[发明专利]空心电极氮离子熔覆方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及机械加工，特别是一种大型机械设备现场修复与表面耐磨耐蚀抗冲击厚涂层强化的空心电极氮离子熔覆方法。

二、背景技术

目前工业上应用的大型机械设备修复与表面耐磨耐蚀抗冲击厚涂层强化方法有耐磨焊条堆焊、激光熔覆、热喷涂、药芯焊丝硬面堆焊、等离子束表面冶金等，其中耐磨焊条堆焊由于合金元素浪费大、焊接烟雾有害、效率低、堆焊层质量差等弊病仅适用于技术要求较低的机械零部件的局部修复与强化；激光熔覆可获得高质量的耐磨耐蚀抗冲击厚涂层，但不适用于大型机械的现场修复与强化；热喷涂技术广泛应用于喷涂锌铝合金长效防腐涂层和小型精密零部件的局部修复与耐磨强化，用于大型机械修复和厚涂层耐磨强化时，由于喷涂层与基体材料的结合力差，不能承受冲击载荷，现场喷砂前期处理难度大，合金粉末散失率高，在该领域几乎未被采用；药芯焊丝表面堆焊已被大量用于生产耐磨复合板，生产过程稳定连续，质量可控性好，堆焊层与钢板冶金结合，能承受冲击载荷，但是需要预先制备药芯焊丝，成本高，成分调整困难，焊管稀释率大，堆焊操作的要求也较高；等离子束表面冶金是在专用设备上按照程序轨迹运行工作的，能够形成与基材冶金结合的优质厚合金层，但只能用于形状简单的平面或圆柱面零件，体积和重量大，操作灵活性差，对大型机械的现场修复强化实施难度大，而且等离子炬工作气体只能使用价格较高的氩气，若用廉价的氮气代用，将造成频繁起弧的可靠性变差，程控工作时的连续性不能保证，钨阴极和铜喷嘴烧蚀严重。若加大起弧电压又会增大操作者的危险性和电气器件击穿的故障率。

综上所述，目前还没有一种集操作安全方便灵活、可获得与基体呈冶金结合的耐磨耐蚀抗冲击厚涂层、综合生产成本低、实施过程无有害烟雾排放的大型机械现场修复与表面强化的方法。因此，技术上的创新势在必行。

三、发明内容

针对上述情况，为克服现有技术缺陷，本发明之目的就是提供一种空心电极氮离子熔覆方法，可有效解决方便灵活、质量好、成本低、无污染的大型机械现场修复与表面耐磨耐蚀抗冲击厚涂层强化的问题，其解决的技术方案是，对金属零件被处理表面清污处理，空心电极的上端装有风冷导电送粉电极座，将风冷导电送粉电极座和被熔覆的金属零件接直流电焊机的两极，正极负极可以换接；接通送粉器，使合金粉末及氮气通过风冷送粉电极座进入空心电极的中心孔，并从下端喷出，将空心电极下端与被熔覆强化的金属零件表面接触引弧，电弧的高温迅速熔化被处理金属零件表层金属，与合金粉末形成合金熔体，随着空心电极的向前移动，合金熔体依次凝固，形成与金属基体呈冶金结合的高硬度抗冲击厚涂层，本发明方法独特，易操作，成本低，安全，产品质量好，生产效率高，无污染，经济和社会效益巨大。

四、附图说明

附图本发明的工艺设备图。

五、具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

由附图所示，本发明在具体实施时，首先将金属零件1的被处理表面粘附的污物清除，把风冷导电送粉电极座4分别接好送粉器7、空气压缩机5，送粉器7与氮气瓶6相连通，把空心电极3装入风冷导电送粉电极座4的孔中并压紧，将风冷导电送粉电极座4与金属零件1分别接上直流电弧焊机8，开启送粉器7、空气压缩机5和直流电弧焊机8，手持或用机械手夹持风冷导电送粉电极座4，使空心电极3的下端与所需修复或强化的金属零件1的表面短路引弧，电弧的高温迅速熔化零件表层金属与合金粉末形成合金熔体，随着空心电极3的向前移动，合金熔体依次凝固，形成与金属零件1呈冶金结合的高硬度抗冲击熔覆合金层2。

所说的空心电极和风冷导电送粉电极座采用碳棒或石墨材料制成；所说的电弧焊机8是采用通用的直流电弧焊机作电源；所说的氮气瓶6内装有氮气作为送粉器7的送粉气和熔覆工作时的离子气；所说的空气压缩机5压缩的压缩空气作为风冷导电送粉电极座4的冷却介质。

本发明的积极效果是，1、电源采用通用的直流电弧焊机，无须专门的复杂设备，投资小，无高频高压，手持操作安全灵活，适用于大型机械现场修复与强化处理。