[实用新型]一种机械振动辅助感应熔覆层的设备

说明书

本实用新型为一种机械振动辅助感应熔覆层的设备。其包括控制台、电源、红外测温仪、水冷系统、工作台、夹具、工件、感应线圈、振动电机，所述控制台与红外测温仪和电源相连，所述电源与感应线圈和夹具内的电机相连，所述水冷系统与感应线圈相连，所述工件在加热时放在感应线圈内，所述工作台上设有导轨夹具，可在工作台上移动，所述工作台的下部装有振动电机。通过在感应熔覆过程中加入机械振动，枝晶在生成的过程中被打碎细化，熔覆层组织得到明显的细化，气孔消失，组织变为等轴晶及细小针状枝晶，消除了熔覆层的残余应力，强化了熔覆层的综合性能，优化了感应熔覆工艺。本设备具有操作简单的优点，而且成本较低。

技术领域

本实用新型涉及一种机械振动辅助感应熔覆层的设备，属于特种加工技术领域,可应用于轴类零件的增材制造。

背景技术

感应熔覆是指利用感应线圈的电磁感应涡流产生的热量，在一种廉价的基体上涂覆一层高性能材料的方法，使基体获得高的物理、化学性能，可以用较低的价格提高材料的耐磨性、耐腐蚀性等优良性能。目前常用的熔覆方法有激光熔覆、氧-乙炔焰熔覆、感应熔覆和等离子熔覆等，其中，感应熔覆具有明显的优点：加热速度快，热效率高；涂层与基体结合强度高，没有夹渣；便于实现机械化和自动化，且产品质量稳定；不燃烧气体，基本不污染环境；工作环境好且成本低，其成本是同等厚度下电镀成本的1/2—2/3，激光熔覆成本的1/5。

熔覆层的表面质量是影响整体材料性能的关键也是研究的重点，土耳其学者Kocatepe和葡萄牙学者G.Chirita分别利用影像分析和晶相分析技术研究了低频振动(振频15～41.7Hz，振幅0.125～0.5mm)对合金LM6和LM25凝固孔隙率的影响以及LM25和LM6合金的空隙分布，发现振动充型凝固后的晶粒粒度得到细化且合金的孔隙率明显降低，气孔的数量随着振动强度的増加而减少。近年来国内外的学者做了大量的振动细晶实验研究工作，实验结果表明在液态金属材料的充型结晶阶段施加适度的振动场，利用此外力场对充型液态金属拉伸、压缩，通过这种方式破坏枝晶偏析，使合金组织得到均匀分布的细化晶相组织。中国专利 CN201310214376.8“一种超声冲击强化激光熔覆层的装置的工作方法”提到用超声冲击激光熔覆层的装置，有效提高了熔覆层的表面质量，超声振动相比于机械振动虽然振动频率高，但消耗的能量也大，设备复杂，加入机械振动具有价格低廉的优点，在感应熔覆中具有更好的应用价值。

发明内容

为了提高感应熔覆表面质量，本实用新型提供一种机械振动辅助感应熔覆层的设备，利用机械振动细化晶体组织的作用，来减少气孔缺陷和微观裂纹，消除残余应力。

本实用新型采用如下技术方案：一种机械振动辅助感应熔覆层的装置，其包括控制台、电源、红外测温仪、水冷系统、工作台、夹具、工件、感应线圈、振动电机，所述控制台与红外测温仪和电源相连，所述电源与感应线圈和夹具内的电机相连，所述水冷系统与感应线圈相连，所述工件在加热时放在感应线圈内，所述工作台上设有导轨夹具，可在工作台上移动，所述工作台的下部装有振动电机。

包括如下步骤：

(1)将高性能的粉末材料放入搅拌容器内，加入适量的水和水玻璃，搅拌均匀，涂覆到工件上，并烘干，然后包裹一层保护套；

(2)启动水冷循环系统；

(3)通过控制台，移动夹具固定工件；

(4)开启感应熔覆的电源，通过控制台设定感应加热所需功率和频率，设定工件转速后并启动电机，让工件以一定速度旋转，然后开始加热；

(5)待加热即将完成时开启振动电机。

优选地，采用可编程式控制台，可以实现对电源功率，工件转速的精确控制。

优选地，右侧夹具内设有电机，可通过控制台设定转速，下侧设有导轨，可实现左右移动。

本实用新型专利具有如下有益效果：