[實用新型]一種針對大型閥門的斜錐臺型閥板密封面的激光熔覆裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520966430.9
• 申請日: 2015-11-27
• 公開（公告）號: CN205258609U
• 公開（公告）日: 2016-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐霞輝;潘吉興;彭浩;夏燃;羅博偉;龍思琛
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于半導體激光器激光熔覆領(lǐng)域，更具體地，涉及一種大型閥門的斜錐臺型閥板密封面的激光熔覆。

背景技術(shù)

泵閥產(chǎn)業(yè)是我國裝備制造業(yè)的重要部分，尤其是溫州傳統(tǒng)特色主導產(chǎn)業(yè)，發(fā)展泵閥產(chǎn)業(yè)對于促進溫州工業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展，提升我國裝備制造水平，促進行業(yè)經(jīng)濟和區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展等具有重要意義。

1、泵閥產(chǎn)業(yè)是我國制造業(yè)重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)

近年來，僅溫州的泵閥產(chǎn)業(yè)達到年產(chǎn)300億元，并以25％速度增長，是國內(nèi)規(guī)模最大、產(chǎn)量最高、規(guī)格最全、企業(yè)最為集中的泵閥生產(chǎn)基地，泵閥產(chǎn)品為國家大型工程項目和重點企業(yè)進行配套。但是泵閥行業(yè)急需技術(shù)更新，和進口高端閥門相比，泵閥質(zhì)量普遍不高便是其中最重要的一個原因，成為行業(yè)發(fā)展中的瓶頸。如何改變泵閥表面性能及各方面綜合性能是泵閥行業(yè)現(xiàn)在急需解決的難題。

2、泵閥密封面?zhèn)鹘y(tǒng)表面強化工藝面臨挑戰(zhàn)

各種泵類和閥類的易磨損、易腐蝕面，如泵軸、泵殼、軸承、閥座、閥板和閥桿等部位，必須確保密封質(zhì)量。泵閥行業(yè)中，平面類工件主要有閥蓋、閥板和少數(shù)閥體。閥蓋是承壓部件，閘板是控壓部件，一旦破損，它們所阻截的流體就會被釋放出來。因此，在規(guī)定的介質(zhì)溫度和壓力環(huán)境中，兩者需要具有優(yōu)秀的力學性能和冷熱加工工藝。表面強化技術(shù)作為泵閥行業(yè)中必不可少的技術(shù)，加強閥板和閥蓋的耐腐蝕性、耐磨性和機械性能，從而達到延長整體泵閥壽命的要求。

泵閥密封面的傳統(tǒng)處理方法是采用等離子噴涂、火焰噴涂、電弧焊接等，存在表面結(jié)合強度低、涂層不均勻、噴涂噪音大、污染環(huán)境等問題。閥門密封面的超音速噴涂逐漸在閥門行業(yè)中采用較多，但是超音速噴涂設(shè)備昂貴，表面涂層較薄，機器運行噪音較大。

近年來，半導體激光器在熔覆方面的工業(yè)應用擁有巨大優(yōu)勢，與常用的CO2氣體激光器相比，體積小，電光轉(zhuǎn)換效率高達60％以上，易于安裝，基本免維護。此外，高功率半導體激光器可以和機械手臂配合作業(yè)，在某些工業(yè)應用上，它有著其它激光器無可比擬的競爭力。

3、特殊閥板結(jié)構(gòu)分析

由圖1中可以看出閥板并非正圓板，其邊緣是斜錐臺的面。從側(cè)視圖中的虛線區(qū)域，我們可以看到，閥板的邊緣實際上是圓錐的一部份，我們稱之為斜錐臺。圖中，定義垂直于閥板表面的方向為閥板平面法線方向，錐臺的中心軸與法線方向成一定角度，閥板加工中心線與法線有一定距離。另外，閥板工作孔中心線為其在閥門中工作時的軸線。

我們可以知道，在對閥板的邊緣進行熔覆時，由于其邊緣的非對稱結(jié)構(gòu)，需要采用特殊的方法。目前使用的熔覆技術(shù)將閥板視為普通圓柱面，存在以下幾個問題：(1)使用普通夾具時，閥板邊緣并不會完全水平，導致粉末不能正常堆積在閥板上，影響熔覆的質(zhì)量；(2)在工作臺旋轉(zhuǎn)的過程中，普通圓柱面能很好的保持位置的穩(wěn)定，而錐臺面會產(chǎn)生一定的位移，結(jié)果導致激光光束偏移熔覆區(qū)域，使閥板邊緣形成部分熔覆，部分未熔覆的情況；(3)由于閥板熔覆面的錐臺形狀，其邊緣的不同區(qū)域厚度不一樣，如果使用矩形光斑熔覆，激光光束的中心偏移到較薄的區(qū)域，則會使該區(qū)域燒毀。

實用新型內(nèi)容

本實用新型主要針對產(chǎn)量最大的閥板外圓密封面的激光熔覆，提高耐磨性，高功率半導體激光表面強化專用系統(tǒng)主要利用同步送粉和熔覆強化的方式，采用鐵基、鎳基、鈷基等粉末合金對加工部件進行表面強化以及激光熔覆過程中燒損閥板外圓邊緣。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種針對包括斜錐臺型閥板的激光熔覆專用夾具，其特征在于，所述夾具包括側(cè)壁和底面，側(cè)壁為圓筒形，所述底面為橢圓，所述底面與所述側(cè)壁呈一定角度，所述角度等于所述閥板斜錐臺型中心軸與所述閥板平面法線之間的夾角。

優(yōu)選地，所述底面上具有一個或多個固定孔，用于將夾具固定在激光熔覆裝置中。

本實用新型的另一目的在于提供一種針對包括斜錐臺型閥板的半導體激光熔覆裝置，其特征在于，其包括上述的專用夾具。

本實用新型的另一目的在于提供一種針對包括斜錐臺型閥板的半導體激光熔覆方法，其特征在于，該方法采用了如上述的激光熔覆裝置，該方法包括以下步驟：

(1)閥板正確放置在夾具上，使閥板斜錐臺型中心軸與夾具底面中心孔的中心線在同一直線上；

(2)調(diào)節(jié)所述激光熔覆裝置中可傾回轉(zhuǎn)工作臺的仰角，使其角度等于所述斜錐臺型母線與所述斜錐臺型中心軸的角度，使所述母線始終在同一水平線上；