[发明专利]一种针对大型阀门的斜锥台型阀板密封面的激光熔覆装置

说明书

技术领域

本发明属于半导体激光器激光熔覆领域，更具体地，涉及一种大型阀门的斜锥台型阀板密封面的激光熔覆。

背景技术

泵阀产业是我国装备制造业的重要部分，尤其是温州传统特色主导产业，发展泵阀产业对于促进温州工业经济的发展，提升我国装备制造水平，促进行业经济和区域经济发展等具有重要意义。

1、泵阀产业是我国制造业重要基础产业

近年来，仅温州的泵阀产业达到年产300亿元，并以25％速度增长，是国内规模最大、产量最高、规格最全、企业最为集中的泵阀生产基地，泵阀产品为国家大型工程项目和重点企业进行配套。但是泵阀行业急需技术更新，和进口高端阀门相比，泵阀质量普遍不高便是其中最重要的一个原因，成为行业发展中的瓶颈。如何改变泵阀表面性能及各方面综合性能是泵阀行业现在急需解决的难题。

2、泵阀密封面传统表面强化工艺面临挑战

各种泵类和阀类的易磨损、易腐蚀面，如泵轴、泵壳、轴承、阀座、阀板和阀杆等部位，必须确保密封质量。泵阀行业中，平面类工件主要有阀盖、阀板和少数阀体。阀盖是承压部件，闸板是控压部件，一旦破损，它们所阻截的流体就会被释放出来。因此，在规定的介质温度和压力环境中，两者需要具有优秀的力学性能和冷热加工工艺。表面强化技术作为泵阀行业中必不可少的技术，加强阀板和阀盖的耐腐蚀性、耐磨性和机械性能，从而达到延长整体泵阀寿命的要求。

泵阀密封面的传统处理方法是采用等离子喷涂、火焰喷涂、电弧焊接等，存在表面结合强度低、涂层不均匀、喷涂噪音大、污染环境等问题。阀门密封面的超音速喷涂逐渐在阀门行业中采用较多，但是超音速喷涂设备昂贵，表面涂层较薄，机器运行噪音较大。

近年来，半导体激光器在熔覆方面的工业应用拥有巨大优势，与常用的CO2气体激光器相比，体积小，电光转换效率高达60％以上，易于安装，基本免维护。此外，高功率半导体激光器可以和机械手臂配合作业，在某些工业应用上，它有着其它激光器无可比拟的竞争力。

3、特殊阀板结构分析

由图1中可以看出阀板并非正圆板，其边缘是斜锥台的面。从侧视图中的虚线区域，我们可以看到，阀板的边缘实际上是圆锥的一部份，我们称之为斜锥台。图中，定义垂直于阀板表面的方向为阀板平面法线方向，锥台的中心轴与法线方向成一定角度，阀板加工中心线与法线有一定距离。另外，阀板工作孔中心线为其在阀门中工作时的轴线。

我们可以知道，在对阀板的边缘进行熔覆时，由于其边缘的非对称结构，需要采用特殊的方法。目前使用的熔覆技术将阀板视为普通圆柱面，存在以下几个问题：(1)使用普通夹具时，阀板边缘并不会完全水平，导致粉末不能正常堆积在阀板上，影响熔覆的质量；(2)在工作台旋转的过程中，普通圆柱面能很好的保持位置的稳定，而锥台面会产生一定的位移，结果导致激光光束偏移熔覆区域，使阀板边缘形成部分熔覆，部分未熔覆的情况；(3)由于阀板熔覆面的锥台形状，其边缘的不同区域厚度不一样，如果使用矩形光斑熔覆，激光光束的中心偏移到较薄的区域，则会使该区域烧毁。

发明内容

本发明主要针对产量最大的阀板外圆密封面的激光熔覆，提高耐磨性，高功率半导体激光表面强化专用系统主要利用同步送粉和熔覆强化的方式，采用铁基、镍基、钴基等粉末合金对加工部件进行表面强化以及激光熔覆过程中烧损阀板外圆边缘。

为实现上述目的，本发明提供了一种针对包括斜锥台型阀板的激光熔覆专用夹具，其特征在于，所述夹具包括侧壁和底面，侧壁为圆筒形，所述底面为椭圆，所述底面与所述侧壁呈一定角度，所述角度等于所述阀板斜锥台型中心轴与所述阀板平面法线之间的夹角。

优选地，所述底面上具有一个或多个固定孔，用于将夹具固定在激光熔覆装置中。

本发明的另一目的在于提供一种针对包括斜锥台型阀板的半导体激光熔覆装置，其特征在于，其包括上述的专用夹具。

本发明的另一目的在于提供一种针对包括斜锥台型阀板的半导体激光熔覆方法，其特征在于，该方法采用了如上述的激光熔覆装置，该方法包括以下步骤：

(1)阀板正确放置在夹具上，使阀板斜锥台型中心轴与夹具底面中心孔的中心线在同一直线上；

(2)调节所述激光熔覆装置中可倾回转工作台的仰角，使其角度等于所述斜锥台型母线与所述斜锥台型中心轴的角度，使所述母线始终在同一水平线上；