本發(fā)明涉及材料表面防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種磨輥用耐磨涂層的機(jī)器人自動化噴涂工藝。
背景技術(shù)：
磨輥?zhàn)鳛檠心ピO(shè)備的重要核心構(gòu)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(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。研磨設(shè)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(hù)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(fèi)，同時大大提高了生產(chǎn)成本。
因此，對磨輥進(jìn)行修復(fù)和強(qiáng)化是非常必要的。為此，在磨輥工作部位采用表面涂層技術(shù)制備耐磨涂層抗擊磨損是解決該問題既經(jīng)濟(jì)又有效的手段，從而延長磨輥部件的使用壽命，提高設(shè)備運(yùn)行效率，降低綜合成本，屬于節(jié)能減排綠色再制造領(lǐng)域。超音速火焰噴涂(HVOF)技術(shù)作為一種先進(jìn)的再制造技術(shù)，具有粒子速度快、結(jié)合強(qiáng)度高、涂層內(nèi)部為壓應(yīng)力和可以厚成形等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各類大型磨損失效軸和輥的再制造。
實(shí)際噴涂過程中多采用手工噴涂方式，由于操作工人噴涂習(xí)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(zhì)量穩(wěn)定，氣孔率也有大小不一，不盡相同。實(shí)際服役結(jié)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(zhì)量不穩(wěn)定，部分涂層提前失效。
因此，實(shí)現(xiàn)機(jī)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(zhì)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(zhì)量，進(jìn)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(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
(一)解決的技術(shù)問題
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種磨輥用耐磨涂層的機(jī)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(shù)方案
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種磨輥用耐磨涂層的機(jī)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(zhuǎn)臺運(yùn)動參數(shù)的確定
a)、根據(jù)磨輥的尺寸，計(jì)算轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速和噴槍移動速度，具體計(jì)算過程如下：計(jì)算磨輥的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動周期計(jì)算轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速V轉(zhuǎn)，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(jī)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(shè)置磨輥表面點(diǎn)距噴槍口距離為350-380mm，噴槍移動速度為10-20mm/s，轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速為900-1000°/s，超音速噴涂軌跡走向沿磨輥軸向。
3)、基體準(zhǔn)備與預(yù)處理，采用射吸式噴砂設(shè)備對磨輥基體表面進(jìn)行噴砂預(yù)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(dá)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(jī)器人，包括噴涂轉(zhuǎn)臺、磨輥、超音速火焰噴槍和機(jī)械手，所述噴涂轉(zhuǎn)臺的頂部中心處設(shè)置有磨輥，機(jī)械手內(nèi)固定連接有超音速火焰噴槍，噴涂轉(zhuǎn)臺和機(jī)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(jī)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(zhì)量，減輕了人員操作強(qiáng)度。通過機(jī)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(dá)到應(yīng)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(zhì)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(zhì)量，進(jìn)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(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中：1噴涂轉(zhuǎn)臺、2磨輥、3超音速火焰噴槍、4機(jī)械手。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)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(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種磨輥用耐磨涂層的機(jī)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(zhuǎn)臺運(yùn)動參數(shù)的確定
a)、根據(jù)磨輥的尺寸，計(jì)算轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速和噴槍移動速度，具體計(jì)算過程如下：計(jì)算磨輥的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動周期計(jì)算轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速V轉(zhuǎn)，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(jī)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(shè)置磨輥表面點(diǎn)距噴槍口距離為350-380mm，噴槍移動速度為10-20mm/s，轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速為900-1000°/s，超音速噴涂軌跡走向沿磨輥軸向。
3)、基體準(zhǔn)備與預(yù)處理，采用射吸式噴砂設(shè)備對磨輥基體表面進(jìn)行噴砂預(yù)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(dá)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(jī)器人，包括噴涂轉(zhuǎn)臺1、磨輥2、超音速火焰噴槍3和機(jī)械手4，噴涂轉(zhuǎn)臺1的頂部中心處設(shè)置有磨輥2，機(jī)械手4內(nèi)固定連接有超音速火焰噴槍3，噴涂轉(zhuǎn)臺1和機(jī)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(jié)構(gòu)良好，氣孔率適中，界面結(jié)合良好，涂層中無微觀裂紋、夾渣和生粉等缺陷，涂層結(jié)合強(qiáng)度高，耐磨性能好，達(dá)到了設(shè)計(jì)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(shí)施例一
一種磨輥用耐磨涂層的機(jī)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(zhuǎn)臺運(yùn)動參數(shù)的確定
a)、根據(jù)磨輥的尺寸，計(jì)算轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速和噴槍移動速度，具體計(jì)算過程如下：計(jì)算磨輥的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動周期計(jì)算轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速V轉(zhuǎn)，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(jī)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(shè)置磨輥表面點(diǎn)距噴槍口距離為350-380mm，噴槍移動速度為10-20mm/s，轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速為900-1000°/s，超音速噴涂軌跡走向沿磨輥軸向。
3)、基體準(zhǔn)備與預(yù)處理，采用射吸式噴砂設(shè)備對磨輥基體表面進(jìn)行噴砂預(yù)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(dá)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(shí)施例二
一種磨輥用耐磨涂層的機(jī)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(zhuǎn)臺運(yùn)動參數(shù)的確定
a)、根據(jù)磨輥的尺寸，計(jì)算轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速和噴槍移動速度，具體計(jì)算過程如下：計(jì)算磨輥的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動周期計(jì)算轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速V轉(zhuǎn)，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(jī)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(shè)置磨輥表面點(diǎn)距噴槍口距離為350-380mm，噴槍移動速度為10-20mm/s，轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速為900-1000°/s，超音速噴涂軌跡走向沿磨輥軸向。
3)、基體準(zhǔn)備與預(yù)處理，采用射吸式噴砂設(shè)備對磨輥基體表面進(jìn)行噴砂預(yù)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(dá)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(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實(shí)體或者操作與另一個實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)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(shè)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(shè)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(shè)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(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)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(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。