專利名稱：微脈沖旋轉(zhuǎn)熔化極的惰性氣體保護(hù)焊模具修補(bǔ)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種針對(duì)已經(jīng)熱處理的精密機(jī)械零件的表面缺陷進(jìn)行修補(bǔ)的維修設(shè)備，確切地說(shuō)，涉及一種微脈沖旋轉(zhuǎn)熔化極的惰性氣體保護(hù)焊模具修補(bǔ)機(jī)，屬于用熔融的金屬?gòu)?fù)層材料進(jìn)行電弧堆焊的設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域。
金屬工模具，作為一種已經(jīng)熱處理的精密機(jī)械零件，通常要求其表面有很高的硬度和粗糙度，對(duì)幾何形狀、尺寸的精度要求也很高，而且成品模具的工作表面有針眼大小的缺陷也是絕不允許的。但在生產(chǎn)、使用過(guò)程中，不可避免地會(huì)出現(xiàn)因自然磨損或其他原因而造成的各種各樣面積小而淺的表面缺陷，這種缺陷如不能很好解決之就會(huì)使造價(jià)昂貴的模具報(bào)廢，經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)可觀。
目前通常采用堆焊進(jìn)行工模具的表面修補(bǔ)，現(xiàn)在的堆焊技術(shù)主要問(wèn)題是對(duì)模具局部修補(bǔ)要輸入很大熱量，造成熱應(yīng)力大，容易產(chǎn)生裂紋，或者造成堆焊后的工件整體有退火現(xiàn)象，使之硬度下降，縮短使用壽命。此外，現(xiàn)在對(duì)模具類精密機(jī)械零件的表面缺陷在修補(bǔ)后通常還要再經(jīng)磨床磨削加工和重新熱處理，以恢復(fù)其原有尺寸、形狀、表面的精度和硬度，才能重新使用。整個(gè)修補(bǔ)工藝非常費(fèi)工費(fèi)時(shí)，經(jīng)濟(jì)效益很低。
本實(shí)用新型的目的是提供一種對(duì)精密機(jī)械零件表面缺陷進(jìn)行修補(bǔ)的新型設(shè)備一微脈沖旋轉(zhuǎn)熔化極的惰性氣體保護(hù)焊模具修補(bǔ)機(jī)，該裝置可直接用于修補(bǔ)裝模具的表面局部缺陷，且一般不需熱處理等后續(xù)工藝，提高工效，縮短加工時(shí)間，經(jīng)濟(jì)效益好。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的包括有電源裝置、供氣裝置和旋轉(zhuǎn)電極式焊槍，其中供氣裝置是由順序串接的惰性氣體瓶、一次壓儀表、調(diào)壓閥、二次壓儀表、流量計(jì)和輸氣管路所組成；其特征在于其中電源裝置為矩形箱體，機(jī)殼內(nèi)的控制電路包括有順序連接的自耦變壓器調(diào)壓裝置、整流濾波電路、充電輸入控制電路、電感與電容諧振式儲(chǔ)能升壓電路、放電輸出控制電路、脈沖輸出電路以及分別用于控制充電輸入、放電輸出的可控硅晶閘管觸發(fā)脈沖的工作頻率設(shè)置及邏輯控制電路；旋轉(zhuǎn)電極式焊槍則由槍式外殼以及安裝在殼體內(nèi)后部的調(diào)速電機(jī)、位于殼體中部的惰性氣體的氣室，以及與該調(diào)速電機(jī)轉(zhuǎn)軸相連接的小型卡盤和夾在卡盤中間的可熔性電極所組成。
其中儲(chǔ)能升壓電路的電容可以是三個(gè)，其容量分別為33μF、60μF及100μF。
其中工作頻率設(shè)置電路由時(shí)基電路構(gòu)成，其工作頻率范圍為10-1000HZ。
其中旋轉(zhuǎn)電極式焊槍前端非金屬材料的氣室殼壁通過(guò)螺紋與焊槍外殼連接，該殼壁中央通孔的直徑應(yīng)大于可熔性電極的直徑；焊槍外殼上的脈沖電源正極輸入接點(diǎn)經(jīng)彈簧、碳刷、導(dǎo)電環(huán)、卡盤與可熔性電極構(gòu)成電氣通路，使可熔性電極與電源裝置輸出的脈沖電壓正極相連通。
其中電源裝置還設(shè)有旋轉(zhuǎn)電極式焊槍的調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)整控制電路。
其中集氣罩是用1-2毫米厚的非金屬板材制成，其中間開(kāi)設(shè)有與堆焊層相應(yīng)大小的孔洞。
本實(shí)用新型是一種針對(duì)已經(jīng)熱處理的精密機(jī)械零件的表面缺損進(jìn)行修補(bǔ)而研制的維修設(shè)備，該裝置由電源部分、惰性氣體供氣部分和可調(diào)速旋轉(zhuǎn)電極式焊槍所組成。本實(shí)用新型利用其電源裝置提供的中低頻脈沖電流在旋轉(zhuǎn)著的可熔化電極和工件之間產(chǎn)生的電弧以及該旋轉(zhuǎn)電極與工件瞬間接觸時(shí)的電火花共同供給施焊過(guò)程中所需要的熱源，將可熔性電極的下表層熔融，連續(xù)不斷地堆焊到工件表面形成冶金結(jié)合的接頭而進(jìn)行修補(bǔ)加工。本實(shí)用新型作為一種電弧堆焊設(shè)備，在施焊過(guò)程中配有惰性氣體保護(hù)(簡(jiǎn)稱MIG)，再輔以集氣罩，可有效防止焊區(qū)金屬氧化和火花飛濺；而且與利用恒定的直流進(jìn)行普通MIG弧焊法不同，其工作的電流是一種占空比非常小(約1/15-1/50)的微脈沖電壓序列，使得輸出端的工作電流呈斷續(xù)狀態(tài)，即在每個(gè)脈沖期間都存在“引弧、燃弧、熄弧”三個(gè)過(guò)程，從而使工件基材在每次受熱后有足夠的冷卻時(shí)間，也即平均焊接能量相當(dāng)?shù)?，?duì)工件基體的熱輸入量很少，使受焊工件基本不產(chǎn)生熱變形，所以修補(bǔ)后，工件毋需再進(jìn)行熱處理，可以簡(jiǎn)單、快速、經(jīng)濟(jì)地修復(fù)工件。
本實(shí)用新型可用于修補(bǔ)成型模具、熱鍛壓模具、壓鑄模具、冷作模具和各種塑料模具以及某些刀具、工具、用具等，對(duì)上述器具的小面積均勻磨損、剝落損傷、棱角崩損、劃溝、冶金缺陷等都可用本實(shí)用新型進(jìn)行修補(bǔ)。該裝置還可兼作脈沖電火花表面強(qiáng)化設(shè)備，可將金屬陶瓷材料均勻沉積到機(jī)械零件的表面，強(qiáng)化工件表面，對(duì)于處在磨損、高溫和腐蝕狀態(tài)下工作的機(jī)器零部件、鍛模、鑄模和工具，在表面沉積一層金屬陶瓷，可延長(zhǎng)其使用壽命。本實(shí)用新型采用旋轉(zhuǎn)電極的強(qiáng)化涂層均勻性及涂層速度均優(yōu)于傳統(tǒng)設(shè)備?？傊?，本實(shí)用新型作為電弧堆焊設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便；其可消耗性電極為旋轉(zhuǎn)式，沉積效率高；采用氬氣保護(hù)，涂層質(zhì)量好，其修補(bǔ)層與母材結(jié)合牢固；且采用微脈沖電流引弧，對(duì)母材基本不產(chǎn)生熱變形，不需后續(xù)熱處理，是一項(xiàng)頗具推廣應(yīng)用前景的精密零件表面缺陷的維修設(shè)備。


圖1是本實(shí)用新型的電源裝置操作面板的示意圖；圖2是本實(shí)用新型的電源裝置電氣原理方框圖；圖3是本實(shí)用新型的電源裝置電氣線路圖4是本實(shí)用新型的電源裝置主控電路主要波形示意圖；圖5是本實(shí)用新型供氣裝置連接示意圖；圖6是本實(shí)用新型旋轉(zhuǎn)電極式焊槍的結(jié)構(gòu)示意圖；參見(jiàn)
圖1-圖3，本實(shí)用新型包括有電源裝置1、供氣裝置4和旋轉(zhuǎn)電極式焊槍5，其中供氣裝置4是由順序串接的惰性氣體鋼瓶41、一次壓儀表42、調(diào)壓閥43、二次壓儀表44、流量計(jì)45和輸氣管路46所組成，其中電源裝置1為矩形箱體，機(jī)殼10內(nèi)的控制電路是由調(diào)壓裝置、整流濾波電路、充電輸入控制電路、儲(chǔ)能升壓電路、放電輸出控制電路、脈沖輸出電路以及分別用于控制充電輸入、放電輸出的觸發(fā)脈沖的工作頻率設(shè)置及邏輯控制電路所組成(參見(jiàn)圖2)；電源裝置里還設(shè)有旋轉(zhuǎn)電極式焊槍5的調(diào)速電機(jī)52的轉(zhuǎn)速調(diào)整控制電路。
參見(jiàn)圖3，本實(shí)用新型控制電路中的自耦變壓器T1為調(diào)壓裝置用于控制輸出能量大小。整流橋BD和C1為整流濾波電路?？煽毓杈чl管SCR1是為電容C2充電儲(chǔ)能進(jìn)行輸入控制。電感L1、電容C2、C1構(gòu)成諧振式儲(chǔ)能升壓電路，該電路節(jié)能效果好，其中L1、C1構(gòu)成振蕩電路，具有自動(dòng)關(guān)斷SCR1的作用。SCR2為電容C2放電輸出控制電路，與SCR1同樣，皆由主控電路頻率輸出的邏輯控制電路來(lái)控制其工作。本實(shí)用新型應(yīng)該在輸入控制脈沖觸發(fā)SCR1的a極，完成升壓儲(chǔ)能及SCR1自行關(guān)斷后，在允許的間隔時(shí)間(大于20倍充電時(shí)間)之后，邏輯控制電路才開(kāi)啟放電控制脈沖而觸發(fā)SCR2的b極，從而完成輸出一個(gè)脈沖電流用于引弧焊接。變壓器T2及二極管D1、D2、D3構(gòu)成脈沖輸出回路，主控電路采用555時(shí)基電路構(gòu)成可調(diào)式頻率發(fā)生器，用D觸發(fā)器(型號(hào)為4013)構(gòu)成頻率整形電路，再經(jīng)微分電路、放大電路、隔離輸出電路而分別接至SCR1和SCR2的a、b極。其中整形電路的輸出Q、Q的相對(duì)位差為180°，可保證SCR1和SCR2不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通。微分電路的作用是用整形電路輸出脈沖的上升沿作為觸發(fā)SCR1和SCR2的信號(hào)。
主控電路上的各電路波形參見(jiàn)圖4所示。從圖4可知，本實(shí)用新型的電極工作脈沖是占空比相當(dāng)小(約1/15-1/50)的微脈沖序列。
圖1所示的操作面板上安設(shè)有電壓表11、可熔化電極轉(zhuǎn)速表12、數(shù)字頻率表13、流量表14、接焊槍的插座15、氬氣出氣孔16、輸出電壓接線柱17、儲(chǔ)能電容調(diào)節(jié)柱18、頻率調(diào)節(jié)鈕19、電極轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)鈕20、電壓調(diào)節(jié)鈕21、電源開(kāi)關(guān)22和電源指示燈23。機(jī)殼10后板還安設(shè)有氬氣進(jìn)氣口、保險(xiǎn)絲及電源插座等。
參見(jiàn)圖6，本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)電極式焊槍5是由槍式外殼51、安裝在殼體51內(nèi)的調(diào)速電機(jī)52、惰性氣體的氣室53、小型卡盤54和夾在卡盤54中間的可熔性電極55，以及安裝在外殼59上的脈沖電源正極輸入接點(diǎn)56、惰性氣體輸入塞孔57和電機(jī)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)58所組成。其中焊槍5前端非金屬材料的氣室殼壁59通過(guò)螺紋與焊槍外殼51相連接，該殼壁59中央通孔的直徑要略大于可熔性電極55的直徑，從輸入塞孔57進(jìn)入氣室53的惰性氣體就從兩者之間的間隙噴出而形成焊接時(shí)的氣體保護(hù)。電源裝置1上的輸出電壓接線柱17的正極(+)與焊槍外殼51上的脈沖電源正極輸入接點(diǎn)56相連接，再經(jīng)彈簧和碳刷60、導(dǎo)電環(huán)61、卡盤54與可熔性電極焊條55相連通，使可熔性電極55與電源裝置1輸出的脈沖電壓正極相連通。而電源裝置的輸出電壓接線柱17的負(fù)極(-)與待焊工件相連接。
本實(shí)用新型的基本操作方法是首先正確連接氣路(參見(jiàn)圖5)。先將惰性氣體(氬氣)從鋼瓶41經(jīng)一次壓儀表42、調(diào)壓閥43、二次壓儀表44、流量計(jì)45和輸氣管路46接到旋轉(zhuǎn)電極式焊槍5的氣路進(jìn)氣口57。氣路連接好后，應(yīng)調(diào)整好二次氣壓和流量，還要連接好電路。即將電源輸入線接220伏工頻電源，機(jī)殼10接地，機(jī)殼10右側(cè)三芯插座15是與旋轉(zhuǎn)電極式焊槍5的連接座，輸出脈沖電壓接線柱17則應(yīng)將正極連線接電極式焊槍5的電極55，負(fù)極則連線接工件。然后按照工藝需要選擇不同補(bǔ)材的電極并固定在焊槍5上，在進(jìn)行表面清洗處理后，選擇合適的儲(chǔ)能電容量、工作頻率、電極轉(zhuǎn)速、工作電壓后就可以施焊進(jìn)行修補(bǔ)焊接作業(yè)了。修補(bǔ)時(shí)，可以在工件的施焊表面放置一個(gè)用非金屬板材制成的集氣罩，該集氣罩的中間設(shè)有大小與工件表面缺陷相當(dāng)?shù)目锥?，焊接在該孔中進(jìn)行。該集氣罩既可以增加惰性氣體的保護(hù)作用，還可以減少焊接時(shí)對(duì)工件其他非加工表面的金屬飛濺污染和便于焊接操作。
本實(shí)用新型已經(jīng)試制出樣機(jī)，經(jīng)采用不同補(bǔ)材和多種工藝參數(shù)進(jìn)行補(bǔ)焊作業(yè)，對(duì)模具的修補(bǔ)達(dá)到了預(yù)期的發(fā)明目的。
權(quán)利要求1.一種微脈沖旋轉(zhuǎn)熔化極的惰性氣體保護(hù)焊模具修補(bǔ)機(jī)，包括有電源裝置、供氣裝置和旋轉(zhuǎn)電極式焊槍，其中供氣裝置是由順序串接的惰性氣體瓶、一次壓儀表、調(diào)壓閥、二次壓儀表、流量計(jì)和輸氣管路所組成；其特征在于其中電源裝置為矩形體，機(jī)殼內(nèi)的控制電路包括有順序連接的自耦變壓器調(diào)壓裝置、整流濾波電路、充電輸入控制電路、電感與電容諧振式儲(chǔ)能升壓電路、放電輸出控制電路、脈沖輸出電路以及分別用于控制充電輸入、放電輸出的可控硅晶閘管觸發(fā)脈沖的工作頻率設(shè)置及邏輯控制電路；旋轉(zhuǎn)電極式焊槍則由槍式外殼以及安裝在殼體內(nèi)后部的調(diào)速電機(jī)、位于殼體中部的惰性氣體的氣室，以及與該調(diào)速電機(jī)轉(zhuǎn)軸相連接的小型卡盤和夾在卡盤中間的可熔性電極所組成。
2.如權(quán)利要求1所述的微脈沖旋轉(zhuǎn)熔化極的惰性氣體保護(hù)焊模具修補(bǔ)機(jī)，其特征在于其中儲(chǔ)能升壓電路的電容可以是三個(gè)，其容量分別為33μF、60μF及100μF。
3.如權(quán)利要求1所述的微脈沖旋轉(zhuǎn)熔化極的惰性氣體保護(hù)焊模具修補(bǔ)機(jī)，其特征在于其中工作頻率設(shè)置電路由時(shí)基電路構(gòu)成，其工作頻率范圍為10-1000HZ。
4.如權(quán)利要求1所述的微脈沖旋轉(zhuǎn)熔化極的惰性氣體保護(hù)焊模具修補(bǔ)機(jī)，其特征在于其中旋轉(zhuǎn)電極式焊槍的前端非金屬材料的氣室殼壁通過(guò)螺紋與焊槍外殼連接，該殼壁中央通孔的直徑應(yīng)大于可熔性電極的直徑；外殼上的脈沖電源正極經(jīng)彈簧、碳刷、導(dǎo)電環(huán)、卡盤與可熔性電極構(gòu)成電氣通路，使可熔性電極與電源裝置輸出的脈沖電壓正極相連通。
5.如權(quán)利要求1所述的微脈沖旋轉(zhuǎn)熔化極的惰性氣體保護(hù)焊模具修補(bǔ)機(jī)，其特征在于其中電源裝置還設(shè)有旋轉(zhuǎn)電極式焊槍的調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)整控制電路。
專利摘要一種微脈沖旋轉(zhuǎn)熔化極的惰性氣體保護(hù)焊模具修補(bǔ)機(jī),由電源裝置、供氣裝置和旋轉(zhuǎn)電極式焊槍所組成。其中電源裝置的控制電路包括有調(diào)壓裝置、整流濾波電路、充電輸入控制電路、儲(chǔ)能升壓電路、放電輸出控制電路、脈沖輸出回路以及控制充、放電輸入、輸出觸發(fā)脈沖的工作頻率設(shè)置及邏輯控制電路。該裝置利用微脈沖電流在可熔化電極與工件間產(chǎn)生的電弧及電火花修補(bǔ)工模具的表面局部缺陷,設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)單,操作容易,工效高,效益好。
文檔編號(hào)B23K9/173GK2314882SQ97227978
公開(kāi)日1999年4月21日 申請(qǐng)日期1997年9月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月30日
發(fā)明者胡仲翔, 張甲英, 李慶田, 朱茂坤, 李強(qiáng), 朱潤(rùn)秀 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍裝甲兵工程學(xué)院