本發(fā)明涉及材料表面防護技術領域，具體為一種磨輥用耐磨涂層的機器人自動化噴涂工藝。
背景技術：
磨輥作為研磨設備的重要核心構件，在現(xiàn)代水泥、電力、礦山、耐火材料、煤炭和化工等行業(yè)領域得到廣泛的應用。研磨設備在工作時，磨輥不但要承受碎石和砂粒等磨料的磨損，還要承受一定的沖擊載荷，因此，磨輥要具有較高的耐磨性和一定的韌性。性能優(yōu)越的磨輥可提高研磨效率、延長更換周期、節(jié)約用電和改善制粉工藝等。目前常用的耐磨防護方法主要是利用耐磨鑄造合金制備磨輥，如高鉻鑄鐵和合金鋼，然而僅僅提高磨輥基體材料的硬度仍然不足以保證其服役的持久性。如果因磨輥磨損失效而重新鑄造更換，勢必造成極大的浪費，同時大大提高了生產(chǎn)成本。
因此，對磨輥進行修復和強化是非常必要的。為此，在磨輥工作部位采用表面涂層技術制備耐磨涂層抗擊磨損是解決該問題既經(jīng)濟又有效的手段，從而延長磨輥部件的使用壽命，提高設備運行效率，降低綜合成本，屬于節(jié)能減排綠色再制造領域。超音速火焰噴涂(HVOF)技術作為一種先進的再制造技術，具有粒子速度快、結合強度高、涂層內(nèi)部為壓應力和可以厚成形等特點，廣泛應用于各類大型磨損失效軸和輥的再制造。
實際噴涂過程中多采用手工噴涂方式，由于操作工人噴涂習慣及操作熟練程度差異，噴槍移動速度和噴涂距離等參數(shù)變化不一，很難保證涂層厚度均勻且質量穩(wěn)定，氣孔率也有大小不一，不盡相同。實際服役結果均顯示采用手工噴涂方式制備的磨輥部件表面耐磨涂層質量不穩(wěn)定，部分涂層提前失效。
因此，實現(xiàn)機械手自動化噴涂，相比手工噴涂具有不可替代的優(yōu)越性，自動化噴涂是解決磨輥部件表面耐磨涂層質量穩(wěn)定性的發(fā)展方向，可大大提高磨輥部件表面耐磨涂層質量，進而延長磨輥部件使用壽命，降低磨輥的維修等綜合成本。
技術實現(xiàn)要素：
(一)解決的技術問題
針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種磨輥用耐磨涂層的機器人自動化噴涂工藝，解決了現(xiàn)有磨輥部件使用壽命短和維修成本高的問題。
(二)技術方案
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種磨輥用耐磨涂層的機器人自動化噴涂工藝，其噴涂工藝包括以下步驟：
1)、噴槍及轉臺運動參數(shù)的確定
a)、根據(jù)磨輥的尺寸，計算轉臺轉速和噴槍移動速度，具體計算過程如下：計算磨輥的轉動周期T，單位為s，式中C是磨輥周長，即C＝πD，D是磨輥的直徑；
b)、根據(jù)轉動周期計算轉臺轉速V轉，單位為°/s；
c)、噴槍移動速度為V槍，單位為mm/s。
2)、編制自動化噴涂程序，采用機械手自帶示教器現(xiàn)場編制或者離線編程軟件編制。超音速火焰噴涂用主程序設置磨輥表面點距噴槍口距離為350-380mm，噴槍移動速度為10-20mm/s，轉臺轉速為900-1000°/s，超音速噴涂軌跡走向沿磨輥軸向。
3)、基體準備與預處理，采用射吸式噴砂設備對磨輥基體表面進行噴砂預處理，噴砂選用12-16目石英砂，噴砂空氣壓力0.7-0.8MPa，噴砂距離150-160mm，噴槍噴出的壓縮空氣清潔和干燥，相對濕度小于20％。使得清理后的磨輥表面干燥、無灰塵、無油脂、無污垢和無銹斑附著物。噴砂處理后的基體表面要求粗糙和均勻，清潔等級達到Sa3.0-4.0，表面粗糙度Rz為70-100μm。
4)、耐磨涂層的制備，采用JP-8000超音速噴涂系統(tǒng)制備涂層，涂層材料為WC-Co或WC-CoCr，噴涂工藝參數(shù)為：氧氣流量1850-1950SCFH，煤油流量6-7GPH，送粉量75-90g/min，噴涂距離350-380mm，涂層厚度300-350μm。
一種磨輥用耐磨涂層的機器人，包括噴涂轉臺、磨輥、超音速火焰噴槍和機械手，所述噴涂轉臺的頂部中心處設置有磨輥，機械手內(nèi)固定連接有超音速火焰噴槍，噴涂轉臺和機械手位于同一條水平線上，超音速火焰噴槍的噴射口與磨輥頂部的圓心位于同一條水平線上。
(三)有益效果
本發(fā)明提供了一種磨輥用耐磨涂層的機器人自動化噴涂工藝。具備以下有益效果：
(1)、本發(fā)明采用的自動化噴涂工藝，提升了噴涂涂層質量，減輕了人員操作強度。通過機械手夾持超音速火焰噴槍，編制自動化噴涂程序，優(yōu)化調(diào)節(jié)噴涂工藝參數(shù)，從而在磨輥部件工作表面制備高性能和高耐磨的耐磨涂層，提高了磨輥部件的使用壽命。
(2)、本發(fā)明的全自動噴涂工藝，達到應用范圍廣泛、操作簡便和效率高的效果，主要用于在磨輥表面制備高性能和高可靠性耐磨涂層，相比手工噴涂具有不可替代的優(yōu)越性，自動化噴涂是解決磨輥部件表面耐磨涂層質量穩(wěn)定性的發(fā)展方向，可大大提高磨輥部件表面耐磨涂層質量，進而延長磨輥部件使用壽命，降低磨輥的維修等綜合成本。
附圖說明
圖1為本發(fā)明磨輥用耐磨涂層自動化噴涂機器人的結構示意圖。
圖中：1噴涂轉臺、2磨輥、3超音速火焰噴槍、4機械手。
具體實施方式
下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
本發(fā)明提供一種技術方案：一種磨輥用耐磨涂層的機器人自動化噴涂工藝，其噴涂工藝包括以下步驟：
1)、噴槍及轉臺運動參數(shù)的確定
a)、根據(jù)磨輥的尺寸，計算轉臺轉速和噴槍移動速度，具體計算過程如下：計算磨輥的轉動周期T，單位為s，式中C是磨輥周長，即C＝πD，D是磨輥的直徑；
b)、根據(jù)轉動周期計算轉臺轉速V轉，單位為°/s；
c)、噴槍移動速度為V槍，單位為mm/s。
2)、編制自動化噴涂程序，采用機械手自帶示教器現(xiàn)場編制或者離線編程軟件編制。超音速火焰噴涂用主程序設置磨輥表面點距噴槍口距離為350-380mm，噴槍移動速度為10-20mm/s，轉臺轉速為900-1000°/s，超音速噴涂軌跡走向沿磨輥軸向。
3)、基體準備與預處理，采用射吸式噴砂設備對磨輥基體表面進行噴砂預處理，噴砂選用12-16目石英砂，噴砂空氣壓力0.7-0.8MPa，噴砂距離150-160mm，噴槍噴出的壓縮空氣清潔和干燥，相對濕度小于20％。使得清理后的磨輥表面干燥、無灰塵、無油脂、無污垢和無銹斑附著物。噴砂處理后的基體表面要求粗糙和均勻，清潔等級達到Sa3.0-4.0，表面粗糙度Rz為70-100μm。
4)、耐磨涂層的制備，采用JP-8000超音速噴涂系統(tǒng)制備涂層，涂層材料為WC-Co或WC-CoCr，噴涂工藝參數(shù)為：氧氣流量1850-1950SCFH，煤油流量6-7GPH，送粉量75-90g/min，噴涂距離350-380mm，涂層厚度300-350μm。
如圖1所示，一種磨輥用耐磨涂層的機器人，包括噴涂轉臺1、磨輥2、超音速火焰噴槍3和機械手4，噴涂轉臺1的頂部中心處設置有磨輥2，機械手4內(nèi)固定連接有超音速火焰噴槍3，噴涂轉臺1和機械手4位于同一條水平線上，超音速火焰噴槍3的噴射口與磨輥2頂部的圓心位于同一條水平線上。
采用自動化噴涂工藝制備的耐磨涂層，微觀結構良好，氣孔率適中，界面結合良好，涂層中無微觀裂紋、夾渣和生粉等缺陷，涂層結合強度高，耐磨性能好，達到了設計要求，經(jīng)過上述工藝制備的耐磨涂層，顯著提高了磨輥的耐磨性能，服役壽命顯著提高。
實施例一
一種磨輥用耐磨涂層的機器人自動化噴涂工藝，其噴涂工藝包括以下步驟：
1)、噴槍及轉臺運動參數(shù)的確定
a)、根據(jù)磨輥的尺寸，計算轉臺轉速和噴槍移動速度，具體計算過程如下：計算磨輥的轉動周期T，單位為s，式中C是磨輥周長，即C＝πD，D是磨輥的直徑；
b)、根據(jù)轉動周期計算轉臺轉速V轉，單位為°/s；
c)、噴槍移動速度為V槍，單位為mm/s。
2)、編制自動化噴涂程序，采用機械手自帶示教器現(xiàn)場編制或者離線編程軟件編制。超音速火焰噴涂用主程序設置磨輥表面點距噴槍口距離為350-380mm，噴槍移動速度為10-20mm/s，轉臺轉速為900-1000°/s，超音速噴涂軌跡走向沿磨輥軸向。
3)、基體準備與預處理，采用射吸式噴砂設備對磨輥基體表面進行噴砂預處理，噴砂選用12-16目石英砂，噴砂空氣壓力0.7-0.8MPa，噴砂距離150-160mm，噴槍噴出的壓縮空氣清潔和干燥，相對濕度小于20％。使得清理后的磨輥表面干燥、無灰塵、無油脂、無污垢和無銹斑附著物。噴砂處理后的基體表面要求粗糙和均勻，清潔等級達到Sa3.0-4.0，表面粗糙度Rz為70-100μm。
4)、耐磨涂層的制備，采用JP-8000超音速噴涂系統(tǒng)制備涂層，涂層材料為WC-12Co，噴涂工藝參數(shù)為：氧氣流量1950SCFH，煤油流量6.5GPH，送粉量75g/min，噴涂距離380mm，涂層厚度350μm。
實施例二
一種磨輥用耐磨涂層的機器人自動化噴涂工藝，其噴涂工藝包括以下步驟：
1)、噴槍及轉臺運動參數(shù)的確定
a)、根據(jù)磨輥的尺寸，計算轉臺轉速和噴槍移動速度，具體計算過程如下：計算磨輥的轉動周期T，單位為s，式中C是磨輥周長，即C＝πD，D是磨輥的直徑；
b)、根據(jù)轉動周期計算轉臺轉速V轉，單位為°/s；
c)、噴槍移動速度為V槍，單位為mm/s。
2)、編制自動化噴涂程序，采用機械手自帶示教器現(xiàn)場編制或者離線編程軟件編制。超音速火焰噴涂用主程序設置磨輥表面點距噴槍口距離為350-380mm，噴槍移動速度為10-20mm/s，轉臺轉速為900-1000°/s，超音速噴涂軌跡走向沿磨輥軸向。
3)、基體準備與預處理，采用射吸式噴砂設備對磨輥基體表面進行噴砂預處理，噴砂選用12-16目石英砂，噴砂空氣壓力0.7-0.8MPa，噴砂距離150-160mm，噴槍噴出的壓縮空氣清潔和干燥，相對濕度小于20％。使得清理后的磨輥表面干燥、無灰塵、無油脂、無污垢和無銹斑附著物。噴砂處理后的基體表面要求粗糙和均勻，清潔等級達到Sa3.0-4.0，表面粗糙度Rz為70-100μm。
4)、耐磨涂層的制備，采用JP-8000超音速噴涂系統(tǒng)制備涂層，涂層材料為WC-10Co-4Cr，噴涂工藝參數(shù)為：氧氣流量1950SCFH，煤油流量6.5GPH，送粉量90g/min，噴涂距離330mm，涂層厚度350μm。
需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權利要求及其等同物限定。