一种采用电火花沉积方法制备超硬磨粒层的装置

摘要

本发明公开了一种采用电火花沉积方法制备超硬磨粒层的装置，它包括工作台，装在工作台上的砂轮金属基体和驱动该砂轮金属基体旋转的砂轮基体驱动机构，所述砂轮金属基体一侧设有压缩粉体电极，该压缩粉体电极安装在一可上下往复直线移动的伺服机构上，所述砂轮金属基体另一侧设有一工作液喷嘴，所述压缩粉体电极一侧设有可产生放电脉冲的沉积电源及控制面板，该沉积电源及控制面板的正极与砂轮金属基体相连，负极与压缩粉体电极相连。本装置可以在砂轮金属基体表面沉积一层超硬磨粒层，解决了旧砂轮金属基体回收难，再制造困难的问题，实现了超硬砂轮的再制造和绿色回收再利用。

权利要求

1.一种采用电火花沉积方法制备超硬磨粒层的装置，包括工作台(１)，装在工作台(１)上的砂轮金属基体(2)和可驱动该砂轮金属基体(2)旋转的砂轮基体驱动机构(6)，所述砂轮金属基体(2)一侧设有压缩粉体电极(4)，该压缩粉体电极(4)内的压缩粉体是由磨粒和金属粉末经过压力压制并烧结而成，所述压缩粉体电极(4)安装在一可上下往复直线移动的伺服机构（5）上，所述砂轮金属基体（2）另一侧设有可将工作液喷在砂轮金属基体（2）和压缩粉体电极(4)之间的放电区域的工作液喷嘴（3），所述压缩粉体电极(4)一侧设有可产生放电脉冲的沉积电源及控制面板(8)，该沉积电源及控制面板(8)的正极由电缆与砂轮金属基体（2）相连，沉积电源及控制面板(8)的负极由电缆与压缩粉体电极(4)相连；其特征是，所述压缩粉体电极（4）为，金刚石、钴粉、紫铜粉的质量比为18:22:60，烧 oC o

结温度为650 ~ 800C, 通惰性气体进行保护，以免氧化，烧结时间为3~3.5小时，随炉冷却至室温。

2.根据权利要求1所述的采用电火花沉积方法制备超硬磨粒层的装置，其特征是，所述砂轮基体驱动机构(6)由装在传动装置基座(10)上的调速电机(13)，与调速电机(13)相联的减速器(12)，通过连接套(11)与减速器(12)的输出轴相联的传动轴(9)组成。

3.根据权利要求1所述的采用电火花沉积方法制备超硬磨粒层的装置，其特征是，所述沉积电源及控制面板(8)内设有可实时检测砂轮金属基体（2）和压缩粉体电极(4)之间放电电压的电压检测传感器。

4.根据权利要求2所述的采用电火花沉积方法制备超硬磨粒层的装置，其特征是，所述调速电机(13)一侧设有调节该调速电机(13)转速的调速器(7)。

说明书

一种采用电火花沉积方法制备超硬磨粒层的装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种采用电火花沉积方法制备超硬磨粒层的装置，采用此装置可以在旧金属基体砂轮的周向工作面上制备超硬磨粒层。

背景技术

[0002] 电火花沉积是通过火花放电作用，把电极中的导电材料熔渗进金属基体的表层，与母材形成冶金结合，使基体表面的物理化学和力学性能得到改善的一种技术。电火花沉积技术不但改善材料表面的力学、冶金、物理等性能，提高材料的耐磨、耐蚀、耐疲劳等性能，而且满足了生产领域中对材料工作表面的要求，又降低了材料整体均匀性设计中的成本，以其独特的工艺特点，如强化过程中热输入量低，强化层与基体间冶金结合，容易实现异种材料间的沉积，电极材料容易选择等，近年在精密机械零部件制造/修复等领域得到了推广应用，充分验证电火花沉积技术是先进的节能、节材、环保的绿色制造和再制造技术之一。

[0003] 电火花沉积技术在众多领域的应用，可归类为两个方面：(1)金属材料的表面改性和表面强化，指对基体材料表面的耐磨、耐热、耐腐蚀、抗疲劳等特性的改变或提高；(2)工件表面缺陷的修复，主要指在精密机械零部件表面的划痕、超差等方面的尺寸恢复，还有价值较高的旧零件的尺寸恢复，用于机械零部件的再制造。

[0004] 然而，现有技术中，电火花沉积通常只能实现金属材料与金属材料之间的沉积，不能实现金属材料与非金属材料之间的电火花沉积，也没有相应的装置来实现金属基体砂轮表面超硬磨粒层的电火花沉积。

发明内容

[0005] 针对现有装置不能实现金属基体砂轮表面超硬磨粒层的电火花沉积的缺陷，本发明旨在提供一种采用电火花沉积方法制备超硬磨粒层的装置，该装置可以在砂轮金属基体表面沉积一层超硬磨粒层，以解决超硬砂轮的再制造和绿色回收再利用问题。

[0006] 为实现上述目的，本发明所采用的技术解决方案是，所述采用电火花沉积方法制备超硬磨粒层的装置，包括工作台，装在工作台上的砂轮金属基体和可驱动该砂轮金属基体旋转的砂轮基体驱动机构，其结构特点是，所述砂轮金属基体一侧设有压缩粉体电极，该压缩粉体电极内的压缩粉体是由磨粒和金属粉末的至少一种经过压力压制并烧结而成，所述压缩粉体电极安装在一可上下往复直线移动的伺服机构上，所述砂轮金属基体另一侧设有可将工作液喷在砂轮金属基体和压缩粉体电极之间的放电区域的工作液喷嘴，所述压缩粉体电极一侧设有可产生放电脉冲的沉积电源及控制面板，该沉积电源及控制面板的正极由电缆与砂轮金属基体相连，沉积电源及控制面板的负极由电缆与压缩粉体电极相连。

[0007] 所述压缩粉体被装入压缩粉体电极中，当沉积电源放电时，压缩粉体被喷涂在砂轮金属基体周向工作面上，压缩粉体消耗殆尽时，更换压缩粉体即可。

[0008] 所述砂轮基体驱动机构由装在传动装置基座上的调速电机，与调速电机相联的减速器，通过连接套与减速器的输出轴相联的传动轴组成。

[0009] 所述沉积电源及控制面板内设有可实时检测砂轮金属基体和压缩粉体电极之间放电电压的电压检测传感器。

[0010] 所述调速电机一侧设有调节该调速电机转速的调速器。

[0011] 工作原理：开启砂轮基体驱动机构，驱动砂轮金属基体旋转，工作液喷嘴向砂轮金属基体和压缩粉体电极之间的间隙液喷工作液，然后启动伺服机构，带动压缩粉体电极作上下往复直线移动；最后开启沉积电源及控制面板，当压缩粉体电极与砂轮金属基体之间的间隙小于一定距离时，压缩粉体电极与砂轮金属基体之间产生电弧放电时，设在沉积电源及控制面板内的电压检测传感器实时检测砂轮金属基体和压缩粉体电极间隙的放电电压并将检测结果输送至沉积电源及控制面板，当放电电压低于某一设定值时，伺服机构驱动压缩粉体电极向上移动，砂轮金属基体和压缩粉体电极间隙会加大，回到正常的放电沉积状态，当放电电压高于某一设定值时，伺服机构驱动压缩粉体电极向下移动，通过伺服机构始终可以保持正常的放电沉积工作状态，通过压缩粉体电极多次往复运动发生多次的放电脉冲将压缩粉体电极内的磨粒和金属粉末的至少一种喷涂在砂轮金属基体周向工作面上，直到在砂轮金属基体周向工作面上沉积一层均匀的超硬磨粒层。本装置采用立式布置，以便压缩粉体电极中的超硬磨粒沉积。

[0012] 以下对本发明做出进一步说明。

[0013] 参见图1和图2，本发明所述的采用电火花沉积方法制备超硬磨粒层的装置主要包括装在装置机架上的工作台1，砂轮金属基体2及砂轮基体驱动机构6安装在工作台1上面，砂轮基体驱动机构6由传动装置基座10、传动轴9、连接套11、减速器12和调速电机13组成，砂轮金属基体2安装在传动轴9的末端，砂轮基体驱动机构6与调速器7由电缆连接，可以控制砂轮金属基体2的转速，压缩粉体电极4安装在可上下往复直线移动的伺服机构5上，以保持正常的放电间隙，工作液喷嘴3把煤油喷到放电区域，沉积电源及控制面板8产生放电脉冲，沉积电源及控制面板8正极由电缆连接到砂轮金属基体2，负极由电缆连接到压缩粉体电极4。

[0014] 伺服机构5由沉积电源及控制面板8中的电压检测传感器检测到的砂轮金属基体2和压缩粉体电极4之间的放电电压，然后决定是否产生沉积放电脉冲和控制伺服机构5的移动，以保持正常的放电沉积工作状态，同时砂轮金属基体2旋转，这样就可以在砂轮金属基体周向工作面沉积一层均匀的超硬磨粒层。

[0015] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本装置可以在砂轮金属基体表面沉积一层超硬磨粒层，解决了旧砂轮金属基体回收难，再制造困难的问题，实现了超硬砂轮的再制造和绿色回收再利用。

附图说明

[0016] 图1是本发明装置的一种实施例结构示意图；

[0017] 图2是图1中砂轮基体驱动机构的结构示意图。

[0018] 在图中：

[0019] 1-工作台， 2-砂轮金属基体， 3-工作液喷嘴，

[0020] 4-压缩粉体电极， 5-伺服机构， 6-砂轮基体驱动机构，[0021] 7-调速器， 8-沉积电源及控制面板，9-传动轴，

[0022] 10-传动装置基座，11-连接套， 12-减速器，

[0023] 13-调速电机， 14-装置机架。

具体实施方式

[0024] 一种采用电火花沉积方法制备超硬磨粒层的装置，参见图1和图2，包括装在装置机架14上的工作台1，装在工作台1上的砂轮金属基体2，装在工作台1上可驱动砂轮金属基体2旋转的砂轮基体驱动机构6，所述砂轮金属基体(2)一侧设有压缩粉体电极4，该压缩粉体电极4内的压缩粉体是由磨粒和金属粉末的至少一种经过压力压制并烧结而成，所述压缩粉体电极4安装在一可上下往复直线移动的伺服机构5上，所述砂轮金属基体2另一侧设有可将工作液喷在砂轮金属基体2和压缩粉体电极4之间的放电区域的工作液喷嘴3，所述压缩粉体电极4一侧设有可产生放电脉冲的沉积电源及控制面板8，该沉积电源及控制面板8的正极由电缆与砂轮金属基体2相连，沉积电源及控制面板8的负极由电缆与压缩粉体电极4相连。

[0025] 所述砂轮基体驱动机构6由装在传动装置基座10上的调速电机13，与调速电机13相联的减速器12，通过连接套11与减速器12的输出轴相联的传动轴9组成。所述调速电机13一侧设有调节该调速电机13转速的调速器7。

[0026] 所述沉积电源及控制面板8内设有可实时检测砂轮金属基体2和压缩粉体电极4之间放电电压的电压检测传感器。

[0027] 砂轮金属基体2旋转由砂轮基体驱动机构6带动旋转，转速不能太高，可通过调速器7将转速调至0～10米/分钟。本装置可将压缩粉体电极中的磨粒和金属粉末的至少一种沉积到金属砂轮金属基体的周向工作面，在砂轮金属基体周向工作面沉积一层均匀的超硬磨粒层。

[0028] 所述压缩粉体电极4内的磨粒和金属粉末的至少一种是经过压力压制并烧结而成的，以金刚石压缩分体电极为例，金刚石、钴粉、紫铜粉的质量比为18∶22∶60，烧结温度为650℃～800℃，通惰性气体进行保护，以免氧化，烧结时间为3～3.5小时为宜，随炉冷却至室温。所述压缩粉体被装入压缩粉体电极4中，当沉积电源放电时，压缩粉体被喷涂在砂轮金属基体周向工作面上，压缩粉体消耗殆尽时，更换压缩粉体即可。

[0029] 本装置可制造成一套专用于磨粒层制备的独立的电火花沉积装置，也可对现有的电火花机床上改造，增加砂轮基体驱动机构和调速器，采用特制的压缩粉体电极，也可实现磨粒层的制备，从而实现普通电火花机床功能的扩展。