[發明專利]一種層流等離子體的金屬表面強化復合加工裝置及方法

在審

• 申請號: 201810232456.9
• 申請日: 2018-03-21
• 公開（公告）號: CN108425087A
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 曹修全;姚進;陳艷;余德平
• 申請（專利權）人: 四川理工學院
• 主分類號: C23C4/134
• 分類號: C23C4/134;C23C4/06;B23P6/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 錢成岑

本發明提供一種層流等離子體的金屬表面強化復合加工裝置及方法，該裝置包括層流等離子體噴涂系統（1）、控制裝置（2）和精加工裝置（3），所述控制裝置（2）分別與層流等離子體噴涂系統（1）和精加工裝置（3）電連接，所述層流等離子體噴涂系統（1）的層流等離子體發生器（101）與精加工裝置（3）的刀具（301）平行設置，所述刀具（301）同步跟隨層流等離子體發生器（101）沿待處理工件軸向運動，該方法包括步驟：工件裝夾在工作臺上；加工裝置復位；層流等離子體發生器噴涂同時精加工裝置工作；完成工件表面噴涂及涂層精加工；金屬粉末和切削回收；停車，取下工件；本發明具有可控性好、穩定性高、涂層質量好且涂層表面精度高等優點。

技術領域

本發明涉及3D打印技術領域，尤其是涉及一種層流等離子體的金屬表面強化復合加工裝置及方法。

背景技術

隨著科學技術的不斷發展，礦山機械、建筑機械等機械設備對部分零件的表面耐磨性提出了越來越高的要求：一方面要求零件心部具有較高的韌性與抗彎強度，另一方面又要求零件具有較高的表面硬度以提高其耐磨性。等離子體噴涂/熔敷技術經常用于解決上述問題。然而，傳統等離子體（湍流等離子體射流）噴涂/熔敷表面強化處理技術雖然可在零件表面制備制定厚度的涂層提高其耐磨性，但因湍流等離子體射流本身特性所限，涂層質量難以保證，尤其是在噴涂/熔敷高熔點涂層時，粉末顆粒難以完全融化。相比于湍流等離子體射流，層流等離子體射流既繼承了其優點，又較大程度的彌補了其溫度差、射流長度短等缺陷，因此經相關學者研究發現層流等離子體噴涂/熔敷處理的金屬表面強化涂層質量更高。

此外，在傳統工藝中，往往首先對工件進行表面強化處理后，再對表面涂層進行加工，然而，此時因表面涂層已經強化，采用普通加工方法極難加工，尤其是高質量耐磨涂層。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：針對現有技術存在的問題，提供一種層流等離子體的金屬表面強化復合加工裝置及方法，采用層流等離子體涂層，適用的金屬涂層種類多，涂層粘附力強，在噴涂時同時進行精加工，使涂層的表面精度高。

本發明要解決的技術問題采用以下技術方案來實現：一種層流等離子體的金屬表面強化復合加工裝置，包括層流等離子體噴涂系統、控制裝置和精加工裝置，所述控制裝置分別與層流等離子體噴涂系統和精加工裝置電連接，所述層流等離子體噴涂系統的層流等離子體發生器與精加工裝置的刀具平行設置，所述刀具同步跟隨層流等離子體發生器沿待處理工件軸向運動。

優選地，所述的層流等離子體噴涂系統還包括輔助裝置，所述輔助裝置與層流等離子體發生器連接，所述輔助裝置包括等離子體電源、供氣裝置、冷卻系統和送粉裝置。

優選地，所述的精加工裝置還包括夾具，所述夾具上固定安裝刀具。

優選地，所述的層流等離子體的金屬表面強化復合加工裝置還包括刀架，所述刀架的兩端分別安裝有層流等離子體發生器和精加工裝置，所述刀架可沿待處理工件軸向移動。

優選地，所述的控制裝置與刀架電連接，所述控制裝置可控制刀架上固定的刀具與工件之間的距離以及刀架的軸向移動速度。

優選地，所述的刀具為車刀或銑刀。

優選地，所述的層流等離子體發生器上固設有射流噴頭，所述射流噴頭可通過控制裝置調節其與待處理工件的距離以及水平夾角。

優選地，所述的刀架上還安裝有砂輪，所述砂輪平行于層流等離子體發生器設置，且砂輪跟隨車刀或銑刀同步運動。

優選地，所述的層流等離子體的金屬表面強化復合加工裝置還包括多工位工作臺，所述多工位工作臺上設有工件夾具、層流等離子體噴涂系統、控制裝置和精加工裝置。

一種層流等離子體的金屬表面強化復合加工裝置的加工方法，該方法包括以下步驟：

S1、將待處理工件裝夾在多工位工作臺的工件夾具上；