專利名稱：空心電極氮離子熔覆方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機械加工，特別是一種大型機械設(shè)備現(xiàn)場修復(fù)與表面耐磨耐蝕 抗沖擊厚涂層強化的空心電極氮離子熔覆方法。
二背景技術(shù)：
目前工業(yè)上應(yīng)用的大型機械設(shè)備修復(fù)與表面耐磨耐蝕抗沖擊厚涂層強化方 法有耐磨焊條堆焊、激光熔覆、熱噴涂、藥芯焊絲硬面堆焊、等離子束表面冶 金等，其中耐磨焊條堆焊由于合金元素浪費大、焊接煙霧有害、效率低、堆焊
層質(zhì)量差等弊病僅適用于技術(shù)要求較低的機械零部件的局部修復(fù)與強化；激光 熔覆可獲得高質(zhì)量的耐磨耐蝕抗沖擊厚涂層，但不適用于大型機械的現(xiàn)場修復(fù) 與強化；熱噴涂技術(shù)廣泛應(yīng)用于噴涂鋅鋁合金長效防腐涂層和小型精密零部件 的局部修復(fù)與耐磨強化，用于大型機械修復(fù)和厚涂層耐磨強化時，由于噴涂層 與基體材料的結(jié)合力差，不能承受沖擊載荷，現(xiàn)場噴砂前期處理難度大，合金 粉末散失率高，在該領(lǐng)域幾乎未被采用；藥芯焊絲表面堆焊已被大量用于生產(chǎn) 耐磨復(fù)合板，生產(chǎn)過程穩(wěn)定連續(xù)，質(zhì)量可控性好，堆焊層與鋼板冶金結(jié)合，能 承受沖擊載荷，但是需要預(yù)先制備藥芯焊絲，成本高，成分調(diào)整困難，焊管稀 釋率大，堆悍操作的要求也較高；等離子束表面冶金是在專用設(shè)備上按照程序 軌跡運行工作的，能夠形成與基材冶金結(jié)合的優(yōu)質(zhì)厚合金層，但只能用于形狀 簡單的平面或圓柱面零件，體積和重量大，操作靈活性差，對大型機械的現(xiàn)場 修復(fù)強化實施難度大，而且等離子炬工作氣體只能使用價格較高的氬氣，若用 廉價的氮氣代用，將造成頻繁起弧的可靠性變差，程控工作時的連續(xù)性不能保 證，鎢陰極和銅噴嘴燒蝕嚴(yán)重。若加大起弧電壓又會增大操作者的危險性和電 氣器件擊穿的故障率。
綜上所述，目前還沒有一種集操作安全方便靈活、可獲得與基體呈冶金結(jié) 合的耐磨耐蝕抗沖擊厚涂層、綜合生產(chǎn)成本低、實施過程無有害煙霧排放的大 型機械現(xiàn)場修復(fù)與表面強化的方法。因此，技術(shù)上的創(chuàng)新勢在必行。
三
發(fā)明內(nèi)容
針對上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，本發(fā)明之目的就是提供一種空心電極氮離子熔覆方法，可有效解決方便靈活、質(zhì)量好、成本低、無污染的大型機械現(xiàn)場修復(fù)與表面耐磨耐蝕抗沖擊厚涂層強化的問題，其解決的技術(shù)方案是，對金屬零件被處理表面清污處理，空心電極的上端裝有風(fēng)冷導(dǎo)電送粉電極座，將風(fēng)冷導(dǎo)電送粉電極座和被熔覆的金屬零件接直流電焊機的兩極，正極負(fù)極可以換接；接通送粉器，使合金粉末及氮氣通過風(fēng)冷送粉電極座進(jìn)入空心電極的中心孔，并從下端噴出，將空心電極下端與被熔覆強化的金屬零件表面接觸引弧，電弧的高溫迅速熔化被處理金屬零件表層金屬，與合金粉末形成合金熔體，隨著空心電極的向前移動，合金熔體依次凝固，形成與金屬基體呈冶金結(jié)合的高硬度抗沖擊厚涂層，本發(fā)明方法獨特，易操作，成本低，安全，產(chǎn)品質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高，無污染，經(jīng)濟(jì)和社會效益巨大。
四

附圖本發(fā)明的工藝設(shè)備圖。
五具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作詳細(xì)說明。
由附圖所示，本發(fā)明在具體實施時，首先將金屬零件1的被處理表面粘附的污物清除，把風(fēng)冷導(dǎo)電送粉電極座4分別接好送粉器7、空氣壓縮機5，送粉器7與氮氣瓶6相連通，把空心電極3裝入風(fēng)冷導(dǎo)電送粉電極座4的孔中并壓緊，將風(fēng)冷導(dǎo)電送粉電極座4與金屬零件1分別接上直流電弧焊機8，開啟送粉器7、空氣壓縮機5和直流電弧焊機8，手持或用機械手夾持風(fēng)冷導(dǎo)電送粉電極座4，使空心電極3的下端與所需修復(fù)或強化的金屬零件1的表面短路引弧，電弧的高溫迅速熔化零件表層金屬與合金粉末形成合金熔體，隨著空心電極3的向前移動，合金熔體依次凝固，形成與金屬零件1呈冶金結(jié)合的高硬度抗沖擊熔覆合金層2。
所說的空心電極和風(fēng)冷導(dǎo)電送粉電極座采用碳棒或石墨材料制成；所說的電弧焊機8是采用通用的直流電弧焊機作電源；所說的氮氣瓶6內(nèi)裝有氮氣作為送粉器7的送粉氣和熔覆工作時的離子氣；所說的空氣壓縮機5壓縮的壓縮空氣作為風(fēng)冷導(dǎo)電送粉電極座4的冷卻介質(zhì)。
本發(fā)明的積極效果是，1、電源采用通用的直流電弧焊機，無須專門的復(fù)雜設(shè)備，投資小，無高頻高壓，手持操作安全靈活，適用于大型機械現(xiàn)場修復(fù)與強化處理。
2、 空心電極采用了價格低廉的石墨棒或碳棒制作，耐高溫且更換方便，高溫條件也下不與氮氣發(fā)生反應(yīng)，使用價格低廉的氮氣作為離子氣和送粉氣，進(jìn)一步降低了熔覆成本。石墨或碳棒制成的空心電極，在氮離子弧中與工件表面的金屬氧化物起還原反應(yīng)而有自動除銹的功能，減少了熔覆層中的氧化夾渣和氣孔。合金粉末從空心電極中心通過，不存在粉末反彈飛散和加熱不足，粉末利用率和加熱效率高，而且可保護(hù)熔覆層不被氧化，對熔覆層還有增碳作用，進(jìn)一步提高了熔覆層的硬度和耐磨性?？招碾姌O的重量很輕，手持槍體也很輕巧。
3、 可對金屬構(gòu)件的各種部位進(jìn)行熔覆強化，不受空間和場地限制。
4、 用壓縮空氣代替冷卻水冷卻導(dǎo)電送粉電極座，避免了現(xiàn)場操作時粉塵對
冷卻用水的污染和冷卻循環(huán)水處理的問題，也避免了冬季戶外操作設(shè)備凍裂現(xiàn)象。
5、 可根據(jù)使用要求隨時調(diào)整合金粉末成分，即方便也無額外損耗。
6、 空心電極氮離子弧加熱均勻，對提高熔覆層結(jié)合力和致密性有利，還可減少殘余應(yīng)力和裂紋。
權(quán)利要求
1、一種空心電極氮離子熔覆方法，其特征在于，對金屬零件被處理表面清污處理，空心電極的上端裝有風(fēng)冷導(dǎo)電送粉電極座，將風(fēng)冷導(dǎo)電送粉電極座和被熔覆的金屬零件接直流電焊機的兩極，正極負(fù)接極可以換接；接通送粉器，使合金粉末及氮氣通過風(fēng)冷送粉電極座進(jìn)入空心電極的中心孔，并從下端噴出，將空心電極下端與被熔覆強化的金屬零件表面接觸引弧，電弧的高溫迅速熔化被處理金屬零件表層金屬，與合金粉末形成合金熔體，隨著空心電極的向前移動，合金熔體依次凝固，形成與金屬基體呈冶金結(jié)合的高硬度抗沖擊厚涂層。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的空心電極氮離子熔覆方法，其特征在于，首先將 金屬零件(1)的被處理表面粘附的污物清除，把風(fēng)冷導(dǎo)電送粉電極座(4)分 別接好送粉器(7)、空氣壓縮機(5)，送粉器(7)與氮氣瓶(6)相連通，把 空心電極(3)裝入風(fēng)冷導(dǎo)電送粉電極座(4)的孔中并壓緊，將風(fēng)冷導(dǎo)電送粉 電極座(4)與金屬零件(1)分別接上直流電弧悍機(8)，開啟送粉器(7)、 空氣壓縮機(5)和直流電弧焊機(8)，手持或用機械手夾持風(fēng)冷導(dǎo)電送粉電極 座(4)，使空心電極(3)的下端與所需修復(fù)或強化的金屬零件(1)的表面短 路引弧，電弧的高溫迅速熔化零件表層金屬與合金粉末形成合金熔體，隨著空 心電極(3)的向前移動，合金熔體依次凝固，形成與金屬零件(1)呈冶金結(jié) 合的高硬度抗沖擊熔覆合金層(2)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的空心電極氮離子熔覆方法，其特征在于，所說的 空心電極和風(fēng)冷導(dǎo)電送粉電極座采用碳棒或石墨材料制成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的空心電極氮離子熔覆方法，其特征在于，所說的 氮氣瓶(6)內(nèi)裝有氮氣作為送粉器(7)的送粉氣和熔覆工作時的離子氣。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的空心電極氮離子熔覆方法，其特征在于，所說的 空氣壓縮機(5)壓縮的壓縮空氣作為風(fēng)冷導(dǎo)電送粉電極座(4)的冷卻介質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及空心電極氮離子熔覆方法，有效解決方便靈活、質(zhì)量好、成本低、無污染的大型機械現(xiàn)場修復(fù)與表面耐磨耐蝕抗沖擊厚涂層強化的問題，其解決的技術(shù)方案是，對金屬零件被處理表面清污處理，空心電極的上端裝有風(fēng)冷導(dǎo)電送粉電極座，將風(fēng)冷導(dǎo)電送粉電極座和被熔覆的金屬零件接直流電焊機的兩極，正極負(fù)極可以換接；接通送粉器，使合金粉末及氮氣進(jìn)入空心電極的中心孔，并從下端噴出，將空心電極下端與被熔覆強化的金屬零件表面接觸引弧，電弧的高溫迅速熔化被處理金屬零件表層金屬，與合金粉末形成合金熔體，隨著空心電極的向前移動，合金熔體依次凝固，形成與金屬基體呈冶金結(jié)合的厚涂層，本發(fā)明方法易操作，成本低，無污染，經(jīng)濟(jì)和社會效益巨大。
文檔編號C23C24/10GK101514453SQ200910064539
公開日2009年8月26日 申請日期2009年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月1日
發(fā)明者劉鳴放, 炳 楊, 王春林 申請人:河南省煤科院耐磨技術(shù)有限公司;河南省煤炭科學(xué)研究院有限公司