[發明專利]一種利用層流等離子的鋼軌表面處理系統

在審

• 申請號: 201610859939.2
• 申請日: 2016-09-29
• 公開（公告）號: CN106637039A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 李向陽;黃佳華;李露;何澤
• 申請（專利權）人: 成都真火科技有限公司
• 主分類號: C23C4/134
• 分類號: C23C4/134
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙)51211
• 代理人: 冉鵬程

技術領域

本發明涉及鋼軌再制造處理技術領域，更具體地說涉及一種利用層流等離子的鋼軌表面處理系統。

背景技術

隨著我國軌道交通的高速化、重載化，鐵路運行條件日益苛刻，使得鐵路及其配件、軌道機車零部件受力狀態更加惡劣，加快了失效速度，縮短了使用壽命。軌道車輛的主要零部件及配件的生產呈現供不應求的局面，國內企業的生產能力已經滿足不了市場的需求，有的軌道車輛零部件及鐵路配件還需通過進口解決；另外，軌道車輛零部件及配件大多數為鑄鋼件，表面處理過程十分復雜，一旦失效，只能回爐處理，無法實現剩余價值的循環再利用。

隨著未來鐵路設施與裝備存量的不斷擴大、更新，如何回收并充分利用退役的老化設施、裝備及其零件成為綠色軌道交通領域中一個重要的研究課題。2010年，國家發改委等11部委聯合發布《關于推進再制造產業發展的意見》，明確將鐵路機車再制造列入再制造重點發展領域，掀開了鐵路再制造的新篇章。

再制造是維修發展的高級階段，是先進制造領域的一種重要技術，也是廢舊產品高技術修復、改造的產業化應用。它以廢舊產品的零部件為毛坯，采用先進的表面工程技術對其進行修復，多數情況是在損傷的零件表面制備一薄層耐磨、耐蝕、抗疲勞的表面涂層。再制造產品質量和性能達到或超過原型新品，而成本則不超過原型新品的50％，節能60％、節材70％，對環境的不良影響也顯著降低，屬于典型的綠色制造。

近兩百年來，鐵軌、輪轂、道岔、鐵路機車軸承、車輪、車軸等相關軌道部件的表面強化與修復一直都是全世界的關注熱點，但由于其自身高性能、高熔點以及獨特的使用特點，傳統技術以及近幾十年來新興的技術無法用于其表面修復與強化。世界各大工業強國，如美國、俄國、德國、俄羅斯等國家，每年投入了大量的人力與物力，用于鐵路再制造技術的研究，但仍然沒有從根本上解決這個難題，就目前而言，俄羅斯在傳統等離子體強化輪轂方面取得了一些應用進展，美國及中國鐵路研究院在激光強化軌道表面也取得了局部應用進展，但從根本實際應用上講，這仍屬于未突破的世界難題。

發明內容

為了克服上述現有技術中存在的不足和缺陷，本發明提供了一種利用層流等離子的鋼軌表面處理系統，本發明的發明目的旨在于填補鐵路再制造系統設備的空白，采用層流電弧等離子體束再制造系統設備對鐵路道岔、鋼軌、車輪及其它軌道車輛零部件進行熱表面強化處理，經過處理的材料表面硬度增強效果非常明顯，其耐磨性也獲得極大提高。

為了解決上述現有技術中存在的問題，本發明是通過下述技術方案實現的：

一種利用層流等離子的鋼軌表面處理系統，其特征在于：包括非轉移弧層流等離子體束噴槍、高頻整流電源、控制柜、送絲送粉裝置、循環水冷卻裝置、氣體供給裝置、工業機器人和鋼軌安裝平臺；所述非轉移弧層流等離子體束噴槍安裝在工業機器人執行端；所述循環水冷卻裝置通過控制柜控制與非轉移弧層流等離子體束噴槍，用于非轉移弧層流等離子體束噴槍的冷卻；所述氣體供給裝置通過控制柜控制，用于給非轉移弧層流等離子體束噴槍提供工作氣體，所述高頻整流電源通過控制柜控制，用于給非轉移弧層流等離子體束噴槍提供電力支持；所述送絲送粉裝置沿非轉移弧層流等離子體束噴槍中心軸向送粉，所述非轉移弧層流等離子體束噴槍噴射出的層流等離子體束對鋼軌安裝平臺上安裝的鋼軌進行表面處理。

所述工業機器人與控制柜連接，通過控制柜控制并執行控制柜輸入的指令。

所述非轉移弧層流等離子體束噴槍采用中軸圓柱陽極結構，沿陽極柱周圍環形均勻布置三個或三個以上的陰極，陽極均分為多個不同部位與對應陰極形成連接電弧，形成高弧壓小電流層流長束等離子弧；陽極和陰極均安裝在同一個底座上固定，相互絕緣，底座有水、電、氣通道，圓柱陽極的外表面相對絕緣，只有在靠近出口的頭部裸露導電，從而與陰極間形成電場。

所述氣體供給裝置供給非轉移弧層流等離子體束噴槍使用的工作氣體為氬氣、氮氣、氦氣、氫氣和氨氣中的一種或任意兩種以上的混合。

所述工業機器人包括安裝座、旋轉連接座、第一關節臂、第二關節臂和第三關節臂；所述旋轉連接座設置在安裝座上且在安裝座上旋轉，所述第一關節臂的一端鉸接在旋轉連接座的頂端，在第一驅動機構的驅動下，第一關節臂繞與旋轉連接座鉸接的鉸接軸轉動，所述第二關節臂的一端鉸接在第一關節臂的另一端，在第二驅動機構的驅動下，第二關節臂繞與第一關節臂鉸接的鉸接軸轉動，所述第三關節臂的一端鉸接在第二關節臂的另一端，在第三驅動機構的驅動下，第三關節臂繞與第二關節臂鉸接的鉸接軸轉動。

所述工業機器人的執行端設置在第三關節臂的另一端。