用于平面类阀门密封面的激光表面强化加工设备及其加工方法技术

本发明专利技术公开了一种用于平面类阀门密封面的激光表面强化加工设备，其特征在于包括控制柜、送粉装置和激光加工装置，控制柜内设置有控制器，激光加工装置具有立柱，立柱上套装有全方位转动的摇臂，摇臂上设有水平移动的第一滑台，在第一滑台上安装有竖直移动的第二滑台，第二滑台上设有激光头和送粉头，送粉头与送粉装置连接，摇臂在立柱上上下移动，与第二滑台的竖直移动构成双Z轴结构，在立柱的周围设有加工工位。本发明专利技术中采用了双Z轴结构，对于调节加工件的加工位置具有很高的精确度，其加工过程和准备过程互不干涉，因而具有加工精度高、加工层的质量得到良好的控制，而且操作方便简单的优点。本发明专利技术还公开了一种加工方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种激光表面强化加工的设备，特别是对于平面类阀门密封面进行激光熔覆或者淬火的设备。
技术介绍
激光表面强化技术是通过激光与材料的相互作用使材料表面发生所希望的物理化学变化。当高功率密度聚焦激光束作用于金属表面时，金属表面吸收激光能量并以极高的加热速度（可以高达1010K/s）被加热、熔化乃至气化。由于热效应只是集中在材料表面很薄的局部区域内，因此在被加热的表层与金属基体之间将形成极高的温度梯度。当激光停止作用时，金属的良好导热性将导致表面以高达104-108K/s的速度冷却。激光表面处理具有加热冷却速度快、性能高及处理效率高等优点，其中以激光淬火和激光熔覆为代表。激光淬火时冷却速度远远超过常规淬火冷却速度，可使奥氏体晶粒内部形成的亚结构在冷却时来不及回复及再结晶，由于激光处理时的冷速极快，从而可获得超细的隐针马氏体结构，其组织性能均得到很大的改善，可显著提高强韧性，与传统的淬火工艺相比，具有硬度高、变形小、可实现表面薄层和局部淬火、不影响基材的机械性能等特点。激光熔覆是以激光束为热源在零件表面熔接一层成分和性能完全不同于基体而又与基体具有冶金结合的合金表层，以提高表面的耐磨抗蚀性能。激光熔覆要求基体材料仅表面一极薄层熔化，以保证熔覆材料最大限度地不被熔化的基体材料所稀释，这样合金熔覆层基本保持其原有成分和性质不变。阀门是在流体系统中，用来控制流体方向、压力、流量的装置，其产品广泛应用于石油、化工、电力、冶金、煤炭、环保、食品医药、国防军工、市政民用和农田水利等国民经济各个领域，是通用机械的重要组成部分。尤其在严苛工况下，对阀门密封面的耐高温、耐腐蚀、耐磨损性能提出了极高的要求。平面类阀门的密封面主要包各类阀座、平行闸阀密封面、楔形闸阀密封面。闸阀的按密封面配置可分为楔式闸板式闸阀和平行闸板式闸阀,楔式闸板式闸阀又可分为：单闸极式、双闸板式和弹性闸板式；平行闸板式闸阀可分为单闸板式和双闸板式。不管是哪一种形式的闸阀，其密封面形状都是由两个同心圆构成的圆形密封环，密封环的宽度根据通径的不同而不同，尺寸一般在5-50mm。传统上这类阀门硬密封面采用热喷涂，电弧堆焊，等离子堆焊和超音速冷喷涂等工艺。前三种表面改性技术均需用火焰，电弧，等离子体作为热源，它们共同的缺点是：能耗大、易变形、易开裂、稀释率大。超音速冷喷涂技术运转成本高，装置复杂，生产效率低,且由于没有形成冶金结合层容易剥落。传统的手工堆焊和等离子堆焊工艺一般采用沿着密封圆环的径向摆弧堆焊，在径向一次性完成密封环宽度方向的堆焊，同时配合转台的转动完成对密封面的整体堆焊，这种堆焊方式在密封环焊接的第一道和焊接最后一道由于加工时前后时间上差异较大，导致工件和焊接涂层温度变化不一致，非常容易导致涂层的开裂，对与形状较大的工件（DN200以上）在堆焊时风险很大，尤其是在进行硬度要求大于HRC45的高硬度合金堆焊时涂层开裂的风险更大，所以传统的加工方式一般用于低硬度合金的堆焊。激光强化是近几年发展起来的一种新工艺，由于其具有很好的工艺控制特性可以实现熔覆、淬火过程的全自动化控制，解决传统工艺存在的问题。但是其设备价格昂贵，强化成本很高，受到价格成本、熔覆工艺材料的限制，激光强化技术还不能进行产业化应用，开发一种平面类阀门的密封面激光表面强化的专用设备以降低使用阀门密封面激光强化成本，实现在平面类阀门的密封面低成本的可批量化、产业化应用，有十分重要的意义。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
存在的不足，本专利技术要解决的技术问题是提供一种能够对平面类阀门密封面进行激光表面强化的平面类阀门密封面的激光表面强化加工设备。为此，本专利技术是采用如下技术方案来实现的：一种用于平面类阀门密封面的激光表面强化加工设备，其特征在于包括控制柜、送粉装置和激光加工装置，所述控制柜内设置有控制器，所述激光加工装置具有立柱，所述立柱上套装有全方位转动的摇臂，所述摇臂上设有水平移动的第一滑台，在所述第一滑台上安装有竖直移动的第二滑台，所述第二滑台上设有激光头和送粉头，所述送粉头与所述送粉装置连接，所述摇臂在立柱上上下移动，与第二滑台的移动方向平行构成双Z轴结构，在所述立柱的周围设有加工工位。所述摇臂上设有第一电机，所述第一滑台由所述第一电机驱动，所述第一电机与所述控制器连接。所述在第一滑台上安装第二电机，所述第二滑台由第二电机驱动，所述第二电机与所述控制器连接。所述立柱上设有摇臂升降丝杆，所述摇臂升降丝杆与所述摇臂螺接，且所述摇臂升降丝杆与安装在所述立柱上的第三电机连接，所述第三电机与所述控制器连接。所述摇臂在所述立柱上的套装部位与一驱动装置传动连接，使得摇臂绕着所述立柱旋转，所述驱动装置与所述控制器连接。所述加工工位采用数控旋转工作台，所述数控旋转工作台与所述的控制器连接，所述加工工位可以有1-4个，分布在所述的立柱周围，通过旋转摇臂实现多工位加工。所述控制器包括电脑、运动控制卡、电机驱动器，所述电脑中安装有运动控制软件，所述运动控制软件通过运动控制卡和电机驱动器对各个电机控制，实现所述数控旋转工作台、所述的第一滑台和所述的第二滑台同步运行。一种采用上述加工设备的平面阀门类密封面的激光表面强化方法，将需要加工的平面类阀门工件固定在加工工位上，并在运动控制软件中选择与准备加工的平面类阀门工件相对应的加工模型，而后将开启激光头使其发出可见指示光，通过移动所述的第一滑台和第二滑台，调整焦距，将可见指示光的焦点对准平面类阀门工件的中心点，然后在所述运动控制软件中选择的加工模型上设定加工起始点参数、加工结束点的参数和螺距，加工开始后，控制器控制各个电机将激光焦点移动到设定的加工起始点后开启激光和送粉器，同时控制第一滑台电机、数控旋转工作台，其激光焦点在工件表面的轨迹以等速阿基米德螺旋线运动，当所述激光头的焦点移动到加工结束点时，便加工结束。所述的等速阿基米德螺旋线上的所述加工起始点的参数为加工起始点所在的圆的半径，所述加工结束点的参数为加工结束点所在的圆半径。所述加工起始点的参数和所述加工结束点的参数，可以通过移动电机以手动示教方式输入。本专利技术的这种结构，其摇臂和第二滑台的上下升降采用了双Z轴结构，对于调节加工件的加工位置具有很高的精确度，同时由于所有执行件均通过控制器集中控制，具有结构紧凑、联合控制的特点，其加工过程和准备过程互不干涉，因而具有加工精度高、加工层的质量得到良好的控制，而且操作方便简单的优点。其采用的上述加工方法，采用激光作为热源的堆焊方式，与上述传统的堆焊工艺相比，能量的输出和加热的范围具有良好的可控性，非常容易实现自动化加工，其加工轨迹为阿基米德螺旋线，等距等速，受热均匀，热应力均匀，熔覆后的表面不易开裂。附图说明图1为本专利技术的整体结构图；图2为本专利技术激光加工装置的结构图；图3为本专利技术放置工位变位器时激光加工装置的结构图；图4为本专利技术激光加工装置的正面结构图。具体实施方式参照附图，这种用于平面类阀门密封面的激光表面强化加工设备，包括控制柜17、送粉装置18和激光加工装置19，所述控制柜17内设置有控制器，所述激光加工装置19具有立柱，所述立柱1上通过轴套10套装有全方位转动的摇臂4，其中摇臂4可以手动转动，也可以电动转动；手动转动时，是摇臂4的套装部位的轴套10上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于平面类阀门密封面的激光表面强化加工设备，其特征在于包括控制柜、送粉装置和激光加工装置，所述控制柜内设置有控制器，所述激光加工装置具有立柱，所述立柱上套装有全方位转动的摇臂，所述摇臂上设有水平移动的第一滑台，在所述第一滑台上安装有竖直移动的第二滑台，所述第二滑台上设有激光头和送粉头，所述送粉头与所述送粉装置连接，所述摇臂在立柱上上下移动，与第二滑台的移动方向平行构成双Z轴结构，在所述立柱的周围设有加工工位。

【技术特征摘要】
1.一种用于平面类阀门密封面的激光表面强化加工设备，其特征在于包括控制柜、送粉装置和激光加工装置，所述控制柜内设置有控制器，所述激光加工装置具有立柱，所述立柱上套装有全方位转动的摇臂，所述摇臂上设有水平移动的第一滑台，在所述第一滑台上安装有竖直移动的第二滑台，所述第二滑台上设有激光头和送粉头，所述送粉头与所述送粉装置连接，所述摇臂在立柱上上下移动，与第二滑台的移动方向平行构成双Z轴结构，在所述立柱的周围设有加工工位。2.根据权利要求1所述的用于平面类阀门密封面的激光表面强化加工设备，其特征在于所述摇臂上设有第一电机，所述第一滑台由所述第一电机驱动，所述第一电机与所述控制器连接。3.根据权利要求1所述的平用于平面类阀门密封面的激光表面强化加工设备，其特征在于所述在第一滑台上安装第二电机，所述第二滑台由第二电机驱动，所述第二电机与所述控制器连接。4.根据权利要求1所述的用于平面类阀门密封面的激光表面强化加工设备，其特征在于所述立柱上设有摇臂升降丝杆，所述摇臂升降丝杆与所述摇臂螺接，且所述摇臂升降丝杆与安装在所述立柱上的第三电机连接，所述第三电机与所述控制器连接。5.根据权利要求1所述的用于平面类阀门密封面的激光表面强化加工设备，其特征在于所述摇臂在所述立柱上的套装部位与一驱动装置传动连接，使得摇臂绕着所述立柱旋转，所述驱动装置与所述控制器连接。6.根据权利要求1所述的用于平面类阀门密封面的激光表面强化加工设备，其特征在于所述加工工位采用数控旋转工作台，所述数控旋转工作台与所述的控制器连接，所述加工工位可以有1-4个，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴旭浩，徐昶，吴斌，陈开宇，杨明烨，
申请(专利权)人：浙江久恒光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33