[發明專利]一種大耕深旋耕刀表面噴涂重熔一體化加工裝置

在審

• 申請號: 202210690143.4
• 申請日: 2022-06-17
• 公開（公告）號: CN115044857A
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 王計安;陳吉朋;張雨秋;王凱
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: C23C4/131
• 分類號: C23C4/131;C23C4/06;C23C4/18
• 代理公司: 南京樂羽知行專利代理事務所(普通合伙) 32326
• 代理人: 孫承堯

本發明公開了一種大耕深旋耕刀表面噴涂重熔一體化加工裝置，該加工裝置包括高速電弧噴涂裝置和感應重熔裝置，高速電弧噴涂裝置中的電弧噴槍（10）和感應重熔裝置中的感應線圈（12）沿著旋耕刀的設置方向依次布置、且噴嘴朝向旋耕刀的電弧噴槍（10）和套置在旋耕刀上的感應線圈（12）能夠沿著旋耕刀的設置方向行進；所述的電弧噴槍（10）分別通過正極線材（19）、負極線材（20）對應連接電弧電源（16）的正極和負極；連接感應電源（17）的感應線圈（12）能夠對旋耕刀進行感應加熱。本發明的加工裝置以感應重熔的方法解決了電弧噴涂的先天缺陷，具備有效性、易操作性，可應用于農業可持續發展和農機制造技術等領域。

技術領域

本發明涉及設備再制造技術領域，具體地說是一種大耕深旋耕刀表面噴涂重熔一體化加工裝置。

背景技術

秸稈還田收貯是廢棄農作物資源化利用的重要途徑，是保護生態、促進農業可持續發展的重要舉措。研究表明，為實現秸稈全量還田，土壤旋耕深度至少20cm。當前，國外已推出大回轉半徑旋耕刀，作業深度可達26cm，而國內旋耕刀作業深度僅為16～18cm，尚未滿足上述最低耕深要求。因此，研究大耕深旋耕刀制造技術已經成為我國農機領域的迫切需求和必然趨勢。

正常工作下旋耕刀在粘性土壤中作業的壽命為 20～35/片，而在沙土中作業壽命僅僅只有 3.3～5.5/片，同時磨損以后的部件會造成牽引阻力變大、油耗增多的問題，這會使得農機的工作效率變低，作業質量降低，成本會有所提高。所以，對于提高旋耕機的工作效率，采用表面強化的方法是具有重要的研究意義。

旋耕刀一般是在含有農藥、化肥或者是一些潮濕，有腐蝕性的環境中作業，并與土壤中的碎石或作物殘渣等發生摩擦，并伴隨著振動，沖擊等，磨損是導致旋耕刀失效的主要原因之一。有學者提出利用表面強化技術制造大耕深耕刀代表性的有：表面激光沖擊強化、表面滲鉻。文獻（趙荔等.大耕深旋耕刀激光沖擊強化后的表面性能[J].揚州大學學報(自然科學版)，2014，17(03)：36-40）披露了激光強化主要用于防止表面應力集中，但對旋耕刀工件耐磨性的提升作用有限；而文獻（趙玉鳳等.旋耕刀用65Mn鋼表面滲鉻工藝優化及其耐磨性研究[J].農機化研究，2012，34(10)：156-160）披露了旋耕刀工件表面滲鉻形成的硬質表層薄，制備的時間較長(9h)，實際應用也很困難。近年來，表面涂層技術受到了越來越多的關注，其在耐磨表面制備領域的應用也越來越廣泛。文獻（萬偉偉等.走向人工智能時代的熱噴涂技術發展現狀與趨勢[J].粉末冶金工業，2021，31(04)：94-99）披露了典型涂層技術有：基于激光、等離子體噴涂、冷噴涂、超音速火焰噴涂、電弧的熔覆、堆焊、噴涂等。

電弧噴涂是以電弧為熱源，將材料熔化，然后利用壓縮空氣將熔化的材料霧化成微熔滴，噴涂到工件表面形成涂層的工藝過程。電弧噴涂技術的優點主要體現在加工效率高、成本低、安全性好、節約能源、加工表面光整等方面，在大耕深旋耕刀制造領域具有較大的應用潛力。

電弧噴涂技術的缺點主要體現在噴涂粒子在霧化空氣中會發生氧化、涂層內部不均勻、涂層裂紋敏感性強等方面。另外文獻（李暉等.60Si2Mn鋼高速電弧噴涂耐磨涂層的摩擦磨損性能[J].中國表面工程，2015，28(04)：77-83）披露利用高速電弧噴涂技術在旋耕刀表面進行噴涂加工的方法。由于電弧噴涂的關鍵問題是涂層和基體之間為機械結合（具有一定動能的熔滴碰撞到經過粗糙處理的基材表面后與表面上的凸起和凹陷處形成的機械咬合），結合強度不高，該技術方法的工件界面和孔隙缺陷、抗旋耕沖擊性能有限的問題已成為業內共識。因此，必須要對涂層進行后處理，提高涂層的致密度和結合強度。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的問題，提供一種大耕深旋耕刀表面噴涂重熔一體化加工裝置，該加工裝置將高速電弧噴涂裝置和感應重熔裝置進行集成式組合，研制了一體化的加工設備，可實現電弧噴涂和感應重熔的同步加工，能夠實現旋耕刀工件涂層與基體之間的冶金結合，減少涂層內部熱應力和降低能耗量。

本發明的目的是通過以下技術方案解決的：