本发明专利技术公开一种制备涂层的装置及工艺，涉及制备涂层领域。该制备涂层的装置及工艺，包括底座，所述底座的上表面装配有第一传动组件，且通过第一传动组件传动连接有安装板，所述安装板的上表面装配有第二传动组件，且通过第二传动组件装配有工作台；所述工作台的上表面装配有焊枪枪杆，且所述焊枪枪杆装配有焊枪挤压头；所述底座上表面装配有驱动组件，驱动组件传动连接有工件，且所述焊枪挤压头与工件接触并挤压工件表面。该制备涂层的装置及工艺，主轴本体转速、焊枪运动轨迹、粉末喷头开闭等都由数控编程控制，具有喷涂精度高、易于分层制造，生产效率、适应性和经济效益高等特点。适应性和经济效益高等特点。
【技术实现步骤摘要】
一种制备涂层的装置及工艺
[0001]本专利技术涉及制备涂层
，具体为一种制备涂层的装置及工艺。
技术介绍
[0002]利用粉末冶金方式制备涂层，目前主要有激光熔覆、加热熔覆、等离子喷涂、金属粉末3D打印等。
[0003]但是上述技术得到的涂层表面一般都较粗糙，光洁度差，硬化层薄且不均匀，在融覆层和基体之间很容易引起开裂，融覆层内部也会出现气孔和裂纹，同时设备也比较昂贵。摩擦加热为局部加热，热影响区显微组织变化小，工件不易变形，操作过程方便实现机械化、自动化、能耗低、功效高，但是利用摩擦焊的技术制备表面冶金涂层的文献鲜为报道，因此如何利用分层制造技术、数控技术、摩擦焊技术于一身制备特定尺寸精度、粗糙度、细晶粒、特定成分梯度、表面压应力的冶金涂层具有广泛的应用价值。
技术实现思路
[0004](一)解决的技术问题
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种制备涂层的装置及工艺，解决了现有涂层表面一般都较粗糙，光洁度差，硬化层薄且不均匀，在融覆层和基体之间很容易引起开裂，融覆层内部也会出现气孔和裂纹，同时设备也比较昂贵的问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种制备涂层的装置，包括底座，所述底座的上表面装配有第一传动组件，且通过第一传动组件传动连接有安装板，所述安装板的上表面装配有第二传动组件，且通过第二传动组件装配有工作台；
[0008]所述工作台的上表面装配有焊枪枪杆，且所述焊枪枪杆装配有焊枪挤压头，且所述工作台的上表面还设置有红外测温仪、粉末喷头和激光加热组件；
[0009]所述底座上表面装配有驱动组件，驱动组件传动连接有工件，且所述焊枪挤压头开设有工作面，且工作面呈凹槽的形状，工作时工作面的根部与工件接触并挤压工件表面。
[0010]优选的，所述第一传动组件包括X轴电机，所述所述底座的上表面对称安装有两个第二安装座，所述X轴电机固定连接在其中一个第二安装座的侧面上，两个所述第二安装座之间转动连接有第二传动螺纹轴，且所述X轴电机的输出轴穿过第二安装座的侧面与第二传动螺纹轴其中一端固定连接。
[0011]优选的，两个所述第二安装座之间对称固定连接有两个X向导轨；
[0012]所述安装板与第二传动螺纹轴的外表面螺纹连接，且所述安装板活动套接在两个X向导轨的外表面。
[0013]优选的，所述第二传动组件包括Z轴电机，所述安装板的上表面对称固定连接有两个第一安装座，所述Z轴电机的输出轴固定连接有第一传动螺纹轴，且所述第一传动螺纹轴转动连接在两个第一安装座之间。
[0014]优选的，两个所述第一安装座之间对称固定连接有两个Z向导轨；
[0015]所述工作台的底部固定连接有导向滑块，且所述导向滑块与第一传动螺纹轴的外表面螺纹连接，所述导向滑块活动套接在两个Z向导轨的外表面。
[0016]优选的，所述工作台的上表面设置有调节架，且红外测温仪和激光加热组件均安装在调节架上，所述红外测温仪和激光加热组件均处于焊枪挤压头和工件间隙的上方；
[0017]调节架上装配有高度调节板，所述粉末喷头装配在高度调节板上，且所述粉末喷头的端部处于焊枪挤压头和工件间隙的上方。
[0018]优选的，所述焊枪枪杆的安装面开设有螺纹孔，所述焊枪挤压头与螺纹孔之间装配有紧固螺钉，紧固螺钉将焊枪挤压头紧固在焊枪枪杆上；
[0019]所述焊枪枪杆的端部开设有通孔，用于冷却焊枪挤压头和焊枪枪杆。
[0020]优选的，所述驱动组件包括主轴安装座和主轴电机，所述主轴安装座和主轴电机均固定连接在底座的上表面，所述主轴安装座的顶部通过轴承转动连接有主轴本体。
[0021]优选的，所述主轴本体其中一端与主轴电机的输出轴之间通过皮带传动连接，所述主轴本体的另一端固定安装有三爪卡盘，所述工件的端部夹持固定在三爪卡盘中。
[0022]一种制备涂层的工艺，包括以下步骤：
[0023]S1、首先通过三爪卡盘将工件的端部进行夹持固定，此时通过第一传动组件工作时，可以带动安装板进行X轴左右方向进行移动，然后通过通过第二传动组件工作时，可以带动了工作台进行z轴前后方向进行移动，从而可以带动了红外测温仪、粉末喷头、激光加热组件和焊枪挤压头进行X轴左右方向和z轴前后方向的移动，直至使得焊枪挤压头开设的工作面的根部与工件接触并挤压工件表面；
[0024]S2、当一切准备就绪时，将控制系统和设备电源打开，确保红外测温仪及冷却液进入通孔正常工作，通过激光加热组件运行加热程序，在驱动组件的作用下，此时工件开始旋转，焊枪挤压头开设的工作面与工件表面接触后，在摩擦作用下，工件接触面的温度逐渐升高；
[0025]S3、在摩擦作用下机械能转化为热能，工件摩擦面处的温度升高，当工件表面温度到达工作温度时，系统保持当前状态，并启动焊枪挤压头运动和粉末喷头的喷涂程序，工件摩擦面处由于温度升高被塑化而具有热塑性；粉末喷头刚喷入的金属粉末与工件摩擦面处发生物理粘结，并被加热；金属粉末在焊枪挤压头顶锻压力作用下被压入具有热塑性的工件摩擦表面；压入后的金属粉末在工件基体内熔化，与基体进行分子间相互扩散和再结晶并生成致密固相组织；利用数控技术控制焊枪挤压头沿工件表面做往复运动，不断在工件表面循环，从而逐层制备冶金涂层，并最终在工件表面获得一定尺寸和特性的涂层，直到制备出合格涂层后结束；
[0026]S4、若工件表面温度低于或高于工作温度时，系统根据算法自动改变主轴本体、Z向压深和加热时间三个参数使工件表面温度满足工作要求，当满足工作温度要求后就会在工件表面制备涂层，否者进行循环程序，系统根据算法继续改变加热参数使工件表面温度满足工作要求；
[0027]S5、当且仅当加热参数达到系统预设的最大值，工件表面温度仍低于工作温度时，系统会固化当前加热参数并启动激光辅助热源，并通过改变激光加热组件功率的方式对工件表面进行加热，从而保证制备出合格的涂层。
[0028]本专利技术公开了一种制备涂层的装置及工艺，其具备的有益效果如下：
[0029]1、该制备涂层的装置及工艺，采用红外测温仪监测工件表面温度，实现温度可控，有效保证涂层的质量；该装置的热源是利用工件与焊枪挤压头的工作面摩擦产生的热量，摩擦加热为局部加热，热影响区显微组织变化小，只有表面温度升高，并且该机械能转变为热能的过程主要由工件的转速，焊枪挤压头的接触压力和接触时间进行控制，加热原理简单，易于控制，加热效率高，能耗低；主轴本体转速、焊枪运动轨迹、粉末喷头开闭等都由数控编程控制，具有喷涂精度高、易于分层制造，生产效率、适应性和经济效益高等特点；工件与焊枪接触面摩擦产生的热量为主要热源，并采用激光加热组件为辅助热源，有效地增加该装置的温控范围，增加喷涂的种类。
[0030]2、该制备涂层的装置及工艺，涂层尺寸近净成形：工件摩擦面处由于摩擦热表面材料的变形抗力降低、塑性提高，在焊枪挤压头顶锻压力的作用下，能够获得一定尺寸，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种制备涂层的装置，包括底座(20)，其特征在于：所述底座(20)的上表面装配有第一传动组件，且通过第一传动组件传动连接有安装板(1)，所述安装板(1)的上表面装配有第二传动组件，且通过第二传动组件装配有工作台(16)；所述工作台(16)的上表面装配有焊枪枪杆(4)，且所述焊枪枪杆(4)装配有焊枪挤压头(5)，且所述工作台(16)的上表面还设置有红外测温仪(12)、粉末喷头(14)和激光加热组件(13)；所述底座(20)上表面装配有驱动组件，驱动组件传动连接有工件(6)，且所述焊枪挤压头(5)开设有工作面(27)，且工作面(27)呈凹槽的形状，工作时工作面(27)的根部与工件(6)接触并挤压工件(6)表面。2.根据权利要求1所述的一种制备涂层的装置，其特征在于：所述第一传动组件包括X轴电机(23)，所述所述底座(20)的上表面对称安装有两个第二安装座(22)，所述X轴电机(23)固定连接在其中一个第二安装座(22)的侧面上，两个所述第二安装座(22)之间转动连接有第二传动螺纹轴(24)，且所述X轴电机(23)的输出轴穿过第二安装座(22)的侧面与第二传动螺纹轴(24)其中一端固定连接。3.根据权利要求2所述的一种制备涂层的装置，其特征在于：两个所述第二安装座(22)之间对称固定连接有两个X向导轨(21)；所述安装板(1)与第二传动螺纹轴(24)的外表面螺纹连接，且所述安装板(1)活动套接在两个X向导轨(21)的外表面。4.根据权利要求1所述的一种制备涂层的装置，其特征在于：所述第二传动组件包括Z轴电机(17)，所述安装板(1)的上表面对称固定连接有两个第一安装座(18)，所述Z轴电机(17)的输出轴固定连接有第一传动螺纹轴(3)，且所述第一传动螺纹轴(3)转动连接在两个第一安装座(18)之间。5.根据权利要求4所述的一种制备涂层的装置，其特征在于：两个所述第一安装座(18)之间对称固定连接有两个Z向导轨(2)；所述工作台(16)的底部固定连接有导向滑块(19)，且所述导向滑块(19)与第一传动螺纹轴(3)的外表面螺纹连接，所述导向滑块(19)活动套接在两个Z向导轨(2)的外表面。6.根据权利要求1所述的一种制备涂层的装置，其特征在于：所述工作台(16)的上表面设置有调节架，且红外测温仪(12)和激光加热组件(13)均安装在调节架上，所述红外测温仪(12)和激光加热组件(13)均处于焊枪挤压头(5)和工件(6)间隙的上方；调节架上装配有高度调节板(15)，所述粉末喷头(14)装配在高度调节板(15)上，且所述粉末喷头(14)的端部处于焊枪挤压头(5)和工件(6)间隙的上方。7.根据权利要求1所述的一种制备涂层的装置，其特征在于：所述焊枪枪杆(4)的安装面开设有螺纹孔，所述焊枪挤压头(5)与螺纹孔之间装配有紧固螺钉(25)，紧固螺钉(25)将焊枪挤压头(5)紧固在焊枪枪杆(4)上；所述焊枪枪杆(4)的工作面开设有通孔(26)，用于冷却焊枪挤压头(5)和焊枪枪杆(4)。8.根据权利要求1所述的一种制备涂层的装...
【专利技术属性】
技术研发人员：马铭辰，颜志斌，孙晓光，
申请(专利权)人：马铭辰，
类型：发明
国别省市：
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