一种多束高能束复合处理装置
阅读说明：本技术 一种多束高能束复合处理装置 (Multi-beam high-energy beam composite processing device ) 是由 毕勇 赵剑波 李银俊 于 2020-12-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种多束高能束复合处理装置,包括预热等离子炬(1)、后热等离子炬(3)、激光熔覆头(2),预热等离子炬(1)、后热等离子炬(3)、激光熔覆头(2)之间通过夹持器(4)联接,预热等离子炬(1)和后热等离子炬(3)沿中心对称布置,结构尺寸一致,预热等离子炬(1)和后热等离子炬(3)通过固定轴(5)安装定位,本发明通过对热等离子炬的优化设计,可以对工件进行预热,以降低熔覆过程中的温度梯度,通过对涂层进行后热处理,减缓冷却速度,以降低涂层冷却过程中的热应力,提高涂层成型质量。(The invention discloses a multi-beam high-energy beam composite processing device which comprises a preheating plasma torch (1), a post-heating plasma torch (3) and a laser cladding head (2), wherein the preheating plasma torch (1), the post-heating plasma torch (3) and the laser cladding head (2) are connected through a clamp (4), the preheating plasma torch (1) and the post-heating plasma torch (3) are symmetrically arranged along the center, the structural sizes are consistent, and the preheating plasma torch (1) and the post-heating plasma torch (3) are installed and positioned through a fixed shaft (5).)
技术领域
本发明涉及工程机械零件表面防护领域，尤其涉及一种多束高能束复合处理装置。
背景技术
腐蚀、磨损是造成工程机械摩擦副零件失效的重要原因，激光熔覆及喷涂技术以其高效、低耗、绿色等优点而被广泛采用于此类零件的修复和再制造。激光熔覆是利用激光束辐照，通过迅速熔化合金粉末或线材，在工件表面形成一层具有特殊物理、化学或力学性能的材料，以获得较高的耐磨、耐蚀性、耐疲劳及耐高温等性能。由于激光熔覆是一个快速熔化和快速凝固过程，涂层组织远离平衡态，残存有较大的拉应力而产生裂纹，从而制约了激光熔覆技术应用和发展。
尽管国内外对于改善激光熔覆开裂倾向的问题做了许多研究，但高硬度熔覆涂层仍未获得理想效果和应用推广。目前，大多数学者认为，预热和后热处理对降低高硬度涂层具有明显作用。有专家对基板分别进行不同预热条件下陶瓷涂层的激光熔覆温度场进行了模拟仿真，结果表明基体预热后的温度梯度明显降低，随预热温度越高，温度梯度降低越明显。特别是，预热800℃相比无预热条件下的塑性点温度梯度降低了近80%，大幅度降低了熔覆过程陶瓷涂层的热应力，进而抑制陶瓷涂层裂纹的产生。还有的专家采用激光熔覆在不同预热温度下，制备了NiCuFeBSi合金熔覆层。结果表明，当基体预热温度由室温升至500℃，半熔化区的白口组织区宽度变窄，呈断续状分布。同时，也会导致熔覆层稀释率增大，更多的Si，P杂质元素稀释进入熔池在晶间形成网状化合物组织。
行业专家研究了热处理对熔覆层显微组织与耐磨性能的影响，结果表明，热处理后激光熔覆镍基涂层的组织得到细化，并且γ-Ni 基体中沉淀析出Cr1.65Fe0.35B0.96和Cr2B3硬质相，经过热处理后涂层的硬度和耐磨性得到明显提高。余廷等在900℃下对制备的NiCrBSi涂层进行热处理，结果表明，热处理后激光熔覆 NiCrBSi 涂层内 M7C3碳化物枝晶和共晶组织发生严重分解，涂层在干摩擦条件下的耐磨性略有提高。Sun G F等激光沉积制备了 Co-285+WC 涂层，并在 500℃下进行了1h去应力退火处理。结果表明，涂层的显微硬度下降了39%，残余应力下降了22%～88%。值得注意的是残余应力表现形式从拉应力转变为压应力，这对于提高涂层的服役寿命是有益的。退火处理后的涂层耐磨性能是原涂层耐磨性的 6.8倍。
上述研究结果表明，预热和后热处理对降低高硬度涂层具有明显作用，并对具体涂层体系提供了参数依据。然而，目前仅对预热和后热处理均为分散式研究，并未发现有效的涂层复合处理技术。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本申请提供了一种多束高能束复合处理装置。
本发明的技术方案如下：
一种多束高能束复合处理装置，包括预热等离子炬、后热等离子炬、激光熔覆头，预热等离子炬、后热等离子炬、激光熔覆头之间通过夹持器联接。
作为本发明的一种优选实施方式：预热等离子炬和后热等离子炬沿中心对称布置，结构尺寸一致。
作为本发明的一种优选实施方式：预热等离子炬和后热等离子炬通过固定轴安装定位。
作为本发明的一种优选实施方式：预热等离子炬和后热等离子炬均设有后枪体，后枪体和前枪体通过绝缘板联接并绝缘。
作为本发明的一种优选实施方式：固定轴联接钨极座，钨极座定位安装有钨极棒，钨极座和钨极棒可拆卸。
作为本发明的一种优选实施方式：前枪体和后枪体分别通过前枪体冷却管和后枪体冷却管进行循环冷却，后枪体冷却管连接钨极座。
作为本发明的一种优选实施方式：前枪体设有可拆卸的喷嘴。
作为本发明的一种优选实施方式：钨极座由紧固螺母安装在所述后枪体。
一种多束高能束复合处理方法，包括：
S1：先启动预热等离子炬，钨极棒和喷嘴产生等离子炬，对工件进行预热，以降低熔覆过程中的温度梯度。
S2：激光熔覆头对预热后的工件进行表面熔覆，形成所需涂层。
S3：后热等离子炬对涂层进行加热，减缓冷却速度，以降低涂层冷却过程中的热应力。
本发明有益的技术效果在于：
一种多束高能束复合处理装置，通过对工件进行预热，以降低熔覆过程中的温度梯度；通过对涂层进行后热处理，减缓冷却速度，以降低涂层冷却过程中的热应力提高了涂层成型质量；结构紧凑，调整灵活，可适用于不同外表面的涂层施工。
附图说明
图1为本发明一种多束高能束复合处理装置的整体结构图；
图2为本发明一种多束高能束复合处理装置的预热等离子炬和后热等离子炬结构图；
图3为本发明一种多束高能束复合处理装置的激光熔覆头原理示意图。
附图标记：1-预热等离子炬；2-激光熔覆头；3-后热等离子炬；4-夹持器；5-固定轴；6-后枪体冷却管；7-前枪体冷却管；8-紧固螺母；9-钨极座；10-钨极棒；11-后枪体；12-绝缘板；13-前枪体；14-喷嘴。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行具体描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1-3所示，一种多束高能束复合处理装置，包括预热等离子炬1、后热等离子炬3、激光熔覆头2，所述预热等离子炬1、所述后热等离子炬3、所述激光熔覆头2之间通过夹持器4联接。
基于上述实施例，本发明通过对热等离子炬的优化设计，可以对工件进行预热，以降低熔覆过程中的温度梯度，通过对涂层进行后热处理，减缓冷却速度，以降低涂层冷却过程中的热应力，可以提高涂层成型质量。
具体地，涂层制备时，首先启动预热等离子炬1，对工件进行预热，以降低熔覆过程中的温度梯度。而后，激光熔覆头2对预热后的工件进行表面熔覆，形成所需涂层。启动后热等离子炬3，对涂层进行后热处理，减缓冷却速度，以降低涂层冷却过程中的热应力。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，预热等离子炬1和所述后热等离子炬3沿中心对称布置，结构尺寸一致，以保障前后加热的连贯性和加热设备的通用性，后续维修保养的替换性强，快捷方便。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，预热等离子炬1和所述后热等离子炬3通过固定轴5安装定位，其定位快速，可靠性强。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，预热等离子炬1和所述后热等离子炬3均设有后枪体11，所述后枪体11和前枪体13通过绝缘板12联接并绝缘。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，固定轴5联接钨极座9，所述钨极座9定位安装有钨极棒10，所述钨极座9和钨极棒10可拆卸，便于拆卸更换和保养。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，前枪体13和后枪体11分别通过前枪体冷却管7和后枪体冷却管6进行循环冷却，所述后枪体冷却管6连接钨极座9，循环冷却可以有效降低前后枪体的温度。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，前枪体13设有可拆卸的喷嘴14，便于喷嘴14的拆卸更换和保养。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，钨极座9由紧固螺母8安装在所述后枪体11上，其安装快捷方便，降低了生产成本。
综上可知，本发明一种多束高能束复合处理装置，通过对热等离子炬的优化设计，通过对工件进行预热，以降低熔覆过程中的温度梯度，并且对涂层进行后热处理，减缓冷却速度，以降低涂层冷却过程中的热应力，提高涂层成型质量，结构紧凑，通用性强，提高了生产效率。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。
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