專利名稱：一種采用電火花沉積方法制備超硬磨粒層的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用電火花沉積方法制備超硬磨粒層的裝置，采用此裝置可以在舊金屬基體砂輪的周向工作面上制備超硬磨粒層。
背景技術(shù)：
電火花沉積是通過火花放電作用，把電極中的導(dǎo)電材料熔滲進(jìn)金屬基體的表層， 與母材形成冶金結(jié)合，使基體表面的物理化學(xué)和力學(xué)性能得到改善的一種技術(shù)。電火花沉積技術(shù)不但改善材料表面的力學(xué)、冶金、物理等性能，提高材料的耐磨、耐蝕、耐疲勞等性能，而且滿足了生產(chǎn)領(lǐng)域中對(duì)材料工作表面的要求，又降低了材料整體均勻性設(shè)計(jì)中的成本，以其獨(dú)特的工藝特點(diǎn)，如強(qiáng)化過程中熱輸入量低，強(qiáng)化層與基體間冶金結(jié)合，容易實(shí)現(xiàn)異種材料間的沉積，電極材料容易選擇等，近年在精密機(jī)械零部件制造/修復(fù)等領(lǐng)域得到了推廣應(yīng)用，充分驗(yàn)證電火花沉積技術(shù)是先進(jìn)的節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保的綠色制造和再制造技術(shù)之一。電火花沉積技術(shù)在眾多領(lǐng)域的應(yīng)用，可歸類為兩個(gè)方面(1)金屬材料的表面改性和表面強(qiáng)化，指對(duì)基體材料表面的耐磨、耐熱、耐腐蝕、抗疲勞等特性的改變或提高；(2) 工件表面缺陷的修復(fù)，主要指在精密機(jī)械零部件表面的劃痕、超差等方面的尺寸恢復(fù)，還有價(jià)值較高的舊零件的尺寸恢復(fù)，用于機(jī)械零部件的再制造。然而，現(xiàn)有技術(shù)中，電火花沉積通常只能實(shí)現(xiàn)金屬材料與金屬材料之間的沉積，不能實(shí)現(xiàn)金屬材料與非金屬材料之間的電火花沉積，也沒有相應(yīng)的裝置來實(shí)現(xiàn)金屬基體砂輪表面超硬磨粒層的電火花沉積。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有裝置不能實(shí)現(xiàn)金屬基體砂輪表面超硬磨粒層的電火花沉積的缺陷，本發(fā)明旨在提供一種采用電火花沉積方法制備超硬磨粒層的裝置，該裝置可以在砂輪金屬基體表面沉積一層超硬磨粒層，以解決超硬砂輪的再制造和綠色回收再利用問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)解決方案是，所述采用電火花沉積方法制備超硬磨粒層的裝置，包括工作臺(tái)，裝在工作臺(tái)上的砂輪金屬基體和可驅(qū)動(dòng)該砂輪金屬基體旋轉(zhuǎn)的砂輪基體驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，所述砂輪金屬基體一側(cè)設(shè)有壓縮粉體電極，該壓縮粉體電極內(nèi)的壓縮粉體是由磨粒和金屬粉末的至少一種經(jīng)過壓力壓制并燒結(jié)而成，所述壓縮粉體電極安裝在一可上下往復(fù)直線移動(dòng)的伺服機(jī)構(gòu)上，所述砂輪金屬基體另一側(cè)設(shè)有可將工作液噴在砂輪金屬基體和壓縮粉體電極之間的放電區(qū)域的工作液噴嘴，所述壓縮粉體電極一側(cè)設(shè)有可產(chǎn)生放電脈沖的沉積電源及控制面板，該沉積電源及控制面板的正極由電纜與砂輪金屬基體相連，沉積電源及控制面板的負(fù)極由電纜與壓縮粉體電極相連。所述壓縮粉體被裝入壓縮粉體電極中，當(dāng)沉積電源放電時(shí)，壓縮粉體被噴涂在砂輪金屬基體周向工作面上，壓縮粉體消耗殆盡時(shí)，更換壓縮粉體即可。所述砂輪基體驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由裝在傳動(dòng)裝置基座上的調(diào)速電機(jī)，與調(diào)速電機(jī)相聯(lián)的減速器，通過連接套與減速器的輸出軸相聯(lián)的傳動(dòng)軸組成。所述沉積電源及控制面板內(nèi)設(shè)有可實(shí)時(shí)檢測(cè)砂輪金屬基體和壓縮粉體電極之間放電電壓的電壓檢測(cè)傳感器。所述調(diào)速電機(jī)一側(cè)設(shè)有調(diào)節(jié)該調(diào)速電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)速器。工作原理開啟砂輪基體驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)砂輪金屬基體旋轉(zhuǎn)，工作液噴嘴向砂輪金屬基體和壓縮粉體電極之間的間隙液噴工作液，然后啟動(dòng)伺服機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)壓縮粉體電極作上下往復(fù)直線移動(dòng)；最后開啟沉積電源及控制面板，當(dāng)壓縮粉體電極與砂輪金屬基體之間的間隙小于一定距離時(shí)，壓縮粉體電極與砂輪金屬基體之間產(chǎn)生電弧放電時(shí)，設(shè)在沉積電源及控制面板內(nèi)的電壓檢測(cè)傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)砂輪金屬基體和壓縮粉體電極間隙的放電電壓并將檢測(cè)結(jié)果輸送至沉積電源及控制面板，當(dāng)放電電壓低于某一設(shè)定值時(shí)，伺服機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)壓縮粉體電極向上移動(dòng)，砂輪金屬基體和壓縮粉體電極間隙會(huì)加大，回到正常的放電沉積狀態(tài)，當(dāng)放電電壓高于某一設(shè)定值時(shí)，伺服機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)壓縮粉體電極向下移動(dòng)，通過伺服機(jī)構(gòu)始終可以保持正常的放電沉積工作狀態(tài)，通過壓縮粉體電極多次往復(fù)運(yùn)動(dòng)發(fā)生多次的放電脈沖將壓縮粉體電極內(nèi)的磨粒和金屬粉末的至少一種噴涂在砂輪金屬基體周向工作面上，直到在砂輪金屬基體周向工作面上沉積一層均勻的超硬磨粒層。本裝置采用立式布置， 以便壓縮粉體電極中的超硬磨粒沉積。以下對(duì)本發(fā)明做出進(jìn)一步說明。參見圖1和圖2，本發(fā)明所述的采用電火花沉積方法制備超硬磨粒層的裝置主要包括裝在裝置機(jī)架上的工作臺(tái)1，砂輪金屬基體2及砂輪基體驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)6安裝在工作臺(tái)1上面，砂輪基體驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)6由傳動(dòng)裝置基座10、傳動(dòng)軸9、連接套11、減速器12和調(diào)速電機(jī)13 組成，砂輪金屬基體2安裝在傳動(dòng)軸9的末端，砂輪基體驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)6與調(diào)速器7由電纜連接， 可以控制砂輪金屬基體2的轉(zhuǎn)速，壓縮粉體電極4安裝在可上下往復(fù)直線移動(dòng)的伺服機(jī)構(gòu)5 上，以保持正常的放電間隙，工作液噴嘴3把煤油噴到放電區(qū)域，沉積電源及控制面板8產(chǎn)生放電脈沖，沉積電源及控制面板8正極由電纜連接到砂輪金屬基體2，負(fù)極由電纜連接到壓縮粉體電極4。伺服機(jī)構(gòu)5由沉積電源及控制面板8中的電壓檢測(cè)傳感器檢測(cè)到的砂輪金屬基體 2和壓縮粉體電極4之間的放電電壓，然后決定是否產(chǎn)生沉積放電脈沖和控制伺服機(jī)構(gòu)5的移動(dòng)，以保持正常的放電沉積工作狀態(tài)，同時(shí)砂輪金屬基體2旋轉(zhuǎn)，這樣就可以在砂輪金屬基體周向工作面沉積一層均勻的超硬磨粒層。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本裝置可以在砂輪金屬基體表面沉積一層超硬磨粒層，解決了舊砂輪金屬基體回收難，再制造困難的問題，實(shí)現(xiàn)了超硬砂輪的再制造和綠色回收再利用。
圖1是本發(fā)明裝置的一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中砂輪基體驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖中1-工作臺(tái)，2-砂輪金屬基體，3-工作液噴嘴，4-壓縮粉體電極，5-伺服機(jī)構(gòu)，6-砂輪基體驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，
7-調(diào)速器，8-沉積電源及控制面板，9-傳動(dòng)軸，10-傳動(dòng)裝置基座，11-連接套，12-減速器，13-調(diào)速電機(jī)， 14-裝置機(jī)架。
具體實(shí)施例方式一種采用電火花沉積方法制備超硬磨粒層的裝置，參見圖1和圖2，包括裝在裝置機(jī)架14上的工作臺(tái)1，裝在工作臺(tái)1上的砂輪金屬基體2，裝在工作臺(tái)1上可驅(qū)動(dòng)砂輪金屬基體2旋轉(zhuǎn)的砂輪基體驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)6，所述砂輪金屬基體( 一側(cè)設(shè)有壓縮粉體電極4，該壓縮粉體電極4內(nèi)的壓縮粉體是由磨粒和金屬粉末的至少一種經(jīng)過壓力壓制并燒結(jié)而成，所述壓縮粉體電極4安裝在一可上下往復(fù)直線移動(dòng)的伺服機(jī)構(gòu)5上，所述砂輪金屬基體2另一側(cè)設(shè)有可將工作液噴在砂輪金屬基體2和壓縮粉體電極4之間的放電區(qū)域的工作液噴嘴 3，所述壓縮粉體電極4 一側(cè)設(shè)有可產(chǎn)生放電脈沖的沉積電源及控制面板8，該沉積電源及控制面板8的正極由電纜與砂輪金屬基體2相連，沉積電源及控制面板8的負(fù)極由電纜與壓縮粉體電極4相連。所述砂輪基體驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)6由裝在傳動(dòng)裝置基座10上的調(diào)速電機(jī)13，與調(diào)速電機(jī) 13相聯(lián)的減速器12，通過連接套11與減速器12的輸出軸相聯(lián)的傳動(dòng)軸9組成。所述調(diào)速電機(jī)13 —側(cè)設(shè)有調(diào)節(jié)該調(diào)速電機(jī)13轉(zhuǎn)速的調(diào)速器7。所述沉積電源及控制面板8內(nèi)設(shè)有可實(shí)時(shí)檢測(cè)砂輪金屬基體2和壓縮粉體電極4 之間放電電壓的電壓檢測(cè)傳感器。砂輪金屬基體2旋轉(zhuǎn)由砂輪基體驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)6帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速不能太高，可通過調(diào)速器7將轉(zhuǎn)速調(diào)至0 10米/分鐘。本裝置可將壓縮粉體電極中的磨粒和金屬粉末的至少一種沉積到金屬砂輪金屬基體的周向工作面，在砂輪金屬基體周向工作面沉積一層均勻的超硬磨粒層。所述壓縮粉體電極4內(nèi)的磨粒和金屬粉末的至少一種是經(jīng)過壓力壓制并燒結(jié)而成的，以金剛石壓縮分體電極為例，金剛石、鈷粉、紫銅粉的質(zhì)量比為18 22 60，燒結(jié)溫度為650°C 800°C，通惰性氣體進(jìn)行保護(hù)，以免氧化，燒結(jié)時(shí)間為3 3. 5小時(shí)為宜，隨爐冷卻至室溫。所述壓縮粉體被裝入壓縮粉體電極4中，當(dāng)沉積電源放電時(shí)，壓縮粉體被噴涂在砂輪金屬基體周向工作面上，壓縮粉體消耗殆盡時(shí)，更換壓縮粉體即可。本裝置可制造成一套專用于磨粒層制備的獨(dú)立的電火花沉積裝置，也可對(duì)現(xiàn)有的電火花機(jī)床上改造，增加砂輪基體驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和調(diào)速器，采用特制的壓縮粉體電極，也可實(shí)現(xiàn)磨粒層的制備，從而實(shí)現(xiàn)普通電火花機(jī)床功能的擴(kuò)展。
權(quán)利要求
1.一種采用電火花沉積方法制備超硬磨粒層的裝置，包括工作臺(tái)(1)，裝在工作臺(tái)(1) 上的砂輪金屬基體( 和可驅(qū)動(dòng)該砂輪金屬基體( 旋轉(zhuǎn)的砂輪基體驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(6)，其特征是，所述砂輪金屬基體( 一側(cè)設(shè)有壓縮粉體電極G)，該壓縮粉體電極內(nèi)的壓縮粉體是由磨粒和金屬粉末的至少一種經(jīng)過壓力壓制并燒結(jié)而成，所述壓縮粉體電極(4)安裝在一可上下往復(fù)直線移動(dòng)的伺服機(jī)構(gòu)(5)上，所述砂輪金屬基體(2)另一側(cè)設(shè)有可將工作液噴在砂輪金屬基體( 和壓縮粉體電極(4)之間的放電區(qū)域的工作液噴嘴(3)，所述壓縮粉體電極(4) 一側(cè)設(shè)有可產(chǎn)生放電脈沖的沉積電源及控制面板(8)，該沉積電源及控制面板(8)的正極由電纜與砂輪金屬基體(2)相連，沉積電源及控制面板(8)的負(fù)極由電纜與壓縮粉體電極⑷相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用電火花沉積方法制備超硬磨粒層的裝置，其特征是，所述砂輪基體驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(6)由裝在傳動(dòng)裝置基座(10)上的調(diào)速電機(jī)(13)，與調(diào)速電機(jī)(13) 相聯(lián)的減速器(12)，通過連接套(11)與減速器(12)的輸出軸相聯(lián)的傳動(dòng)軸(9)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用電火花沉積方法制備超硬磨粒層的裝置，其特征是，所述沉積電源及控制面板(8)內(nèi)設(shè)有可實(shí)時(shí)檢測(cè)砂輪金屬基體( 和壓縮粉體電極(4)之間放電電壓的電壓檢測(cè)傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用電火花沉積方法制備超硬磨粒層的裝置，其特征是，所述調(diào)速電機(jī)(1 一側(cè)設(shè)有調(diào)節(jié)該調(diào)速電機(jī)(1 轉(zhuǎn)速的調(diào)速器(7)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用電火花沉積方法制備超硬磨粒層的裝置，它包括工作臺(tái)，裝在工作臺(tái)上的砂輪金屬基體和驅(qū)動(dòng)該砂輪金屬基體旋轉(zhuǎn)的砂輪基體驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述砂輪金屬基體一側(cè)設(shè)有壓縮粉體電極，該壓縮粉體電極安裝在一可上下往復(fù)直線移動(dòng)的伺服機(jī)構(gòu)上，所述砂輪金屬基體另一側(cè)設(shè)有一工作液噴嘴，所述壓縮粉體電極一側(cè)設(shè)有可產(chǎn)生放電脈沖的沉積電源及控制面板，該沉積電源及控制面板的正極與砂輪金屬基體相連，負(fù)極與壓縮粉體電極相連。本裝置可以在砂輪金屬基體表面沉積一層超硬磨粒層，解決了舊砂輪金屬基體回收難，再制造困難的問題，實(shí)現(xiàn)了超硬砂輪的再制造和綠色回收再利用。
文檔編號(hào)B24D18/00GK102248496SQ201010178670
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2010年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月21日
發(fā)明者余劍武, 廖玉山, 盛曉敏 申請(qǐng)人:湖大海捷(湖南)工程技術(shù)研究有限公司