[实用新型]精密喷射成形-逐层碾压修复和制造设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种精密喷射成形-逐层碾压修复和制造设备。

背景技术

很多机械零件因为少量局部磨损就致使整个零部件报废，例如铁路车轮、冶金轧辊、重大转轴，等等。以铁路车轮为例，因其在运行中因受轨道摩擦，制动摩擦等因素会出现磨损。铁路车辆在全球仍是主要的客货运输工具，世界上每年因磨损报废的车轮以千万只计，目前尚无实用的办法修复。重新制作车轮要消耗大量的人力和物资资源，包括能源等自然资源和运输能力。

喷射成形可在金属基底上高速地包覆或镀覆上一层金属，但这种覆层一般有0.5-2％的孔隙度，难以满足车轮机械性能要求。如果将废旧车轮覆层后再进行整体碾压或其它热压加工，则会损坏车轮不需修复部位的形状和尺寸精度，同时造成较大的能源和其它加工成本的浪费。

目前也有用金属热喷涂工艺修复工件的方法，但其金属覆层与原工件基底的结合差、金属覆层中的孔隙度在5％以上，加之单只喷嘴的金属喷覆效率低(仅100克/分钟数量级)，大面积喷涂会产生过大的热应力，因而不能用于高负载下工作的大型金属零件的修复。

综上所述，本领域缺乏一种应用喷射成形高速金属覆层和热碾压技术对磨损金属零件进行高质量修复和制造具有多功能层复合金属零件的工艺和设备。

为此，本领域迫切需要一种能解决上述各金属覆层工艺的问题并实现高负载下工作的大型金属零件的高效率修复和功能多层零件的制造，使其金属覆层致密，机械性能接近甚至超过基底的机械性能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于获得一种实现高负载下工作的大型金属零件的高效率修复和功能多层零件的制造的精密喷射成形-逐层碾压修复和制造设备。

本实用新型提供一种精密喷射成形-逐层碾压修复和制造设备，用于待覆层工件(1)的喷射成形、以及逐层碾压修复或制造，所述设备由下列机构或功能部件组成：

—喷射单元(100)，所述喷射单元(100)包括：

—金属液熔炼制备或供给装置(5)；所述金属液熔炼制备或供给装置(5)提供金属液(7)；

—位于所述金属液熔炼制备或供给装置(5)的下游的惰性气体雾化喷射装置(8)；所述惰性气体雾化喷射装置(8)使得所述金属液(7)雾化喷射到所述待覆层工件(1)上形成金属覆层(10)；

—逐层碾压修复和制造单元(200)，所述逐层碾压修复和制造单元(200)包括：

—位于所述待覆层工件(1)周围并对所述待覆层工件(1)表面预热的加热装置(3)；

—位于所述金属覆层(10)一侧并对所述金属覆层(10)进行逐层碾压的逐层碾压装置(11)；

—容纳所述待覆层工件(1)的移动机械操作装置(4)，所述移动机械操作装置(4)使得所述待覆层工件(1)的位置相对于金属液(7)和所述逐层碾压装置(11)移动；

—连接所述逐层碾压装置(11)的金属覆层厚度检测控制机构(12)，以使所述金属覆层(10)达到预定厚度时能及时停止所述金属液(7)的供给或喷覆。

在本实用新型的一个具体实施方式中，所述惰性气体雾化喷射装置(8)由金属液导流管、邻近所述金属液导流管的一个或多个惰性气体喷嘴组成。

在本实用新型的一个具体实施方式中，所述逐层碾压装置(11)为液压或气动控制式的碾压装置。

在本实用新型的一个具体实施方式中，所述逐层碾压装置(11)由一只或多只碾轮组成。

在本实用新型的一个具体实施方式中，所述逐层碾压装置(11)中的碾轮为圆柱形或曲线回转体。

在本实用新型的一个具体实施方式中，所述碾轮的周围设置内部或外部循环冷却系统。

在本实用新型的一个具体实施方式中，所述加热装置(3)采用感应加热器。

在本实用新型的一个具体实施方式中，所述金属液熔炼制备和供给装置(5)选自熔炉、保温炉、浇包或中间包。

在本实用新型的一个具体实施方式中，所述金属覆层厚度检测控制机构(12)通过位移传感器与逐层碾压装置(11)合为一体。

在本实用新型的一个具体实施方式中，所述待覆层工件选自磨损零件或复合结构零件。

本实用新型的效果在于：

(1)磨损件的修复节约自然资源、节能、环保，并大大降低制造成本。本实用新型还提高金属零件的生产效率和使用性能。

(2)本实用新型能实现高负载下工作的大型金属零件的高效率修复和功能多层零件的制造，使其金属覆层致密，机械性能接近甚至超过基底的机械性能

附图说明

图1为实施例1的本实用新型的精密喷射成形-逐层碾压修复和制造设备的示意图。