少包括起弧电流值、起弧时间、上升时间、工作电流值、下降时间、收弧电流值、收弧时间； 操作机，与所述控制器相连接，所述操作机用于夹持所述焊枪，并且依据所述控制器传输的所述运动控制指令执行相应的操作，以控制所述焊枪在熔覆过程中执行相应的运动；变位机，与所述控制器相连接，所述变位机用于放置待熔覆工件； 等离子弧电源，与所述控制器和焊枪相连接，所述等离子弧电源用于根据从所述控制器接收到的电流控制指令，为所述焊枪提供相应的电流； 送粉装置，与所述控制器和所述焊枪相连接，用于在接收到所述控制器传输的送粉控制指令后，为所述焊枪送粉； 水箱，与所述焊枪相连接，所述水箱用于为所述焊枪进行冷却。
2.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述控制器包括 触摸屏，用于接收输入操作和参数； 处理器，用于将接收到的所述输入操作和参数转化为相应的控制指令，所述控制指令包括运动控制指令、电流控制指令和送粉控制指令。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述控制器还包括 控制盒，用于接收输入操作，所述输入操作包括操作机输入操作、变位机输入操作和开始、暂停操作，所述操作机输入操作包括前、后运动操作，左、右运动操作或升、降运动操作，所述变位机输入操作包括转动或翻转操作； 所述处理器与所述控制盒相连接，还用于将接收到的所述控制盒传输的所述输入操作转化为相应的控制指令，并传输至相应的操作机、变位机、等离子弧电源或送粉装置中，使其执行相应的操作。
4.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述运动参数还包括摆动参数，所述摆动参数包括熔覆时焊枪的摆动速率值和摆动幅值。
全文摘要
本发明涉及材料加工领域，公开了一种等离子熔覆系统，包括焊枪、控制器、操作机、等离子弧电源、送粉装置和水箱。通过依靠控制器接收输入参数，并将所述输入参数转化为相应的运动控制指令和电流控制指令，分别控制操作机和等离子电源，以使操作机控制焊枪执行相应的运动，使等离子电源输出相应的电流。同时，由水箱为所述焊枪进行冷却，送粉装置为所述焊枪送粉。因此，根据预先设定运动参数和电流参数，就能控制焊枪的运动和电弧的能量，从而提高了等离子熔覆过程中的自动化程度，减少了人力，提高了熔覆操作的便捷性和可靠性。
文档编号C23C24/10GK102925891SQ201210448338
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月9日 优先权日2012年11月9日
发明者吕耀辉, 刘玉欣, 徐富家, 舒凤远, 徐滨士 申请人:中国人民解放军装甲兵工程学院