[发明专利]一种用于紫铜表面强化的等离子-感应复合熔覆装置和方法

说明书

本发明公开了一种用于紫铜表面强化的等离子‑感应复合熔覆装置，包括等离子熔覆系统、感应预热系统和工件定位系统，其中，等离子熔覆系统包括氩气瓶、送气管、等离子熔覆电源、送粉器、等离子焊枪和变位机；感应预热系统包括感应加热电源、红外测温仪、温度控制器、感应线圈和在线数据采集系统；工件定位系统包括放置和定位紫铜工件的熔覆工作台；在熔覆时，等离子熔覆电源、等离子枪、紫铜工件、工作台、变位机形成电流回路；感应线圈被设置在熔覆工作台之外，用于在熔覆前对紫铜工件进行预热。

技术领域

本发明涉及紫铜表面强化领域，尤其涉及一种等离子-感应复合熔覆装置。

背景技术

紫铜由于其优异的导电性和导热性被广泛应用于电力、冶金、机械装备、航空航天等领域。然而，紫铜的硬度低、耐磨性较差，不能完全满足工程应用。特别是在一些磨损环境下，紫铜部件极易损坏。因此，提高紫铜材料表面的性能从而延长其使用寿命至关重要。

目前，利用表面强化技术在铜材料表面制备涂层是提高其表面性能的主要手段。常见的铜表面强化技术有等离子喷涂、超音速火焰喷涂以及激光熔覆等。喷涂技术可以制备出性能优异的陶瓷涂层，但涂层与铜基体之间仅为简单的机械结合，有的还未发挥作用就已经剥落。激光熔覆虽然可以制备出与铜基体呈冶金结合的涂层，但其设备昂贵，维护成本高。更重要的是，铜对激光具有很高的反射率，这会导致激光能量利用率很低，制备的涂层也很容易存在裂纹缺陷。尽管一些研究者通过预置粉末的方法来克服这一困难，但是涂层的厚度和面积均受到限制，操作过程也很繁琐。因此，有必要寻找一种更经济、更高效的方法来对紫铜表面进行强化。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是一种更经济、更高效的方法来对紫铜表面进行强化的装置和方法。

为实现上述目的，本发明首先提供了一种用于紫铜表面强化的等离子-感应复合熔覆装置，包括等离子熔覆系统、感应预热系统和工件定位系统，其中，等离子熔覆系统包括氩气瓶、送气管、等离子熔覆电源、送粉器、等离子焊枪和变位机；感应预热系统包括感应加热电源、红外测温仪、温度控制器、感应线圈和在线数据采集系统；工件定位系统包括放置和定位紫铜工件的熔覆工作台；在熔覆时，等离子熔覆电源、等离子枪、紫铜工件、工作台、变位机、等离子熔覆电源形成一个完整的电流回路；感应线圈被设置在熔覆工作台之外，用于在熔覆前对紫铜工件进行预热。

进一步地，熔覆工作台包括陶瓷材质的边缘部和金属材质的中心部两个部分，其中，在陶瓷边缘部上设有工件放置槽，工件放置槽的底部开有通孔，用于连接金属中心部，使得金属中心部可与工件放置槽中的紫铜工件接触。

进一步地，陶瓷边缘部为刚玉材质，金属中心部为不锈钢材质。

进一步地，红外测温仪安装在等离子焊枪的支架上。

进一步地，在线数据采集系统为一台安装有温度记录软件的电脑，连接红外测温仪，实时记录紫铜工件的预热过程、熔覆过程、降温过程的温度变化曲线。

其次，本发明提供了一种用于紫铜表面强化的等离子-感应复合熔覆方法，包括步骤：将熔覆工作台夹持在变位机上，用水平尺检测熔覆工作台表面是否水平；将感应线圈套在工作台外侧，并接在感应加热设备上；将紫铜工件放入工件槽内，移动等离子焊枪对准紫铜工件上表面，打开红外测温仪并调整角度，使测温点和熔覆点重合；打开感应加热电源和温度控制器，设置温度程序，将紫铜工件预热到600℃；启动熔覆程序开始熔覆。

进一步地，熔覆工作台包括陶瓷材质的边缘部和金属材质的中心部两个部分，其中，在陶瓷边缘部上设有工件放置槽，工件放置槽的底部开有通孔，用于连接金属中心部，使得金属中心部可与工件放置槽中的紫铜工件接触。

进一步地，陶瓷边缘部为刚玉材质，金属中心部为不锈钢材质。

进一步地，红外测温仪安装在等离子焊枪的支架上。