一种机械振动辅助感应熔覆层的设备制造技术

本实用新型专利技术为一种机械振动辅助感应熔覆层的设备。其包括控制台、电源、红外测温仪、水冷系统、工作台、夹具、工件、感应线圈、振动电机，所述控制台与红外测温仪和电源相连，所述电源与感应线圈和夹具内的电机相连，所述水冷系统与感应线圈相连，所述工件在加热时放在感应线圈内，所述工作台上设有导轨夹具，可在工作台上移动，所述工作台的下部装有振动电机。通过在感应熔覆过程中加入机械振动，枝晶在生成的过程中被打碎细化，熔覆层组织得到明显的细化，气孔消失，组织变为等轴晶及细小针状枝晶，消除了熔覆层的残余应力，强化了熔覆层的综合性能，优化了感应熔覆工艺。本设备具有操作简单的优点，而且成本较低。

Mechanical vibration assisted induction cladding equipment

【技术实现步骤摘要】
一种机械振动辅助感应熔覆层的设备
本技术涉及一种机械振动辅助感应熔覆层的设备，属于特种加工
,可应用于轴类零件的增材制造。
技术介绍
感应熔覆是指利用感应线圈的电磁感应涡流产生的热量，在一种廉价的基体上涂覆一层高性能材料的方法，使基体获得高的物理、化学性能，可以用较低的价格提高材料的耐磨性、耐腐蚀性等优良性能。目前常用的熔覆方法有激光熔覆、氧-乙炔焰熔覆、感应熔覆和等离子熔覆等，其中，感应熔覆具有明显的优点：加热速度快，热效率高；涂层与基体结合强度高，没有夹渣；便于实现机械化和自动化，且产品质量稳定；不燃烧气体，基本不污染环境；工作环境好且成本低，其成本是同等厚度下电镀成本的1/2—2/3，激光熔覆成本的1/5。熔覆层的表面质量是影响整体材料性能的关键也是研究的重点，土耳其学者Kocatepe和葡萄牙学者G.Chirita分别利用影像分析和晶相分析技术研究了低频振动(振频15～41.7Hz，振幅0.125～0.5mm)对合金LM6和LM25凝固孔隙率的影响以及LM25和LM6合金的空隙分布，发现振动充型凝固后的晶粒粒度得到细化且合金的孔隙率明显降低，气孔的数量随着振动强度的増加而减少。近年来国内外的学者做了大量的振动细晶实验研究工作，实验结果表明在液态金属材料的充型结晶阶段施加适度的振动场，利用此外力场对充型液态金属拉伸、压缩，通过这种方式破坏枝晶偏析，使合金组织得到均匀分布的细化晶相组织。中国专利CN201310214376.8“一种超声冲击强化激光熔覆层的装置的工作方法”提到用超声冲击激光熔覆层的装置，有效提高了熔覆层的表面质量，超声振动相比于机械振动虽然振动频率高，但消耗的能量也大，设备复杂，加入机械振动具有价格低廉的优点，在感应熔覆中具有更好的应用价值。
技术实现思路
为了提高感应熔覆表面质量，本技术提供一种机械振动辅助感应熔覆层的设备，利用机械振动细化晶体组织的作用，来减少气孔缺陷和微观裂纹，消除残余应力。本技术采用如下技术方案：一种机械振动辅助感应熔覆层的装置，其包括控制台、电源、红外测温仪、水冷系统、工作台、夹具、工件、感应线圈、振动电机，所述控制台与红外测温仪和电源相连，所述电源与感应线圈和夹具内的电机相连，所述水冷系统与感应线圈相连，所述工件在加热时放在感应线圈内，所述工作台上设有导轨夹具，可在工作台上移动，所述工作台的下部装有振动电机。包括如下步骤：(1)将高性能的粉末材料放入搅拌容器内，加入适量的水和水玻璃，搅拌均匀，涂覆到工件上，并烘干，然后包裹一层保护套；(2)启动水冷循环系统；(3)通过控制台，移动夹具固定工件；(4)开启感应熔覆的电源，通过控制台设定感应加热所需功率和频率，设定工件转速后并启动电机，让工件以一定速度旋转，然后开始加热；(5)待加热即将完成时开启振动电机。优选地，采用可编程式控制台，可以实现对电源功率，工件转速的精确控制。优选地，右侧夹具内设有电机，可通过控制台设定转速，下侧设有导轨，可实现左右移动。本技术专利具有如下有益效果：(1)本技术可显著提高熔覆层表面质量，加入振动后，枝晶在生成的过程中被打碎细化，涂层组织得到明显的细化，气孔消失，组织变为等轴晶及细小针状枝晶。(2)采用一定的速度，使工件匀速转动，减小了熔融态金属受重力坠滴流淌的现象，提高了成形表面与基体间的同轴度和表面粗糙度。(3)加入机械振动后，消除了熔覆层的残余应力，进而减少了微观裂纹的出现，提高了工件的综合使用性能。(4)本方法具有操作简单，成本低，适用范围广的优点。附图说明图1机械振动辅助感应熔覆的示意图其中：1-控制台，2-电源，3-红外测温仪，4-水冷系统，5-工作台，6-夹具，7-工件，8-感应线圈，9-振动电机具体实施方式下面结合附图对本技术的具体实施方式加以说明。机械振动辅助感应熔覆层装置由控制台1，电源2，红外测温仪3，水冷系统4，工作台5，夹具6，工件7，感应线圈8，振动电机9组成，如图1所示。通过红外测温仪3可以测定感应线圈的温度，采集数据后输入控制台1内，和输入的温度值比较进而控制电源功率，以实现对工件7的精准加工。机械振动辅助感应熔覆层具体步骤如下：(1)将高性能的粉末材料放入搅拌容器内，加入适量的水和水玻璃，搅拌均匀，涂覆到工件上，并烘干，然后包裹一层保护套；(2)启动水冷循环系统；(3)通过控制台，移动夹具固定工件；(4)开启感应熔覆的电源，通过控制台设定感应加热所需功率和频率，设定工件转速后并启动电机，让工件以一定速度旋转，然后开始加热；(5)待加热即将完成时开启振动电机。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机械振动辅助感应熔覆层的设备，主要包括控制台、电源、红外测温仪、水冷系统、工作台、夹具、工件、感应线圈、振动电机，所述控制台与红外测温仪和电源相连，所述电源与感应线圈和夹具内的电机相连，所述水冷系统与感应线圈相连，所述工件在加热时放在感应线圈内，所述工作台上设有导轨，夹具可在工作台上移动，所述工作台的下部装有振动电机。/n

【技术特征摘要】
1.一种机械振动辅助感应熔覆层的设备，主要包括控制台、电源、红外测温仪、水冷系统、工作台、夹具、工件、感应线圈、振动电机，所述控制台与红外测温仪和电源相连，所述电源与感应线圈和夹具内的电机相连，所述水冷系统与感应线圈相连，所述工件在加热时放在感应线圈内，所述工作台上设有导轨，夹具可在工作台上移动，所述工作台的下部装有振动电机。


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【专利技术属性】
技术研发人员：王凯，陈韶新，王显宇，王烨轩，纪辛宁，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：新型
国别省市：山东;37