火焰喷焊自动重熔集成装置及其使用方法与流程

本发明涉及机械制造及焊接技术领域，用于热轧线层流输送辊道表面火焰喷焊控制设备，一种火焰喷焊自动重熔集成装置。

背景技术：

磨损是自然界的一种普遍现象。磨损是指两配合表面的物质由于相对运动而不断损失的现象。只要存在物体表面间的相对运动就必然会出现摩擦，有摩擦就必然伴随着磨损，可产生磨损的工作条件包括滑动、微振、冲击、擦伤、侵蚀等。

因此，为了获得具有特殊性能的零件，人们通常在基体表面喷涂一定厚度的耐磨材料，并通过高温重熔的方式使得涂层与基体实现冶金结合，获得结合强度高、耐磨性好的复合材料。

在现有技术中，一般采用火焰重熔、感应重熔、激光表面改性等方式获得涂层与基体的冶金结合。其中感应重熔和激光表面改性等技术都能通过自动控制获得准确的重熔温度，而火焰重熔由于焰流的干扰，无法实现重熔温度的准确控制，只能通过人工观察和工艺参数实时调整来实现重熔界面的“镜面效应”。

因此，在实际生产过程中，采用火焰喷焊重熔时会导致重熔温度控制不准确，工件受热不均，重熔后的组织晶粒尺寸差异较大，最终导致涂层的性能达不到预期的效果，产品质量也得不到保证。

并且现有的红外激光传感器，在采集温度的过程中，由于热量集中导致红外激光传感器温度过高，极易造成损坏。

技术实现要素：

根据上述提出的技术问题，而提供一种火焰喷焊自动重熔集成装置及其使用方法，用于解决现有的火焰喷焊重熔时会导致重熔温度控制不准确，工件受热不均，重熔后的组织晶粒尺寸差异较大，最终导致涂层的性能达不到预期的效果，产品质量也得不到保证的缺点。本发明采用的技术手段如下：

一种火焰喷焊自动重熔集成装置，包括旋转床体和设置于旋转床体前的移动滑架；所述旋转床体的两端分别设置有用于定位工件的旋转卡盘和尾座顶尖，使工件的前端安装于旋转卡盘上，末端安装于尾座顶尖上；所述旋转床体上表面安装有用于托住工件轴头的托架，使工件能够以轴线为中心稳定旋转；所述的移动滑架上设置有喷粉装置、重熔装置和温控装置，并且使喷粉装置、重熔装置和温控装置能够相对工件的轴线方向，前后往复移动；所述喷粉装置的喷出端位于所述工件外侧，所述重熔装置的前端安装有重熔圈，所述的重熔圈包括测温孔、上环和下环；所述的上环和下环相对设置于所述工件外侧，并且在温控装置一侧的上环和下环结合处设置测温孔，所述的温控装置包括红外激光传感器和设置于红外激光传感器四周的冷却系统。

作为优选所述的移动滑架上设置有用于控制喷粉装置、重熔装置和温控装置移动的行走电机，所述行走电机和温控装置连接有plc控制系统，所述的plc控制系统内设置有智能电子自动流量阀。

作为优选所述重熔装置包括重熔圈和用于支撑重熔圈的工装；所述的重熔圈通过固定销支撑于移动滑架上。

一种上述火焰喷焊自动重熔集成装置的使用方法，包括以下步骤：

重熔前安装，将待喷涂工件的一端安装在旋转卡盘上，另一端安装在尾座顶尖上；重熔时，温控装置中的测温元件会通过红外感应透过重熔圈的测温孔，测量重熔过程中焰流的温度，并将温度反馈到plc控制系统中；plc控制系统中计算重熔温度，并与设定值进行对比，超出误差范围后，会及时调整行走速度，通过行走速度的调整来保证重熔温度的准确性。

作为优选所述火焰喷焊自动重熔集成装置的工作参数：工件直径：φ100～300；工件长度：≤3000mm；工件转速：0～60r/min；喷焊机头移动速度：0～600mm/min；重熔圈移动速度：0～600mm/min；重熔圈移动定位精度：±0.5mm；最高加热温度：1650℃；温度控制精度：±0.1℃；丙烷流量：0～800l/min；氧气流量：0～700l/min；丙烷流量控制精度：±0.5l/min；氧气流量控制精度：±0.5l/min。

作为优选重熔过程中，智能电子自动流量阀根据开关半环或全环数量自动调整氧气、丙烷流量，plc控制系统通过计算氧气与丙烷配比，调整两种气体流量，实现两种气体配比稳定，最终实现加热均匀。

作为优选重熔环程序保护，重熔圈的上环和下环中任何一环的丙烷电磁阀没有开启或流量达不到工艺要求时，氧气电磁阀无法打开；

关闭重熔圈上环和下环时，氧气电磁阀不立刻进行关闭；系统程序先执行智能电子自动流量阀逐渐关闭氧气流量，当流量等于0l/min时氧气电磁阀自动关闭。

作为优选所述温控装置通过红外激光传感器将工件高温温度数据采集到plc控制系统的plc温控处理中心，plc控制系统根据采集数据进行软件编程滤波，并进行平均计算分析，与工艺要求温度数据值进行计算比较，根据比较结果进行高、中、低三级加减速输出模拟量，输出模拟量控制重熔圈的移动速度，从而达到闭环控制温度均衡；

此温度算法采用三级加速，与三级减速建立闭环微调与闭环快速调整进行温度控制，温控区域根据实际工作中采集所需温度平衡值进行闭环控制，整套温控程序模块控制重熔圈的移动速度。

与现有技术相比较，本发明所述的火焰喷焊自动重熔集成装置及其使用方法，具有以下优点：

1、本发明所述的火焰喷焊自动重熔集成装置及其使用方法，重熔过程气体控制单元：智能电子自动流量阀根据开关半环或全环数量自动调整氧气、丙烷流量。plc控制系统通过计算氧气与丙烷配比，调整两种气体流量(氧气600l/min，丙烷700l/min)，实现两种气体配比稳定，最终实现加热均匀。

2、本发明所述的火焰喷焊自动重熔集成装置及其使用方法，重熔环程序保护功能：重熔圈上环和下环中任何一环的丙烷电磁阀没有开启或流量达不到工艺要求时，氧气电磁阀无法打开，系统程序进行保护。其目的是防止氧气流量配比大于丙烷流量造成回火危险。

关闭重熔圈上环和下环时，氧气电磁阀不立刻进行关闭。系统程序先执行智能电子自动流量阀逐渐关闭氧气流量，当流量等于0l/min时氧气电磁阀自动关闭。该单元目的是实现重熔过程中气体流量的精确控制，从而实现对工件加热的均匀性，防止重熔时产生回火现象。

3、本发明所述的火焰喷焊自动重熔集成装置及其使用方法，重熔过程温度控制单元：首先通过红外激光传感器将工件高温温度数据采集到plc温控处理中心，plc根据采集数据进行软件编程滤波，并进行平均计算分析。与工艺要求温度数据值进行计算比较，根据比较结果进行高、中、低三级加减速输出模拟量，输出模拟量控制重熔圈的移动速度，从而达到闭环控制温度均衡。

此温度算法采用三级加速(高中低)，与三级减速(高中低)建立闭环微调与闭环快速调整进行温度控制。温控区域根据实际工作中采集所需温度平衡值进行闭环控制。整套温控程序模块控制重熔圈的移动速度，从而保证工件在重熔过程中温度稳定均衡。

本发明所述的火焰喷焊自动重熔集成装置及其使用方法，温控装置包括红外激光传感器和设置于红外激光传感器四周的冷却系统。在红外激光传感器四周用铜板设计了密封性的水冷循环结构，避免了采集温度的过程中，由于热量集中导致红外激光传感器温度过高，造成损坏的风险。加入冷却系统后，工作时传感器的温度一般小于20℃，工作环境安全。

本发明所述的火焰喷焊自动重熔集成装置及其使用方法，保证了系统可靠性，有效减少由于人工误差而引起的产品维修、报废等；同时由于采用自动控制系统，减少了劳动作业强度，降低产品的报废率，提高生产效率，同时可提高企业在热轧层流辊道制造及修复领域的知名度，增强了企业的核心竞争力，是一种用于合金粉末涂层与基体重新熔合的火焰喷焊自动重熔集成装置。

本发明所述的火焰喷焊自动重熔集成装置及其使用方法，解决了现有技术存在的重熔温度控制不准确，工件预热和受热不均匀，重熔后的材料晶粒粗大，效率低，产品质量不稳定等不足。

本发明所述的火焰喷焊自动重熔集成装置及其使用方法，具有重熔温度控制精度高，重熔温度升温快且均匀，工件变形小，重熔质量高，感应重熔涂层中的晶粒细密，表面硬度值高，涂层的耐腐蚀性和抗磨性能优于氧乙炔火焰重熔涂层，产品的工艺制造成本低等优点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的主视图。

图2是本发明的侧视图。

图3是本发明移动滑架部分安装示意图。

图4是本发明plc控制系统接线示意图。

其中：1、旋转卡盘，2、旋转床体，3、托架，4、尾座顶尖，5、移动滑架，6、喷粉装置，7、重熔装置，8、温控装置，9、重熔圈，10、测温孔，11、上环，12、下环，13、固定销，14、行走电机，15、plc控制系统。

具体实施方式

如图所示，一种火焰喷焊自动重熔集成装置，包括旋转床体2和设置于旋转床体2前的移动滑架5；所述旋转床体2的两端分别设置有用于定位工件的旋转卡盘1和尾座顶尖4，使工件的前端安装于旋转卡盘1上，末端安装于尾座顶尖4上；所述旋转床体2上表面安装有用于托住工件轴头的托架3，使工件能够以轴线为中心稳定旋转，保证重熔过程中工件的稳定旋转。

所述的移动滑架5上设置有喷粉装置6、重熔装置7和温控装置8，并且使喷粉装置6、重熔装置7和温控装置8能够相对工件的轴线方向，前后往复移动，保证喷粉过程和重熔过程行走的稳定性。

所述喷粉装置6的喷出端位于所述工件外侧，所述重熔装置7的前端安装有重熔圈9，所述的重熔圈9包括测温孔10、上环11和下环12；所述的上环11和下环12相对设置于所述工件外侧，并且在温控装置8一侧的上环11和下环12结合处设置测温孔10。所述的温控装置8包括红外激光传感器和设置于红外激光传感器四周的冷却系统。在红外激光传感器四周用铜板设计了密封性的水冷循环结构，避免了采集温度的过程中，由于热量集中导致红外激光传感器温度过高，造成损坏的风险。加入冷却系统后，工作时传感器的温度一般小于20℃，工作环境安全。

所述的移动滑架5上设置有用于控制喷粉装置6、重熔装置7和温控装置8移动的行走电机14，所述行走电机14和温控装置连接有plc控制系统15，所述的plc控制系统15内设置有智能电子自动流量阀。

所述重熔装置7包括重熔圈9和用于支撑重熔圈9的工装；所述的重熔圈9通过固定销13支撑于移动滑架5上，固定销13起到固定位置的作用。

当工件进行重熔时，温控装置8中的测温元件会通过红外感应透过重熔圈测温孔10测量重熔过程中焰流的温度，并将温度反馈到plc控制系统中。plc控制系统计算重熔温度，并与设定值进行对比，超出误差范围后，会及时调整行走速度，通过行走速度的调整来保证重熔温度的准确性。

如图所示，一种上述火焰喷焊自动重熔集成装置的使用方法，包括以下步骤：

重熔前安装，将待喷涂工件的一端安装在旋转卡盘1上，另一端安装在尾座顶尖4上。

重熔时，温控装置8中的测温元件会通过红外感应透过重熔圈9的测温孔10，测量重熔过程中焰流的温度，并将温度反馈到plc控制系统15中。

plc控制系统15中计算重熔温度，并与设定值进行对比，超出误差范围后，会及时调整行走速度，通过行走速度的调整来保证重熔温度的准确性。

重熔过程中，智能电子自动流量阀根据开关半环或全环数量自动调整氧气、丙烷流量，plc控制系统15通过计算氧气与丙烷配比，调整两种气体流量，实现两种气体配比稳定，最终实现加热均匀。

重熔环程序保护，重熔圈9的上环11和下环12中任何一环的丙烷电磁阀没有开启或流量达不到工艺要求时，氧气电磁阀无法打开；

关闭重熔圈上环11和下环12时，氧气电磁阀不立刻进行关闭；系统程序先执行智能电子自动流量阀逐渐关闭氧气流量，当流量等于0l/min时氧气电磁阀自动关闭。

所述温控装置8通过红外激光传感器将工件高温温度数据采集到plc控制系统的plc温控处理中心，plc控制系统根据采集数据进行软件编程滤波，并进行平均计算分析，与工艺要求温度数据值进行计算比较，根据比较结果进行高、中、低三级加减速输出模拟量，输出模拟量控制重熔圈的移动速度，从而达到闭环控制温度均衡。

此温度算法采用三级加速，与三级减速建立闭环微调与闭环快速调整进行温度控制，温控区域根据实际工作中采集所需温度平衡值进行闭环控制，整套温控程序模块控制重熔圈的移动速度。

所述火焰喷焊自动重熔集成装置的工作参数：工件直径：φ100～300；工件长度：≤3000mm；工件转速：0～60r/min；喷焊机头移动速度：0～600mm/min；重熔圈移动速度：0～600mm/min；重熔圈移动定位精度：±0.5mm；最高加热温度：1650℃；温度控制精度：±0.1℃；丙烷流量：0～800l/min；氧气流量：0～700l/min；丙烷流量控制精度：±0.5l/min；氧气流量控制精度：±0.5l/min。

本发明所述的火焰喷焊自动重熔集成装置及其使用方法，plc控制系统的plc型号：plc-motor-05。

本发明所述的火焰喷焊自动重熔集成装置及其使用方法，对火焰喷焊重熔工艺过程实现自动控制，具有广泛的应用性，特别适合于重熔自熔合金粉末，对各种轴类、热轧输送辊类、液压支架、辊筒等工件的表面强化处理具有重要意义。

本发明所述的火焰喷焊自动重熔集成装置及其使用方法，对火焰重熔温度和气体流量实现精确控制，通过plc系统和智能电子自动流量阀自动调整氧气、丙烷流量配比，实现两种气体配比稳定，最终实现加热均匀；通过温度信号反馈实时调整重熔速度，从而实现重熔过程气体、温度、速度的自动控制，是一种用于合金粉末涂层与基体重新熔合的火焰喷焊自动重熔集成装置。

以φ300×2300mm的热轧层流冷却输送辊道为例，测定重熔过程中的具体实验数据如下：

工件转速：35r/min；重熔圈移动速度：70～90mm/min；重熔圈移动定位精度：±0.5mm；最高加热温度：1050℃；实际反馈温度：1049.8℃；丙烷流量：690.5l/min；氧气流量：560.5l/min。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。