[实用新型]一种基于超高频感应加热熔丝制备表面强化涂层的装置

说明书

本实用新型公开了一种基于超高频感应加热熔丝制备熔覆层的装置，本实用新型采用超高频感应加热装置，通过送丝装置将金属丝材引入感应线圈中心加热熔化，凭借感应加热特有的集肤效应、邻近效应降低基体表面的温度梯度，促进熔覆层显微组织均匀化，从根源上抑制裂纹的产生；且能够直接作用于熔池，有效避免熔覆层孔洞的出现。该方法相对于目前常用的预置粉末合金法具有本质区别，并在时间及经济成本上具有较大优势，同时通过实验即可得到无孔洞、裂纹等缺陷且晶粒细化的熔覆层，同时利用该装置制备的熔覆层成形件其横截面为饱满的椭圆形。该方法也可实现熔滴的按需滴落，可将其应用于微裂纹的修复问题以及基体的表面强化，有利于超高频感应加热技术在工业领域的大规模推广。

技术领域

本发明涉及表面熔覆技术领域，尤其涉及一种基于超高频感应加热熔丝制备表面强化涂层的装置。

技术背景

表面熔覆作为一种新型表面改性技术，综合了表面涂层技术和复合材料技术的优势，可根据零部件的不同需求大幅度提升其综合机械性能。目前国内外常用的表面熔覆技术主要有堆焊、激光表面熔覆、等离子体熔覆等。

堆焊技术采用焊接方法在金属表面熔覆一层具有特殊性能的堆焊层，但采用焊接材料过渡合金元素，过渡系数低，熔覆层中的合金元素含量少，不能形成较高分数的增强相，增强效果不突出；激光表面熔覆中，采用激光高能束作为热源，在加工过程中对基体瞬时热输入大，极易导致涂层内部集中冲击热应力，涂层裂纹敏感性高，且激光熔覆设备昂贵，对工件和工艺要求高；等离子熔覆是一个急剧升温、快速冷却的过程，且等离子弧具有很高的热流密度，所生产的熔覆层中易存在加工残余应力以及微观裂纹等现象，严重影响产品的使用寿命。

超高频感应加热技术是一种利用电磁感应的方法是被加热工件内部产生涡流，依靠涡流热影响，使得金属件可以在短时间内升至较高温度的技术。此外，超高频感应加热设备具有体积小，重量轻，设备成本低等优势，可利用感应加热技术所特有的趋肤效应以及集肤效应实现加热范围的精确控制。目前，感应加热冷涂技术的材料是以粉末的形式加入，熔覆过程难以控制，表面涂层成形困难、孔隙率高，熔覆过程过于浪费。

发明内容

为克服感应加热冷涂技术存在的缺陷，本发明提供一种基于超高频感应加热熔丝制备表面强化涂层的装置。本实用新型利用感应加热特有的集肤效应、邻近效应降低基体表面的温度梯度，促进熔覆层显微组织均匀化，从根源上抑制裂纹的产生；且能够直接作用于熔池，有效避免熔覆层孔洞的出现，在时间及经济成本上具有较大优势，通过实验可得到无孔洞、裂纹等缺陷且晶粒细化的熔覆层可用于具有复杂零件的精确熔覆，可提高表面强化涂层的制备效率及其综合机械性能；相较传统方法制备的薄壁熔覆层，该装置可制备的熔覆层横截面为饱满的椭圆形。

为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案如下：超高频感应加热熔丝制备表面强化涂层的成型装置包括超高频感应加热装置，送丝装置，工作平台以及保护气部分；其中，超高频感应加热装置包括超高频感应加热电源，感应线圈和冷水机；所述冷水机的进出水口通过水管分别连接超高频感应加热电源和感应线圈；所述感应线圈装置底部通过螺栓固定于移动滑块，所述移动滑块通过螺栓固定在z方向导轨上，所述z方向导轨采用滚珠丝杠结构，所述z方向导轨顶端设有转动把手；所述超高频感应电源与感应线圈之间通过电缆连接，超高频感应加热电源连接脚踏控制器控制感应线圈的工作，通过改变超高频感应加热电源的工作频率来实现感应线圈内电流的变化；所述送丝装置通过螺栓连接z方向直线导轨，将其固定于感应线圈上方，插入金属丝材、调节送丝装置，保证焊丝末端正好指向感应线圈中心；所述工作平台由双轴滚珠丝杠导轨以及移动平台组成，移动平台通过螺栓紧固在y轴方向导轨，所述移动平台位于感应线圈下方；保护气部分包括保护气氛箱及保护气瓶，保护气氛箱包裹整个实验平台，保护气瓶通过硅胶管连接保护气氛箱的进气口。

所述送丝装置在熔覆过程中同步送丝，所述送丝装置通过驱动直齿轮连接步进电机，实现送丝速度的可调节性。

所述z方向滚珠丝杠导轨顶端设有转动把手，通过手动旋转把手调节感应线圈与基板之间的距离。