專利名稱：一種等離子熔覆系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及材料加工領域，特別是涉及一種等離子熔覆系統。
背景技術：
隨著現代工業的飛速發展，對機械產品的性能也越來越高，很多機械零部件需要在高溫、高壓、高速或高度自動化的條件下，長期穩定運行，因此，對制造該種機械零部件的材料提出了更高的要求。但是高性能的材料成本往往很高，在實際應用中，大部分零部件僅要求表面很薄的一層具有高的硬度、好的耐磨和耐蝕性即可。這種情況下，利用等離子熔覆技術，在高能量密度等離子束加熱下，使零部件的表面薄層與根據需要加入的合金同時熔化，形成一定厚度的表面熔化層，快速凝固后，即能獲取滿足條件的零部件，減少了配置高性能的材料的成本。并且，該項技術還能應用于表面失效零件的修復。因此，等離子熔覆技術獲得了迅猛發展。 現有技術中的等離子熔覆系統，包括等離子焊接電源、焊槍、送粉裝置、水冷裝置和機械夾具，在對零部件進行等離子熔覆時，所述等離子焊接電源為所述焊槍提供電流，所述送粉裝置提供需要熔覆在所述零部件表面的合金粉末，工作人員使用所述機械夾具夾持待熔覆的零部件，通過焊槍產生電弧熔化合金粉末，對所述零部件進行熔覆。但是，發明人在本申請的研究過程中發現，通過所述現有技術中的等離子熔覆系統實現對零部件的熔覆時，需要各部分協調作業，通常需要多人共同操作，例如，需要人為手持焊槍、機械夾具，并同時操控送粉裝置，耗費人力資源。而且，整個熔覆過程中的工藝參數較多，電流強度、離子氣流量、熔覆速度、送粉速度等，都需要相互協調，操作相對復雜，可靠性低。

發明內容
有鑒于此，本發明的目的在于提供一種等離子熔覆系統，以解決現有技術在進行等離子熔覆時存在的，耗費人力資源、操作復雜、熔覆精度低的問題。具體實施方案如下本發明公開了一種等離子熔覆系統，包括焊槍，并且還包括控制器，用于接收輸入操作和參數，所述輸入參數包括控制焊槍運動的運動參數和控制熔覆電流的電流參數，所述輸入操作至少包括送粉操作，并根據所述運動參數產生相應的運動控制指令，根據所述電流參數產生相應的電流控制指令，將接收的送粉操作轉化為相應的送粉控制指令，其中所述運動參數至少包括熔覆時焊槍的升降速度參數、熔覆開始后焊槍的提升高度值，所述電流參數至少包括起弧電流值、起弧時間、上升時間、工作電流值、下降時間、收弧電流值、收弧時間；操作機，與所述控制器相連接，所述操作機用于夾持所述焊槍，并且依據所述控制器傳輸的所述運動控制指令執行相應的操作，以控制所述焊槍在熔覆過程中執行相應的運動；變位機，與所述控制器相連接，所述變位機用于放置待熔覆工件；
等離子弧電源，與所述控制器和焊槍相連接，所述等離子弧電源用于根據從所述控制器接收到的電流控制指令，為所述焊槍提供相應的電流；送粉裝置，與所述控制器和所述焊槍相連接，用于在接收到所述控制器傳輸的送粉控制指令后，為所述焊槍送粉；水箱，與所述焊槍相連接，所述水箱用于為所述焊槍進行冷卻。優選的，所述控制器包括觸摸屏，用于接收輸入操作和參數；處理器，用于將接收到的所述輸入操作和參數轉化為相應的控制指令，所述控制指令包括運動控制指令、電流控制指令和送粉控制指令。另外，所述控制器還包括 控制盒，用于接收輸入操作，所述輸入操作包括操作機輸入操作、變位機輸入操作和開始、暫停操作，所述操作機輸入操作包括前、后運動操作，左、右運動操作和升、降運動操作，所述變位機輸入操作包括轉動和翻轉操作；所述處理器與所述控制盒相連接，還用于將接收到的所述控制盒傳輸的所述輸入操作轉化為相應的控制指令，并傳輸至相應的操作機、變位機、等離子弧電源或送粉裝置中，使其執行相應的操作。優選的,所述運動參數還包括擺動參數,所述擺動參數包括熔覆時焊槍的擺動速率值和擺動幅值。本發明公開的等離子熔覆系統，依靠控制器接收輸入參數，并將所述輸入參數轉化為相應的運動控制指令和電流控制指令，分別控制操作機和等離子電源，以使操作機控制焊槍執行相應的運動，使等離子電源提供相應的電流。同時，由水箱為所述焊槍進行冷卻，送粉裝置為所述焊槍送粉。因此，根據預先設定運動參數和電流參數，就能控制焊槍的運動和電弧的電量，自動化程度較高，從而提高熔覆操作的便捷性和可靠性。


為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發明實施例公開的一種等離子熔覆系統的實物圖；圖2為本發明實施例公開的一種等離子熔覆系統中觸摸屏的界面示意圖；圖3為本發明實施例公開的一種等離子熔覆系統中電流參數的設置界面示意圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。本發明提供了一種等離子熔覆系統，以解決現有技術在進行等離子熔覆時存在的，耗費人力資源、操作復雜、熔覆精度低的問題。參見圖I所示的結構示意圖，所述等離子熔覆系統包括控制器I、操作機2、變位機3、等離子弧電源4、送粉裝置5，水箱6和焊槍7，其中，所述控制器1，用于接收輸入操作和參數，所述輸入參數包括控制焊槍運動的運動參數和控制熔覆電流的電流參數，所述輸入操作至少包括送粉操作，并根據所述運動參數產生相應的運動控制指令，根據所述電流參數產生相應的電流控制指令，將接收的送粉操作轉化為相應的送粉控制指令，其中所述運動參數至少包括熔覆時焊槍的升降速度參數、熔覆開始后焊槍的提升高度值，所述電流參數至少包括起弧電流值、起弧時間、上升時間、工作電流值、下降時間、收弧電流值、收弧時間以控制所述焊槍在熔覆過程中的運動和熔覆電流。在進行熔覆的過程中，初始時為了便于焊槍起弧，需要所述焊槍和待熔覆工件保持在較低的距離，但是，在熔覆過程中，為了避免送粉裝置提供的粉末堵塞所述焊槍6的送 粉嘴，需要所述焊槍和待熔覆的工件保持15-20mm距離，因此需要在起弧后，迅速準確的抬升焊槍。在現有技術中，為了實現對所述焊槍的抬升，需要人為控制，本申請通過在所述控制器I輸入運動參數，所述運動參數中至少包括升降速度和提升高度，對所述升降速度的設定，可以決定在熔覆操作開始多長時間后抬升所述焊槍，對所述提升高度值的設定，可以決定對所述焊槍抬升的高度，從而能夠準確的控制焊槍的運動。另外，在所述電流參數中設定的起弧電流值和工作電流值有不同的作用。在進行等離子熔覆過程中，焊槍不容易起弧，因此需要首先通過維弧電流，使所述焊槍產生維弧，并使維弧的焰流接觸工件，以維弧作為導體，成為焊槍和待熔覆工件的電流通路，在形成電流通路后，關閉維弧，產生主弧，即工作電流，以融化填充材料和部分待熔覆工件，完成熔覆。因此需要設定起弧電流值和收弧電流值，而上升時間，指的是需要將起弧電流轉化為工作電流需要的時間。熔覆完成后，電弧滅掉的過程叫收弧。為了保障熔覆過程的安全性，需要設定收弧電流值，以及收弧需要的時間。另外，在進行熔覆時，需要為焊槍送粉，因此，所述控制器I需要在熔覆開始時，接收送粉操作，并將接收到的送粉操作轉化為相應的送粉控制指令，以控制送粉裝置5執行送粉操作。所述操作機2與所述控制器I相連接，在對工件進行熔覆時，所述操作機2用于夾持所述焊槍，并且依據所述控制器傳輸的所述運動控制指令執行相應的操作，以控制所述焊槍在熔覆過程中執行相應的運動。在實際應用中，為了使焊槍能夠靈活的運動，一般選用三維操作機，能夠實現焊槍X、Y、Z3個方向的運動，所述的三維操作機包含夾持焊槍的裝置步進電機、滾珠絲杠和滾動導軌，其中，所述步進電機體積小、力矩大、低頻特性好、運行噪音低，；所述滾珠絲杠為傳動元件，具有高精度的優點，和所述驅動電機、滾動導軌相配合，能夠實現高分辨率的驅動，從而能使所述焊槍準確的根據所述運動控制指令執行相應的操作。所述變位機3與所述控制器I相連接，所述變位機3用于放置待熔覆的工件。所述等離子弧電源4與所述控制器I和所述焊槍7相連接，在進行熔覆操作時，所述等離子弧電源4用于根據從所述控制器I中接收到的電流控制指令，為所述焊槍提供相應的電量，以完成熔覆。
所述送粉裝置5，與所述控制器I和焊槍7相連接，在熔覆過程中，所述送粉裝置4在接收到所述控制器傳輸的送粉控制指令后，為所述焊槍7送粉。所述送粉裝置5通過送粉管，與所述焊槍7實現連接，通過氣體的吹力作用，將粉送入所述焊槍7，所述焊槍7的送粉噴嘴將粉輸出，在電弧作用下融化，以實現熔覆。所述水箱6與所述焊槍7相連接，用于為所述焊槍7進行冷卻。在熔覆過程中，所述焊槍7的溫度過高時，或在熔覆結束后，需要為所述焊槍7進行冷卻。所述水箱6具有出水管和回水管，在對所述焊槍7進行冷卻時，所述水箱6的出水管與所述焊槍7的進水管相連接，所述水箱6內的水流經所述焊槍6內部的水冷通道后，再通過所述焊槍7的出水管，從所述水箱6的回水管流回所述水箱6，從而由所述水箱6的出水管、回水管和所述焊槍7內的水冷通道形成回路，實現了對所述焊槍6的冷卻。上述公開的等離子熔覆系統在對工件進行熔覆時，預先通過所述控制器I接收輸入參數，并將所述輸入參數轉化為相應的運動控制指令、電流控制指令和送粉控制指令。所述操作機2接收到所述運動控制指令后，控制所述焊槍7執行相應的運動，所述變位機3固 定所述待熔覆工件，并且所述等離子弧電源4會根據所述電流控制指令，為所述焊槍7提供相應的電流。同時，所述水箱6為所述焊槍7進行冷卻，所述送粉裝置5在控制器I的控制下，為所述焊槍7送粉。因此，根據預先設定運動參數和電流參數，就能控制焊槍6的運動和電弧的電量，從而提高熔覆操作的便捷性和可靠性。其中，所述控制器I包括觸摸屏和處理器，所述觸摸屏的界面如圖2所示，用于接收工作人員的輸入操作和參數；圖3所示為觸摸屏中電流參數的設置界面，用于設置熔覆過程中的電流參數。所述處理器，用于將接收到的所述輸入操作和參數轉化為相應的控制指令，所述控制指令包括運動控制指令、電流控制指令和送粉控制指令。具體來說，將運動參數轉化為相應的運動控制指令，將所述電流參數轉化為電流控制指令，將接收到的送粉操作轉化為送粉控制指令，從而控制熔覆過程中焊槍6的運動情況和熔覆的電流變化。所述處理器一般可以采用可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller, PLC),當然也可以采用其他形式的處理器，本發明不做限定。另外，所述控制器I還可以包括控制盒，所述控制盒用于接收輸入操作，所述輸入操作包括操作機輸入操作、變位機輸入操作和開始、暫停操作，所述操作機輸入操作包括前、后運動操作，左、右運動操作或升、降運動操作，所述變位機輸入操作包括轉動或翻轉操作；這種情況下，所述處理器與所述控制盒相連接，還用于將接收到的所述控制盒傳輸的所述輸入操作轉化為相應的控制指令，并傳輸至相應的操作機、變位機、等離子弧電源或送粉裝置中，使其執行相應的操作。例如，在接收到操作機輸入操作，轉化為相應的操作機控制指令，并傳輸至操作機2，由所述操作機2執行相應的前后、左右或升降的運動，從而調整所述操作機2上夾持的焊槍的位置；在接收到所述變位機機輸入操作后，將其轉化為相應的變位機控制指令，并傳輸至變位機3，由所述變位機3根據所述變位機控制指令執行相應的轉動操作或翻轉操作，以調整待熔覆工件的位置；在接收到開始或暫停操作時，所述處理器將其轉化為相應的開始控制指令或暫停控制指令，并將其傳輸至等離子弧電源4，控制等離子弧電源的維弧和主弧的開啟和關閉。另外，所述控制盒中還可以接收對送粉裝置的輸入操作，所述處理器在接收到開始或暫停操作后，轉化為相應的開始送粉指令或結束送粉指令，并傳輸至送粉裝置，從而控制送粉裝置執行開始送粉的操作或結束送粉的操作。在熔覆過程中，首先利用控制盒控制操作機2的運動，調整焊槍7的位置，利用變位機3的轉動和翻轉功能調整工件的位置，待準備就緒時，通過控制盒控制等離子弧電源執行開啟操作，及送粉裝置開始送粉操作，進行等離子熔覆。在熔覆時可能會因各種原因出現故障，這種情況下，所述控制盒接收工作人員的輸入的暫停操作，并由所述處理器將所述暫停操作轉化為相應的暫停指令，并將所述暫停指令傳輸至所述操作機2、等離子弧電源4和送粉裝置5，以暫停熔覆操作。另外，考慮到待熔覆的工件有可能橫截面積較大，這種情況下，通過所述控制器I的觸摸屏，輸入的運動參數還包括擺動參數，所述擺動參數包括熔覆時焊槍的擺動速率值和擺動幅值。所述處理器會將所述擺動參數轉化為相應的擺動指令，并將所述擺動指令傳輸至所述操作機2，以使所述操作機2控制夾持的焊槍執行相應的擺動運動，從而能夠充分對工件實現熔覆。 本發明所公開的等離子熔覆系統，包括焊槍、控制器、操作機、變位機、等離子弧電源、送粉裝置和水箱。通過依靠控制器接收輸入參數，并將所述輸入參數轉化為相應的運動控制指令和電流控制指令，分別控制操作機和等離子電源，以使操作機控制焊槍執行相應的運動，使等離子電源提供相應的電流。同時，由水箱為所述焊槍進行冷卻，送粉裝置為所述焊槍送粉。因此，根據預先設定運動參數和電流參數，就能控制焊槍的運動和電弧的電量，從而提高熔覆操作的便捷性和可靠性。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權利要求
1.一種等離子熔覆系統，包括焊槍，其特征在于，包括 控制器，用于接收輸入操作和參數，所述輸入參數包括控制焊槍運動的運動參數和控制熔覆電流的電流參數，所述輸入操作至少包括送粉操作，并根據所述運動參數產生相應的運動控制指令，根據所述電流參數產生相應的電流控制指令，將接收的送粉操作轉化為相應的送粉控制指令，其中所述運動參數至少包括熔覆時焊槍的升降速度參數、熔覆開始后焊槍的提升高度值，所述電流參數至少包括起弧電流值、起弧時間、上升時間、工作電流值、下降時間、收弧電流值、收弧時間； 操作機，與所述控制器相連接，所述操作機用于夾持所述焊槍，并且依據所述控制器傳輸的所述運動控制指令執行相應的操作，以控制所述焊槍在熔覆過程中執行相應的運動；變位機，與所述控制器相連接，所述變位機用于放置待熔覆工件； 等離子弧電源，與所述控制器和焊槍相連接，所述等離子弧電源用于根據從所述控制器接收到的電流控制指令，為所述焊槍提供相應的電流； 送粉裝置，與所述控制器和所述焊槍相連接，用于在接收到所述控制器傳輸的送粉控制指令后，為所述焊槍送粉； 水箱，與所述焊槍相連接，所述水箱用于為所述焊槍進行冷卻。
2.根據權利要求I所述的系統，其特征在于，所述控制器包括 觸摸屏，用于接收輸入操作和參數； 處理器，用于將接收到的所述輸入操作和參數轉化為相應的控制指令，所述控制指令包括運動控制指令、電流控制指令和送粉控制指令。
3.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述控制器還包括 控制盒，用于接收輸入操作，所述輸入操作包括操作機輸入操作、變位機輸入操作和開始、暫停操作，所述操作機輸入操作包括前、后運動操作，左、右運動操作或升、降運動操作，所述變位機輸入操作包括轉動或翻轉操作； 所述處理器與所述控制盒相連接，還用于將接收到的所述控制盒傳輸的所述輸入操作轉化為相應的控制指令，并傳輸至相應的操作機、變位機、等離子弧電源或送粉裝置中，使其執行相應的操作。
4.根據權利要求I所述的系統，其特征在于，所述運動參數還包括擺動參數，所述擺動參數包括熔覆時焊槍的擺動速率值和擺動幅值。
全文摘要
本發明涉及材料加工領域，公開了一種等離子熔覆系統，包括焊槍、控制器、操作機、等離子弧電源、送粉裝置和水箱。通過依靠控制器接收輸入參數，并將所述輸入參數轉化為相應的運動控制指令和電流控制指令，分別控制操作機和等離子電源，以使操作機控制焊槍執行相應的運動，使等離子電源輸出相應的電流。同時，由水箱為所述焊槍進行冷卻，送粉裝置為所述焊槍送粉。因此，根據預先設定運動參數和電流參數，就能控制焊槍的運動和電弧的能量，從而提高了等離子熔覆過程中的自動化程度，減少了人力，提高了熔覆操作的便捷性和可靠性。
文檔編號C23C24/10GK102925891SQ201210448338
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月9日 優先權日2012年11月9日
發明者呂耀輝, 劉玉欣, 徐富家, 舒鳳遠, 徐濱士 申請人:中國人民解放軍裝甲兵工程學院