[發明專利]一種上游泵送機械密封環的增材制造方法

有效

• 申請號: 201710444995.4
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN107059079B
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 紀仁杰;劉永紅;張凡;任維波;楊澤林;金輝;李小朋;蔡寶平
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: C25D5/04
• 分類號: C25D5/04;C25D5/08;C25D21/12;C25D19/00;B33Y10/00;B33Y30/00
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1.一種上游泵送機械密封環的增材制造方法，其特征在于，采用的增材制造裝置包括中心軸(1)、內沖液機構(2)、碳刷(3)、電鍍電源(4)、工作臺(5)、工件(6)、絕緣層(8)、數字伺服控制系統(9)、工具電極(10)、支撐架(12)和數據處理中心；制造方法包括以下步驟：

步驟1：用戶向數據處理中心輸入上游泵送機械密封環本體及流體動壓槽的建模圖形數據，并將建模圖形數據轉換為數字伺服控制系統(9)能夠識別的控制數據，并將該控制數據輸送到數字伺服控制系統(9)；

步驟2：工件(6)安裝在工作臺(5)上，中心軸(1)和工具電極(10)在機床的帶動下做高速旋轉運動，同時，鍍液(7)在壓力作用下經過軟管進入到中心軸(1)內孔中，然后進入到工具電極(10)內孔，流入到工件表面；

步驟3：數字伺服控制系統(9)根據數據處理中心傳來的控制數據，控制工作臺進行X、Y方向的移動成形所需要的機械密封環本體，在電鍍電源(4)的作用下，鍍液中的金屬離子在工件(6)處被還原為金屬，從而在工件表面沉積得到上游泵送機械密封環本體，使得工件表面快速生長出一層均勻的上游泵送機械密封環本體金屬層；與此同時，工具電極則失去電子產生金屬離子進入鍍液，以補充鍍液中消耗的金屬離子；數字伺服控制系統(9)實時檢測工具電極和工件表面之間的電壓，以此來判斷工具電極和工件之間的距離，并通過控制工作臺(5)沿Z軸方向的移動來保證工具電極和工件之間維持在合適的距離，以此彌補工具電極消耗引起的工具電極和工件之間的距離增加；

步驟4：當工件表面生長出一層均勻的上游泵送機械密封環本體金屬層后，數字伺服控制系統(9)控制工作臺沿Z正方向上移所生長的金屬層的厚度，重復步驟3繼續增材制造出一層均勻厚度的上游泵送機械密封環本體金屬層，循環往復可逐層增材制造出符合要求的上游泵送機械密封環本體；

步驟5：數字伺服控制系統(9)根據數據處理中心傳來的控制數據，控制工作臺進行X、Y方向的移動，在機械密封環本體上成形所需要的流體動壓槽；數字伺服控制系統(9)實時檢測工具電極和工件表面之間的電壓，以此來判斷工具電極和工件之間的距離，并通過控制工作臺(5)沿Z軸方向的移動來保證工具電極和工件之間維持在合適的距離，以此彌補工具電極消耗引起的工具電極和工件之間的距離增加；

步驟6：當工件表面生長出一層均勻的流體動壓槽金屬層后，數字伺服控制系統(9)控制工作臺沿Z正方向上移所生長的流體動壓槽金屬層的厚度，重復步驟5繼續增材制造出一層均勻厚度的流體動壓槽金屬層，循環往復可逐層增材制造出符合要求的流體動壓槽。

2.根據權利要求1所述的上游泵送機械密封環的增材制造方法，其特征在于，中心軸(1)連接在機床主軸上，中心軸(1)下端通過螺紋連接工具電極(10)，中心軸(1)和工具電極(10)的中空通道連通，工具電極(10)下端外壁涂有較薄的絕緣層(8)，工具電極(10)上部靠近中間位置設置碳刷(3)，工具電極(10)通過碳刷(3)與電鍍電源(4)的正極相連接，工件(6)與電鍍電源的負極相連接；

內沖液機構(2)通過支撐架(12)連接到機床上；內沖液機構(2)包括外殼體(18)、中心軸(1)、軸承(16)、O型圈(17)、螺柱(13)、螺母(14)；其中，外殼體(18)為圓筒形，表面開設有通入鍍液(7)的通孔,該通孔與金屬軟管(11)相連接用于通入鍍液；與外殼體(18)的通孔對應的，中心軸(1)上也開設有與該通孔配合的通孔作為鍍液(7)的輸入通道。

3.根據權利要求2所述的上游泵送機械密封環的增材制造方法，其特征在于，外殼體(18)內部位于金屬軟管(11)的上、下設置兩個凹槽，用來定位用于密封的O型圈(17)。

4.根據權利要求1所述的上游泵送機械密封環的增材制造方法，其特征在于，制造過程中，工具電極末端和工件表面的距離保持在0.1-1mm之間。