本發(fā)明涉及機(jī)械制造及焊接技術(shù)領(lǐng)域，用于熱軋線層流輸送輥道表面火焰噴焊控制設(shè)備，一種火焰噴焊自動(dòng)重熔集成裝置。

背景技術(shù)：

磨損是自然界的一種普遍現(xiàn)象。磨損是指兩配合表面的物質(zhì)由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)而不斷損失的現(xiàn)象。只要存在物體表面間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)就必然會(huì)出現(xiàn)摩擦，有摩擦就必然伴隨著磨損，可產(chǎn)生磨損的工作條件包括滑動(dòng)、微振、沖擊、擦傷、侵蝕等。

因此，為了獲得具有特殊性能的零件，人們通常在基體表面噴涂一定厚度的耐磨材料，并通過(guò)高溫重熔的方式使得涂層與基體實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合，獲得結(jié)合強(qiáng)度高、耐磨性好的復(fù)合材料。

在現(xiàn)有技術(shù)中，一般采用火焰重熔、感應(yīng)重熔、激光表面改性等方式獲得涂層與基體的冶金結(jié)合。其中感應(yīng)重熔和激光表面改性等技術(shù)都能通過(guò)自動(dòng)控制獲得準(zhǔn)確的重熔溫度，而火焰重熔由于焰流的干擾，無(wú)法實(shí)現(xiàn)重熔溫度的準(zhǔn)確控制，只能通過(guò)人工觀察和工藝參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)重熔界面的“鏡面效應(yīng)”。

因此，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，采用火焰噴焊重熔時(shí)會(huì)導(dǎo)致重熔溫度控制不準(zhǔn)確，工件受熱不均，重熔后的組織晶粒尺寸差異較大，最終導(dǎo)致涂層的性能達(dá)不到預(yù)期的效果，產(chǎn)品質(zhì)量也得不到保證。

并且現(xiàn)有的紅外激光傳感器，在采集溫度的過(guò)程中，由于熱量集中導(dǎo)致紅外激光傳感器溫度過(guò)高，極易造成損壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)上述提出的技術(shù)問(wèn)題，而提供一種火焰噴焊自動(dòng)重熔集成裝置及其使用方法，用于解決現(xiàn)有的火焰噴焊重熔時(shí)會(huì)導(dǎo)致重熔溫度控制不準(zhǔn)確，工件受熱不均，重熔后的組織晶粒尺寸差異較大，最終導(dǎo)致涂層的性能達(dá)不到預(yù)期的效果，產(chǎn)品質(zhì)量也得不到保證的缺點(diǎn)。本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：

一種火焰噴焊自動(dòng)重熔集成裝置，包括旋轉(zhuǎn)床體和設(shè)置于旋轉(zhuǎn)床體前的移動(dòng)滑架；所述旋轉(zhuǎn)床體的兩端分別設(shè)置有用于定位工件的旋轉(zhuǎn)卡盤(pán)和尾座頂尖，使工件的前端安裝于旋轉(zhuǎn)卡盤(pán)上，末端安裝于尾座頂尖上；所述旋轉(zhuǎn)床體上表面安裝有用于托住工件軸頭的托架，使工件能夠以軸線為中心穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)；所述的移動(dòng)滑架上設(shè)置有噴粉裝置、重熔裝置和溫控裝置，并且使噴粉裝置、重熔裝置和溫控裝置能夠相對(duì)工件的軸線方向，前后往復(fù)移動(dòng)；所述噴粉裝置的噴出端位于所述工件外側(cè)，所述重熔裝置的前端安裝有重熔圈，所述的重熔圈包括測(cè)溫孔、上環(huán)和下環(huán)；所述的上環(huán)和下環(huán)相對(duì)設(shè)置于所述工件外側(cè)，并且在溫控裝置一側(cè)的上環(huán)和下環(huán)結(jié)合處設(shè)置測(cè)溫孔，所述的溫控裝置包括紅外激光傳感器和設(shè)置于紅外激光傳感器四周的冷卻系統(tǒng)。

作為優(yōu)選所述的移動(dòng)滑架上設(shè)置有用于控制噴粉裝置、重熔裝置和溫控裝置移動(dòng)的行走電機(jī)，所述行走電機(jī)和溫控裝置連接有plc控制系統(tǒng)，所述的plc控制系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置有智能電子自動(dòng)流量閥。

作為優(yōu)選所述重熔裝置包括重熔圈和用于支撐重熔圈的工裝；所述的重熔圈通過(guò)固定銷支撐于移動(dòng)滑架上。

一種上述火焰噴焊自動(dòng)重熔集成裝置的使用方法，包括以下步驟：

重熔前安裝，將待噴涂工件的一端安裝在旋轉(zhuǎn)卡盤(pán)上，另一端安裝在尾座頂尖上；重熔時(shí)，溫控裝置中的測(cè)溫元件會(huì)通過(guò)紅外感應(yīng)透過(guò)重熔圈的測(cè)溫孔，測(cè)量重熔過(guò)程中焰流的溫度，并將溫度反饋到plc控制系統(tǒng)中；plc控制系統(tǒng)中計(jì)算重熔溫度，并與設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比，超出誤差范圍后，會(huì)及時(shí)調(diào)整行走速度，通過(guò)行走速度的調(diào)整來(lái)保證重熔溫度的準(zhǔn)確性。

作為優(yōu)選所述火焰噴焊自動(dòng)重熔集成裝置的工作參數(shù)：工件直徑：φ100～300；工件長(zhǎng)度：≤3000mm；工件轉(zhuǎn)速：0～60r/min；噴焊機(jī)頭移動(dòng)速度：0～600mm/min；重熔圈移動(dòng)速度：0～600mm/min；重熔圈移動(dòng)定位精度：±0.5mm；最高加熱溫度：1650℃；溫度控制精度：±0.1℃；丙烷流量：0～800l/min；氧氣流量：0～700l/min；丙烷流量控制精度：±0.5l/min；氧氣流量控制精度：±0.5l/min。

作為優(yōu)選重熔過(guò)程中，智能電子自動(dòng)流量閥根據(jù)開(kāi)關(guān)半環(huán)或全環(huán)數(shù)量自動(dòng)調(diào)整氧氣、丙烷流量，plc控制系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算氧氣與丙烷配比，調(diào)整兩種氣體流量，實(shí)現(xiàn)兩種氣體配比穩(wěn)定，最終實(shí)現(xiàn)加熱均勻。

作為優(yōu)選重熔環(huán)程序保護(hù)，重熔圈的上環(huán)和下環(huán)中任何一環(huán)的丙烷電磁閥沒(méi)有開(kāi)啟或流量達(dá)不到工藝要求時(shí)，氧氣電磁閥無(wú)法打開(kāi)；

關(guān)閉重熔圈上環(huán)和下環(huán)時(shí)，氧氣電磁閥不立刻進(jìn)行關(guān)閉；系統(tǒng)程序先執(zhí)行智能電子自動(dòng)流量閥逐漸關(guān)閉氧氣流量，當(dāng)流量等于0l/min時(shí)氧氣電磁閥自動(dòng)關(guān)閉。

作為優(yōu)選所述溫控裝置通過(guò)紅外激光傳感器將工件高溫溫度數(shù)據(jù)采集到plc控制系統(tǒng)的plc溫控處理中心，plc控制系統(tǒng)根據(jù)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行軟件編程濾波，并進(jìn)行平均計(jì)算分析，與工藝要求溫度數(shù)據(jù)值進(jìn)行計(jì)算比較，根據(jù)比較結(jié)果進(jìn)行高、中、低三級(jí)加減速輸出模擬量，輸出模擬量控制重熔圈的移動(dòng)速度，從而達(dá)到閉環(huán)控制溫度均衡；

此溫度算法采用三級(jí)加速，與三級(jí)減速建立閉環(huán)微調(diào)與閉環(huán)快速調(diào)整進(jìn)行溫度控制，溫控區(qū)域根據(jù)實(shí)際工作中采集所需溫度平衡值進(jìn)行閉環(huán)控制，整套溫控程序模塊控制重熔圈的移動(dòng)速度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明所述的火焰噴焊自動(dòng)重熔集成裝置及其使用方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明所述的火焰噴焊自動(dòng)重熔集成裝置及其使用方法，重熔過(guò)程氣體控制單元：智能電子自動(dòng)流量閥根據(jù)開(kāi)關(guān)半環(huán)或全環(huán)數(shù)量自動(dòng)調(diào)整氧氣、丙烷流量。plc控制系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算氧氣與丙烷配比，調(diào)整兩種氣體流量(氧氣600l/min，丙烷700l/min)，實(shí)現(xiàn)兩種氣體配比穩(wěn)定，最終實(shí)現(xiàn)加熱均勻。

2、本發(fā)明所述的火焰噴焊自動(dòng)重熔集成裝置及其使用方法，重熔環(huán)程序保護(hù)功能：重熔圈上環(huán)和下環(huán)中任何一環(huán)的丙烷電磁閥沒(méi)有開(kāi)啟或流量達(dá)不到工藝要求時(shí)，氧氣電磁閥無(wú)法打開(kāi)，系統(tǒng)程序進(jìn)行保護(hù)。其目的是防止氧氣流量配比大于丙烷流量造成回火危險(xiǎn)。

關(guān)閉重熔圈上環(huán)和下環(huán)時(shí)，氧氣電磁閥不立刻進(jìn)行關(guān)閉。系統(tǒng)程序先執(zhí)行智能電子自動(dòng)流量閥逐漸關(guān)閉氧氣流量，當(dāng)流量等于0l/min時(shí)氧氣電磁閥自動(dòng)關(guān)閉。該單元目的是實(shí)現(xiàn)重熔過(guò)程中氣體流量的精確控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工件加熱的均勻性，防止重熔時(shí)產(chǎn)生回火現(xiàn)象。

3、本發(fā)明所述的火焰噴焊自動(dòng)重熔集成裝置及其使用方法，重熔過(guò)程溫度控制單元：首先通過(guò)紅外激光傳感器將工件高溫溫度數(shù)據(jù)采集到plc溫控處理中心，plc根據(jù)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行軟件編程濾波，并進(jìn)行平均計(jì)算分析。與工藝要求溫度數(shù)據(jù)值進(jìn)行計(jì)算比較，根據(jù)比較結(jié)果進(jìn)行高、中、低三級(jí)加減速輸出模擬量，輸出模擬量控制重熔圈的移動(dòng)速度，從而達(dá)到閉環(huán)控制溫度均衡。

此溫度算法采用三級(jí)加速(高中低)，與三級(jí)減速(高中低)建立閉環(huán)微調(diào)與閉環(huán)快速調(diào)整進(jìn)行溫度控制。溫控區(qū)域根據(jù)實(shí)際工作中采集所需溫度平衡值進(jìn)行閉環(huán)控制。整套溫控程序模塊控制重熔圈的移動(dòng)速度，從而保證工件在重熔過(guò)程中溫度穩(wěn)定均衡。

本發(fā)明所述的火焰噴焊自動(dòng)重熔集成裝置及其使用方法，溫控裝置包括紅外激光傳感器和設(shè)置于紅外激光傳感器四周的冷卻系統(tǒng)。在紅外激光傳感器四周用銅板設(shè)計(jì)了密封性的水冷循環(huán)結(jié)構(gòu)，避免了采集溫度的過(guò)程中，由于熱量集中導(dǎo)致紅外激光傳感器溫度過(guò)高，造成損壞的風(fēng)險(xiǎn)。加入冷卻系統(tǒng)后，工作時(shí)傳感器的溫度一般小于20℃，工作環(huán)境安全。

本發(fā)明所述的火焰噴焊自動(dòng)重熔集成裝置及其使用方法，保證了系統(tǒng)可靠性，有效減少由于人工誤差而引起的產(chǎn)品維修、報(bào)廢等；同時(shí)由于采用自動(dòng)控制系統(tǒng)，減少了勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度，降低產(chǎn)品的報(bào)廢率，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)可提高企業(yè)在熱軋層流輥道制造及修復(fù)領(lǐng)域的知名度，增強(qiáng)了企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，是一種用于合金粉末涂層與基體重新熔合的火焰噴焊自動(dòng)重熔集成裝置。

本發(fā)明所述的火焰噴焊自動(dòng)重熔集成裝置及其使用方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的重熔溫度控制不準(zhǔn)確，工件預(yù)熱和受熱不均勻，重熔后的材料晶粒粗大，效率低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等不足。

本發(fā)明所述的火焰噴焊自動(dòng)重熔集成裝置及其使用方法，具有重熔溫度控制精度高，重熔溫度升溫快且均勻，工件變形小，重熔質(zhì)量高，感應(yīng)重熔涂層中的晶粒細(xì)密，表面硬度值高，涂層的耐腐蝕性和抗磨性能優(yōu)于氧乙炔火焰重熔涂層，產(chǎn)品的工藝制造成本低等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明的主視圖。

圖2是本發(fā)明的側(cè)視圖。

圖3是本發(fā)明移動(dòng)滑架部分安裝示意圖。

圖4是本發(fā)明plc控制系統(tǒng)接線示意圖。

其中：1、旋轉(zhuǎn)卡盤(pán)，2、旋轉(zhuǎn)床體，3、托架，4、尾座頂尖，5、移動(dòng)滑架，6、噴粉裝置，7、重熔裝置，8、溫控裝置，9、重熔圈，10、測(cè)溫孔，11、上環(huán)，12、下環(huán)，13、固定銷，14、行走電機(jī)，15、plc控制系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

如圖所示，一種火焰噴焊自動(dòng)重熔集成裝置，包括旋轉(zhuǎn)床體2和設(shè)置于旋轉(zhuǎn)床體2前的移動(dòng)滑架5；所述旋轉(zhuǎn)床體2的兩端分別設(shè)置有用于定位工件的旋轉(zhuǎn)卡盤(pán)1和尾座頂尖4，使工件的前端安裝于旋轉(zhuǎn)卡盤(pán)1上，末端安裝于尾座頂尖4上；所述旋轉(zhuǎn)床體2上表面安裝有用于托住工件軸頭的托架3，使工件能夠以軸線為中心穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，保證重熔過(guò)程中工件的穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。

所述的移動(dòng)滑架5上設(shè)置有噴粉裝置6、重熔裝置7和溫控裝置8，并且使噴粉裝置6、重熔裝置7和溫控裝置8能夠相對(duì)工件的軸線方向，前后往復(fù)移動(dòng)，保證噴粉過(guò)程和重熔過(guò)程行走的穩(wěn)定性。

所述噴粉裝置6的噴出端位于所述工件外側(cè)，所述重熔裝置7的前端安裝有重熔圈9，所述的重熔圈9包括測(cè)溫孔10、上環(huán)11和下環(huán)12；所述的上環(huán)11和下環(huán)12相對(duì)設(shè)置于所述工件外側(cè)，并且在溫控裝置8一側(cè)的上環(huán)11和下環(huán)12結(jié)合處設(shè)置測(cè)溫孔10。所述的溫控裝置8包括紅外激光傳感器和設(shè)置于紅外激光傳感器四周的冷卻系統(tǒng)。在紅外激光傳感器四周用銅板設(shè)計(jì)了密封性的水冷循環(huán)結(jié)構(gòu)，避免了采集溫度的過(guò)程中，由于熱量集中導(dǎo)致紅外激光傳感器溫度過(guò)高，造成損壞的風(fēng)險(xiǎn)。加入冷卻系統(tǒng)后，工作時(shí)傳感器的溫度一般小于20℃，工作環(huán)境安全。

所述的移動(dòng)滑架5上設(shè)置有用于控制噴粉裝置6、重熔裝置7和溫控裝置8移動(dòng)的行走電機(jī)14，所述行走電機(jī)14和溫控裝置連接有plc控制系統(tǒng)15，所述的plc控制系統(tǒng)15內(nèi)設(shè)置有智能電子自動(dòng)流量閥。

所述重熔裝置7包括重熔圈9和用于支撐重熔圈9的工裝；所述的重熔圈9通過(guò)固定銷13支撐于移動(dòng)滑架5上，固定銷13起到固定位置的作用。

當(dāng)工件進(jìn)行重熔時(shí)，溫控裝置8中的測(cè)溫元件會(huì)通過(guò)紅外感應(yīng)透過(guò)重熔圈測(cè)溫孔10測(cè)量重熔過(guò)程中焰流的溫度，并將溫度反饋到plc控制系統(tǒng)中。plc控制系統(tǒng)計(jì)算重熔溫度，并與設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比，超出誤差范圍后，會(huì)及時(shí)調(diào)整行走速度，通過(guò)行走速度的調(diào)整來(lái)保證重熔溫度的準(zhǔn)確性。

如圖所示，一種上述火焰噴焊自動(dòng)重熔集成裝置的使用方法，包括以下步驟：

重熔前安裝，將待噴涂工件的一端安裝在旋轉(zhuǎn)卡盤(pán)1上，另一端安裝在尾座頂尖4上。

重熔時(shí)，溫控裝置8中的測(cè)溫元件會(huì)通過(guò)紅外感應(yīng)透過(guò)重熔圈9的測(cè)溫孔10，測(cè)量重熔過(guò)程中焰流的溫度，并將溫度反饋到plc控制系統(tǒng)15中。

plc控制系統(tǒng)15中計(jì)算重熔溫度，并與設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比，超出誤差范圍后，會(huì)及時(shí)調(diào)整行走速度，通過(guò)行走速度的調(diào)整來(lái)保證重熔溫度的準(zhǔn)確性。

重熔過(guò)程中，智能電子自動(dòng)流量閥根據(jù)開(kāi)關(guān)半環(huán)或全環(huán)數(shù)量自動(dòng)調(diào)整氧氣、丙烷流量，plc控制系統(tǒng)15通過(guò)計(jì)算氧氣與丙烷配比，調(diào)整兩種氣體流量，實(shí)現(xiàn)兩種氣體配比穩(wěn)定，最終實(shí)現(xiàn)加熱均勻。

重熔環(huán)程序保護(hù)，重熔圈9的上環(huán)11和下環(huán)12中任何一環(huán)的丙烷電磁閥沒(méi)有開(kāi)啟或流量達(dá)不到工藝要求時(shí)，氧氣電磁閥無(wú)法打開(kāi)；

關(guān)閉重熔圈上環(huán)11和下環(huán)12時(shí)，氧氣電磁閥不立刻進(jìn)行關(guān)閉；系統(tǒng)程序先執(zhí)行智能電子自動(dòng)流量閥逐漸關(guān)閉氧氣流量，當(dāng)流量等于0l/min時(shí)氧氣電磁閥自動(dòng)關(guān)閉。

所述溫控裝置8通過(guò)紅外激光傳感器將工件高溫溫度數(shù)據(jù)采集到plc控制系統(tǒng)的plc溫控處理中心，plc控制系統(tǒng)根據(jù)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行軟件編程濾波，并進(jìn)行平均計(jì)算分析，與工藝要求溫度數(shù)據(jù)值進(jìn)行計(jì)算比較，根據(jù)比較結(jié)果進(jìn)行高、中、低三級(jí)加減速輸出模擬量，輸出模擬量控制重熔圈的移動(dòng)速度，從而達(dá)到閉環(huán)控制溫度均衡。

此溫度算法采用三級(jí)加速，與三級(jí)減速建立閉環(huán)微調(diào)與閉環(huán)快速調(diào)整進(jìn)行溫度控制，溫控區(qū)域根據(jù)實(shí)際工作中采集所需溫度平衡值進(jìn)行閉環(huán)控制，整套溫控程序模塊控制重熔圈的移動(dòng)速度。

所述火焰噴焊自動(dòng)重熔集成裝置的工作參數(shù)：工件直徑：φ100～300；工件長(zhǎng)度：≤3000mm；工件轉(zhuǎn)速：0～60r/min；噴焊機(jī)頭移動(dòng)速度：0～600mm/min；重熔圈移動(dòng)速度：0～600mm/min；重熔圈移動(dòng)定位精度：±0.5mm；最高加熱溫度：1650℃；溫度控制精度：±0.1℃；丙烷流量：0～800l/min；氧氣流量：0～700l/min；丙烷流量控制精度：±0.5l/min；氧氣流量控制精度：±0.5l/min。

本發(fā)明所述的火焰噴焊自動(dòng)重熔集成裝置及其使用方法，plc控制系統(tǒng)的plc型號(hào)：plc-motor-05。

本發(fā)明所述的火焰噴焊自動(dòng)重熔集成裝置及其使用方法，對(duì)火焰噴焊重熔工藝過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，具有廣泛的應(yīng)用性，特別適合于重熔自熔合金粉末，對(duì)各種軸類、熱軋輸送輥類、液壓支架、輥筒等工件的表面強(qiáng)化處理具有重要意義。

本發(fā)明所述的火焰噴焊自動(dòng)重熔集成裝置及其使用方法，對(duì)火焰重熔溫度和氣體流量實(shí)現(xiàn)精確控制，通過(guò)plc系統(tǒng)和智能電子自動(dòng)流量閥自動(dòng)調(diào)整氧氣、丙烷流量配比，實(shí)現(xiàn)兩種氣體配比穩(wěn)定，最終實(shí)現(xiàn)加熱均勻；通過(guò)溫度信號(hào)反饋實(shí)時(shí)調(diào)整重熔速度，從而實(shí)現(xiàn)重熔過(guò)程氣體、溫度、速度的自動(dòng)控制，是一種用于合金粉末涂層與基體重新熔合的火焰噴焊自動(dòng)重熔集成裝置。

以φ300×2300mm的熱軋層流冷卻輸送輥道為例，測(cè)定重熔過(guò)程中的具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

工件轉(zhuǎn)速：35r/min；重熔圈移動(dòng)速度：70～90mm/min；重熔圈移動(dòng)定位精度：±0.5mm；最高加熱溫度：1050℃；實(shí)際反饋溫度：1049.8℃；丙烷流量：690.5l/min；氧氣流量：560.5l/min。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。