专利名称：一种等离子与热喷涂复合修复装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及特种加工领域，特别地，涉及一种等离子与热喷涂复合修复金属涂层的装置。
背景技术：
工业生产中，很多大中型金属设备的部件在高温、重负荷条件下长期工作后容易出现点蚀性腐蚀剥落或是疲劳性的严重损坏，如果不更换发生损坏的金属部件，会严重影响设备的正常运行，反之，则会造成部件服役时间缩短，提前报废，增加了生产成本和停产的经济损失。现有的修复技术大多是通过堆焊、补焊、热喷涂及电镀等技术。但堆焊，补焊等修复方法，热影响区宽，变形大，工艺较复杂，难以保证焊后的性能。电镀法的镀层结合强度较低，耐磨性差，镀层的镀厚能力有限；热喷涂法适合大面积修复，但是涂层结合一般为机械结合，结合强度较低，长时间运行后依然容易受损剥落。一些修复技术比较好地克服了上述缺陷，例如:“金属热喷涂与粉末涂料静电喷涂复合涂层防腐工艺(专利申请号:200710070639.7) ”和“基于多次激光重熔的热喷涂梯度涂层加工方法(专利申请号:200710131168.6)”。前者采用一种金属热喷涂与粉末涂料静电喷涂复合涂层防腐工艺，首先对钢铁工件进行预处理后，4小时内进行金属热喷涂，金属层厚度达到40 120 μ m后，再进行粉末涂料静电喷涂，使粉末层厚度达到60 120 μ m ;然后送入烘箱加热固化，使复合涂层总厚度达到100 240 μ m。经该工艺处理后的复合涂层比普通的涂层来的更薄且耐腐蚀性更强，具有耐水、耐冲击、耐候、长效保护、防腐寿命长、外观光洁、环保清洁等特点；后者对热喷涂梯度涂层采用多次激光重熔方法进行复合加工，克服了在无激光重熔或一次激光重熔下梯度涂层的各个子涂层不能全都达到冶金结合、涂层中梯度结构会被破坏、梯度涂层中热喷涂片层组织不能消除等缺点。具体过程为首先对基体金属材料进行净 化及活化处理；然后在基体表面热喷涂第一种梯度材料，接着对第一梯度层进行一次激光重熔，使其和基体间形成冶金结合；随后再在激光重熔后的第一梯度层表面喷涂第二种梯度材料，并进行第二次激光重熔，使两梯度涂层间形成冶金结合；依次采用该方法，对所有的梯度涂层分别进行热喷涂/激光重熔加工。具有加工方法简单可靠，能满足涂层综合性能要求的特点。尽管这些修复技术都能够在金属基体表面制备均匀并且具备一定性能的涂层，但是上述技术和电刷镀技术都在制备涂层过程中产生热效应，所制备涂层具有较大的孔隙率和呈现残余拉应力状态，容易产生表面微裂纹导致结构金属部件的断裂和失效。航空涡轮盘密封装置、涡轮发动机叶片、冶金轧辊等部件工作在恶劣环境下，这些部件因微动磨损造成的发动机效率降低和高温高冲蚀导致的服役时间短，现有的上述技术制备涂层的耐磨、抗微动磨损性能无法满足工程恶劣环境的需要
实用新型内容
[0006]为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型提供一种基于等离子喷涂和热喷涂复合加工的修复装置，该装置具有等离子喷涂和热喷涂加工两种修复功能，对基体的热影响小、变形小、组织优良、修复后零件的综合机械性能高。本实用新型是以如下技术方案实现的:一种等离子喷涂和热喷涂复合加工的修复装置，其特征在于，所述等离子喷涂和热喷涂复合加工的修复装置包括:一个等离子控制柜，一个给等离子控制柜提供金属粉料的送粉器，一个给等离子控制柜供等离子气的气瓶，电源，一个安装在等离子控制柜上的喷枪，一个位于喷枪下方的工作台，所述工作台可以在水平和竖直方向上移动，一个热喷涂柜，所述工作台可以移动至所述热喷涂柜内，所述热喷涂柜可以在打开和密闭状态之间转换，当其为打开状态时，工作台可以移动至该热喷涂柜内，当工作台移动至该热喷涂柜内时，该热喷涂柜可以转变为密闭状态，从而对工作台上被修复的金属部件进行热喷涂处理。优选的，所述工作台安装有专用夹具，可以实现工作台上被修复的金属部件在喷涂过程中的回转。优选的，所述的等离子气是氩气。本实用新型的有益效果是:1.安全性、稳定性高:经该技术修复后，需要进行机械综合性能测试，一般会达到或高于新零件的整体性能，确保了修复后零件在运行过程中的稳定性和安全性。2.成本低廉:相对于重新购买新零件而言，修复的价格一般为新零件的1/3左右，大大降低成本，为企业减轻负担，因此该技术潜力很大。3.环保:整个修复、加工过程中不会产生任何有害物质，对环境没有任何污染。
图1是本实用新型实施例等离子与热喷涂复合修复装置。图2是本实用新型 中修复工艺的示意图。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本发明提出的具体装置的细节和工作情况。如图1所示，基于等离子喷涂和热喷涂复合加工的修复装置有一等离子控制柜3、给等离子控制柜3提供金属粉料的送粉器2、给等离子控制柜3供气的气瓶5和电源4，等离子控制柜3上安装有喷枪1，靠近喷枪I的下方安装一可移动的工作台11，工作台11可以在水平和竖直方向上移动，其可以移动至一热喷涂柜9内，该热喷涂柜9可以在打开和密闭状态之间转换，当其为打开状态时，工作台可以移动至该热喷涂柜9内，当工作台移动至该热喷涂柜9内时，该热喷涂柜9的门8、10可以转变为密闭状态，从而对工作台上的金属部件进行热喷涂处理。工作台安装有专用夹具7，可以实现部件在喷涂过程中的回转。通过控制装置6实现对热喷涂柜开闭、部件回转、等离子喷涂以及工作台移动的控制。如图2所示，该装置的修复工艺:当托轮零件受损后，首先进行损伤及失效原因分析，然后对受损部位进行清洗，同时选取与基体材料相匹配的修复材料，然后利用等离子喷涂系统对受损部位进行喷涂修复，在利用热喷涂柜进行激光重熔，最后按照原始零件要求进行机械加工整形，后续进行相应的性能检测和评价直至交付使用。具体过程如下:1、受损零件前处理[0018]I)清洗为除去表面油污，可以用汽油、酒精或丙酮等有机溶剂清洗待修复部件的受损部位及周边表面，必须等干燥后再进行等离子喷涂。2)喷砂及预热为活化基体表面，增强喷涂时的结合力，在喷涂之前必须对部件受损部位及周边部位进行喷砂处理。此外，为了减小喷涂后涂层的开裂倾向，在喷涂之前需要进行预热处理，一般预热到200 300°C。2、等离子喷涂修复使用氩气作为等离子气，经电离产生高温等离子体，将选择好的与基体材料相匹配的金属粉末材料加热熔化或熔融，通过喷枪喷射到零件受损部位表面，按照一定轨迹反复进行喷涂，直至受损部位修复。3、热喷涂重熔过程将等离子喷涂修复后的部件夹在工作台的专用夹具上，以一定的速度进行回转，同时打开热喷涂柜，将工作台移动至热喷涂柜内，待部件完全进入热喷涂柜内的喷涂区域后，将热喷涂柜调整为密闭状态，对热喷涂柜中的部件进行热喷涂重熔。4、机械加工整形过程机械加工整形过程可以在专用大型车床上进行，也可以自制简易车床。调整好加工工艺参数进行切削，直至满足零件工作需求。工作过程:将受损工件12安装在工作台11上，气瓶15中装有氩气作为等离子气，经等离子控制柜3、电源4电离产生高温等离子体，同时送粉器2输送与基体材料相匹配的金属粉末材料，通过喷枪I喷射到工作台1 1上的受损工件12的受损部位表面，数控系统6控制工作台11及装夹设备一起移动和旋转，按照一定轨迹反复进行喷涂，直至受损部位修复。将等离子喷涂修复后的部件夹在工作台的专用夹具上，以一定的速度进行回转，同时打开热喷涂柜，将工作台移动至热喷涂柜内，待部件完全进入热喷涂柜内的喷涂区域后，将热喷涂柜调整为密闭状态，对热喷涂柜中的部件进行热喷涂重熔。以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域技术人员而言，依据本实用新型的思想，在具体实现方式和应用范围上可以对其进行一定程度的改变，本说明书的内容不应理解为对本实用新型的限制。
权利要求1.一种等离子喷涂和热喷涂复合加工的修复装置，其特征在于，所述等离子喷涂和热喷涂复合加工的修复装置包括: 一个等离子控制柜，一个给等离子控制柜提供金属粉料的送粉器，一个给等离子控制柜供等离子气的气瓶，电源，一个安装在等离子控制柜上的喷枪，一个位于喷枪下方的工作台，所述工作台可以在水平和竖直方向上移动，一个热喷涂柜，所述工作台可以移动至所述热喷涂柜内，所述热喷涂柜可以在打开和密闭状态之间转换，当其为打开状态时，工作台可以移动至该热喷涂柜内，当工作台移动至该热喷涂柜内时，该热喷涂柜可以转变为密闭状态，从而对工作台上被修复的金属部件进行热喷涂处理。
2.如权利要求1所述的等离子喷涂和热喷涂复合加工的修复装置，其特征在于，所述工作台安装有专用夹具，可以实现工作台上被修复的金属部件在喷涂过程中的回转。
3.如权利要求1所述的等离子喷涂和热喷涂复合加工的修复装置，其特征在于，所述的等离子气是 氩气。
专利摘要本实用新型公开了一种等离子喷涂和热喷涂复合加工的修复装置，包括一等离子控制柜，给等离子控制柜提供金属粉料的送粉器，给等离子控制柜供等离子气的气瓶，电源，等离子控制柜上安装有喷枪，靠近喷枪的下方安装一可移动的工作台，工作台可以在水平和竖直方向上移动，其可以移动至一热喷涂柜内，该热喷涂柜可以在打开和密闭状态之间转换，当其为打开状态时，工作台可以移动至该热喷涂柜内，当工作台移动至该热喷涂柜内时，该热喷涂柜可以转变为密闭状态，从而对工作台上的金属部件进行热喷涂处理。所述工作台安装有专用夹具，可以实现部件在喷涂过程中的回转。
文档编号C23C4/12GK203096155SQ20132006220
公开日2013年7月31日 申请日期2013年1月31日 优先权日2013年1月31日
发明者陆国建, 李翀, 周宏宇 申请人:杭州五源科技实业有限公司