[發明專利]基于半固態漿料的表面預處理及修復輥壓一體裝置

有效

• 申請號: 202011502379.8
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112719273B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 董永剛;黃鑫磊;宋思諭;趙濱;敖金磊;張晉府;董文杰
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B22F7/06
• 分類號: B22F7/06;B22F3/18;C23C24/10
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產權代理事務所(普通合伙) 11474
• 代理人: 劉翠芹

本發明提供一種基于半固態漿料的表面預處理及修復輥壓一體裝置，其包括機架、驅動組件、伺服電機支撐組件、進料組件、出料口結構、待修復鋼板工件裝夾組件、堵料及傳動結構、表面氧化物去除裝置、表面摩擦預熱裝置、表面缺陷破壞及覆層裝置以及表面覆層輥壓裝置。此裝置可實現受損表面的表面氧化層、油污及灰塵等雜質的去除、待處理表面的預熱處理、表面材料的攪拌及缺陷的破壞、半固態漿料的覆層和表面覆層的輥壓，經過此裝置修復過的受損表面具有致密性好、表面材料分布均勻、平整度高、表面組織細小、不存在宏觀偏析、疲勞壽命長、抗腐蝕防銹能力好、強度高和硬度大等優點。

技術領域

本發明涉及一種基于增材修復技術的修復平面類受損表面的表面修復技術領域，特別涉及一種基于半固態漿料的表面預處理及修復輥壓一體裝置。

背景技術

許多平面類工件表面在工作一段時間后，表面會出現裂紋、擦傷、磨損以及材料剝落現象。不及時修復會降低平面類工件的使用壽命。目前應用于平面類表面修復技術主要有減材修復技術和增材修復技術兩大類；減材修復法的主要原理是采用切削和磨削等手段將受損平面類工件表層區域打磨掉，此方法雖然可以有效修復平面類受損工件，但多次采用減材修復法后會造成平面類工件達不到工作尺寸要求而導致徹底報廢。本發明提出一種增材修復法，其基本原理是首先使用金屬攪拌頭將平面類工件表面上的氧化物及油污和灰塵等表面雜質去除，此時獲得較為清潔的表面，接著利用止料裝置的下表面與清潔表面之間的摩擦生熱現象對清潔表面進行預熱處理。接著表面缺陷破壞及覆層裝置在受損的潔凈表面上快速旋轉，攪拌針嵌入受損表面后將表面及更深一層的材料攪拌起來，攪拌針經過的位置被劃出許多道凹痕，表面上凹痕兩側呈現出形狀不規則的屑狀材料堆積，同時存儲在出料口內凹空間內的具有一定壓力的半固態漿料沿著攪拌針走過的路徑流入凹痕并充滿凹痕，同時與屑狀材料堆積緊密融合在一起，隨著表面缺陷破壞及覆層裝置在受損表面快速旋轉及移動，在受損表面上劃出越來越多的凹痕同時也產生越來越多的屑狀材料堆積，具有一定壓力的半固態漿料將縱橫交錯的凹痕填滿并與凸起在凹痕兩側的屑狀材料堆積混合在一起，半固態漿料出料口內凹空間圓周上最低面將半固態漿料與屑狀材料堆積的混合體壓平在受損表面上，形成較為平整的合金覆層，此時已將受損表面損傷區域修復完畢，修復之后的受損表面已不存在表面缺陷。為了使修復好的表面具有更好的致密性、平整度、更高的強度和更好的硬度，接著采用多輥輥壓裝置對修復好的表面進行輥壓，多輥輥壓裝置自身快速旋轉并沿表面移動，可確保多輥輥壓裝置能夠到輥壓到表面上的每一處，輥壓后的表面合金涂覆層具有致密性好、表面分布均勻、平整度高、表面組織細小、不存在宏觀偏析、疲勞壽命更長、抗腐蝕防銹能力更好、強度高和硬度大等優點。不同于減材修復技術，增材修復技術可在不改變工件尺寸的情況下，無限次對受損平面表面缺陷進行修復，極大的解決了由零件報廢產生的材料損耗問題。

半固態漿料的制備方法主要有應變誘導法、機械攪拌法和電磁攪拌法。應變誘導法通過螺旋管對半固態漿料進行制備，依靠半固態漿料的重力向下流動，流動速度慢，制備效率低，依靠在螺旋管外對半固態漿料進行冷卻，溫度難以得到控制；電磁攪拌法對電源頻率控制要求高，且耗電量大。目前制備半固態漿料的胚料加熱方式仍然采用恒溫式加熱，難以對不同區域的胚料進行不同的溫控。本發明采用機械攪拌法的原理來制備半固態漿料，其基本原理為，將混合好的金屬粉末加入半固態漿料制備筒中，采用三段分段式感應加熱線圈對金屬粉末進行加熱，分別控制三段不同感應加熱線圈的功率和通電時長來控制不同區域金屬粉末的加熱溫度，當金屬粉末被加熱到固液態共存的狀態(存在樹枝狀初生固相)，采用三頭機械攪拌頭對樹枝狀初生固相進行強力攪拌，樹枝狀初生固相破碎而獲得一種細小、球形、非枝晶初生相與液態金屬共同組成的液固混合漿料。此方法制備出來的半固態漿料在整個半固態漿料制備筒內受熱均勻，攪拌均勻，且不存在攪拌不到的死角區域，制備出來的半固態漿料球形晶分布均勻且粘度適中，流動性較好，不易在漿料中卷入氣體。對半固態漿料進行保溫，當需要使用半固態漿料時，采用螺旋加速進給裝置對半固態漿料進行加速出料達到供料的目的。此制備方法具有制備效率高，出料平穩，無湍流，無飛濺等優點。