[发明专利]一种大耕深旋耕刀表面喷涂重熔一体化加工装置

说明书

本发明公开了一种大耕深旋耕刀表面喷涂重熔一体化加工装置，该加工装置包括高速电弧喷涂装置和感应重熔装置，高速电弧喷涂装置中的电弧喷枪（10）和感应重熔装置中的感应线圈（12）沿着旋耕刀的设置方向依次布置、且喷嘴朝向旋耕刀的电弧喷枪（10）和套置在旋耕刀上的感应线圈（12）能够沿着旋耕刀的设置方向行进；所述的电弧喷枪（10）分别通过正极线材（19）、负极线材（20）对应连接电弧电源（16）的正极和负极；连接感应电源（17）的感应线圈（12）能够对旋耕刀进行感应加热。本发明的加工装置以感应重熔的方法解决了电弧喷涂的先天缺陷，具备有效性、易操作性，可应用于农业可持续发展和农机制造技术等领域。

技术领域

本发明涉及设备再制造技术领域，具体地说是一种大耕深旋耕刀表面喷涂重熔一体化加工装置。

背景技术

秸秆还田收贮是废弃农作物资源化利用的重要途径，是保护生态、促进农业可持续发展的重要举措。研究表明，为实现秸秆全量还田，土壤旋耕深度至少20cm。当前，国外已推出大回转半径旋耕刀，作业深度可达26cm，而国内旋耕刀作业深度仅为16～18cm，尚未满足上述最低耕深要求。因此，研究大耕深旋耕刀制造技术已经成为我国农机领域的迫切需求和必然趋势。

正常工作下旋耕刀在粘性土壤中作业的寿命为 20～35/片，而在沙土中作业寿命仅仅只有 3.3～5.5/片，同时磨损以后的部件会造成牵引阻力变大、油耗增多的问题，这会使得农机的工作效率变低，作业质量降低，成本会有所提高。所以，对于提高旋耕机的工作效率，采用表面强化的方法是具有重要的研究意义。

旋耕刀一般是在含有农药、化肥或者是一些潮湿，有腐蚀性的环境中作业，并与土壤中的碎石或作物残渣等发生摩擦，并伴随着振动，冲击等，磨损是导致旋耕刀失效的主要原因之一。有学者提出利用表面强化技术制造大耕深耕刀代表性的有：表面激光冲击强化、表面渗铬。文献（赵荔等.大耕深旋耕刀激光冲击强化后的表面性能[J].扬州大学学报(自然科学版)，2014，17(03)：36-40）披露了激光强化主要用于防止表面应力集中，但对旋耕刀工件耐磨性的提升作用有限；而文献（赵玉凤等.旋耕刀用65Mn钢表面渗铬工艺优化及其耐磨性研究[J].农机化研究，2012，34(10)：156-160）披露了旋耕刀工件表面渗铬形成的硬质表层薄，制备的时间较长(9h)，实际应用也很困难。近年来，表面涂层技术受到了越来越多的关注，其在耐磨表面制备领域的应用也越来越广泛。文献（万伟伟等.走向人工智能时代的热喷涂技术发展现状与趋势[J].粉末冶金工业，2021，31(04)：94-99）披露了典型涂层技术有：基于激光、等离子体喷涂、冷喷涂、超音速火焰喷涂、电弧的熔覆、堆焊、喷涂等。

电弧喷涂是以电弧为热源，将材料熔化，然后利用压缩空气将熔化的材料雾化成微熔滴，喷涂到工件表面形成涂层的工艺过程。电弧喷涂技术的优点主要体现在加工效率高、成本低、安全性好、节约能源、加工表面光整等方面，在大耕深旋耕刀制造领域具有较大的应用潜力。

电弧喷涂技术的缺点主要体现在喷涂粒子在雾化空气中会发生氧化、涂层内部不均匀、涂层裂纹敏感性强等方面。另外文献（李晖等.60Si2Mn钢高速电弧喷涂耐磨涂层的摩擦磨损性能[J].中国表面工程，2015，28(04)：77-83）披露利用高速电弧喷涂技术在旋耕刀表面进行喷涂加工的方法。由于电弧喷涂的关键问题是涂层和基体之间为机械结合（具有一定动能的熔滴碰撞到经过粗糙处理的基材表面后与表面上的凸起和凹陷处形成的机械咬合），结合强度不高，该技术方法的工件界面和孔隙缺陷、抗旋耕冲击性能有限的问题已成为业内共识。因此，必须要对涂层进行后处理，提高涂层的致密度和结合强度。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种大耕深旋耕刀表面喷涂重熔一体化加工装置，该加工装置将高速电弧喷涂装置和感应重熔装置进行集成式组合，研制了一体化的加工设备，可实现电弧喷涂和感应重熔的同步加工，能够实现旋耕刀工件涂层与基体之间的冶金结合，减少涂层内部热应力和降低能耗量。

本发明的目的是通过以下技术方案解决的：