一种双级推料离心机布料盘的激光熔覆表面处理方法及专用设备与流程

1.本发明属于离心机布料盘表面处理技术领域，涉及双级推料离心机布料盘表面处理工艺，尤其是一种双级推料离心机布料盘的激光熔覆表面处理方法及专用设备。


背景技术：

2.双级推料离心机是具有双级转鼓且能够连续操作的高效过滤式离心机，该机在全速下完成所有的操作工序，如进料、分离、洗涤、干燥和卸料等，其是制碱行业洗盐工序中的关键设备，其主要功能是连续脱离盐浆悬浮液的水份，以满足后续生产工艺的要求，工作介质为颗粒状的精制盐，工作温度为30
‑
45℃。
3.在离心机二级转鼓内设置有布料盘，其主要作用是均匀将颗粒状物料分布至转鼓内。由于使用过程中布料盘与物料的磨粒磨损作用，造成布料盘工作区域不均匀磨损，工作状态失效，设备振动值超标，通常每1个月周期就不得不停机更换布料盘，检修费用及备件费用较大，布料盘使用寿命短成为离心机长周期稳定运行的薄弱环节。
4.目前，为了解决上述问题，厂家对布料盘会进行耐磨处理，包括超音速喷涂、等离子喷焊和堆焊，超音速喷涂为机械结合方式，受到冲击载荷或在急冷急热时，涂层极易脱落；等离子喷焊为冶金结合方式，在输入热量较大或工件变形严重时，极易产生裂纹；堆焊为冶金配合方式，变形较大，极易出现裂纹。
5.综上所述，研发一种能够克服现有技术缺陷、提高布料盘工作区使用寿命对设备的正常、高效使用具有重大的意义。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供以铁基合金、镍基合金、钴基合金和碳化钨为主要原料，配合激光熔覆工艺和热处理工艺后形成稳定、耐磨、防腐蚀涂层的一种双级推料离心机布料盘的激光熔覆表面处理方法。
7.本发明采取的技术方案是：
8.一种双级推料离心机布料盘的激光熔覆表面处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
9.⑴
配制合金粉末，备用；
10.⑵
对布料盘待加工区域进行处理，处理完后进行前置热处理；
11.⑶
在待加工区域进行第一次激光熔覆，完成后进行第二次激光熔覆；
12.⑷
激光熔覆完成后，对布料盘进行后置热处理，冷却至室温后制得成品。
13.再有，第一次激光熔覆的合金粉末包括底层合金粉末和碳化钨粉末，底层合金粉末与碳化钨粉末的重量比为7:3；
14.所述底层合金粉末由0.5％c，1％si，0.8％cu，2％b，1％ti、0.1％ce、5％mo、3％w、1％mn、0.5％zr、0.01％al、1％nb、2％v、0.5％mgo、22％cr、18％ni和25％fe组成；
15.所述碳化钨粉末由2％c、6％ni、3％fe、4％cr、0.003％s、0.003％p和余量的wc组成。
16.再有，第二次激光熔覆的合金粉末包括表层合金粉末和碳化钨粉末，表层合金粉末与碳化钨粉末的重量比为3:2；
17.所述表层合金粉末由0.3％c，2％si，1％b，3％mo、2％mn、1％nb、2％v、25％cr、10％ni和5％fe组成；
18.所述碳化钨粉末由2％c、6％ni、3％fe、4％cr、0.003％s、0.003％p和余量的wc组成。
19.再有，所述处理包括以下步骤：对待加工区域进行打磨，抹掉待加工区域0.2毫米的表层，用丙酮清洗掉杂质；
20.所述前置热处理包括以下步骤：将清洗后的布料盘放入氩气保护的环境中升温至150
‑
180摄氏度。
21.再有，第一次激光熔覆的工艺参数是：激光功率为3500
‑
4500w，激光光斑为长30毫米、宽3毫米的带状光斑；搭接率为20
‑
30％；熔覆速度为300
‑
500毫米/分钟；送粉速率为50克/分钟；用氩气保护；
22.第二次激光熔覆的工艺参数是：激光功率为3500
‑
4500w，激光光斑为长20毫米、宽3毫米的带状光斑；搭接率为20
‑
30％；熔覆速度为200
‑
300毫米/分钟；送粉速率为30克/分钟；用氩气保护。
23.再有，所述后置热处理包括以下步骤：将激光熔覆后的布料盘放入氩气保护的环境中升温至500
‑
600摄氏度，保温3
‑
5小时，然后自然冷却至室温。
24.本发明的另一个目的是提供一种激光熔覆表面处理的专用设备，所述专用设备包括移动板，移动板的顶部固定连接有工作台，所述工作台内开设有移动槽，所述移动槽内通过轴承穿设有转轴，所述转轴之间固定连接有丝杆，所述移动槽内固定连接有第一滑杆，所述丝杆的表面螺纹连接有移动块，所述移动块与第一滑杆的表面滑动连接，所述工作台的一侧固定连接有第一转动电机，所述第一转动电机的输出轴穿过移动槽与转轴固定连接，所述移动块的顶部固定连接有移动台，所述移动台内固定连接有第二滑杆和电动推杆，所述第二滑杆的表面滑动连接有滑块，所述电动推杆的另一侧与滑块固定连接。
25.再有，所述移动台和滑块的顶部固定连接有固定架，所述固定架的表面通过轴承穿设有夹具，所述固定架的表面固定连接有第二转动电机，所述第二转动电机的输出轴穿过固定架与夹具固定连接。
26.再有，所述移动板的底部固定连接有第一液压杆、供电器和滚轮，所述第一液压杆的底部固定连接有支撑板；
27.所述移动台的顶部固定连接有第二液压杆，所述第二液压杆的顶部固定连接有托板，所述托板的顶部通过销轴活动连接有滑轮。
28.再有，所述工作台的顶部设置有能纵向或横向移动的安装台，所述安装台的顶部设置有能横向摆转的机械臂，所述机械臂的表面固定连接有激光枪。
29.本发明的优点和积极效果是：
30.本发明中，采用两次激光熔覆，第一次激光熔覆使用表层合金粉末和碳化钨粉末按一定比例的混合物为合金粉末，第二次激光熔覆使用底层合金粉末和碳化钨粉末按一定
比例的混合物为合金粉末，表层合金粉末和底层合金粉末将铁镍钴相结合，送粉时采用同轴送粉方式，碳化钨分布均匀、球星完整、无破损及烧损，通过上述各种元素的相互配合，使两层激光熔覆层具有良好的抗冲击、耐磨性能，而且具有良好的防腐蚀能力，实际使用时，布料盘的使用寿命超过6个月，超过未处理的布料盘使用寿命的1倍以上，减少洗盐离心机布料盘备品备件的消耗，同时有效延长了双级推料式离心机工作周期，保证了设备长周期安全稳定运行。
附图说明
31.图1为设备的正视剖面的结构示意图；
32.图2为设备中移动台剖面的结构示意图；
33.图3为设备的中托板正视的结构示意图；
34.图4为设备的中固定架立体的结构示意图；
35.图中：1、移动板；2、工作台；3、控制器；4、移动槽；5、第一滑杆；6、第一转动电机；7、转轴；8、丝杆；9、安装台；10、机械臂；11、激光枪；12、移动块；13、移动台；14、第一液压杆；15、支撑板；16、滚轮；17、供电器；18、第二滑杆；19、滑块；20、电动推杆；21、固定架；22、第二转动电机；23、夹具；24、第二液压杆；25、托板；26、滑轮。
具体实施方式
36.下面结合实施例，对本发明进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。
37.一种双级推料离心机布料盘的激光熔覆表面处理方法，本发明的创新在于：包括以下步骤：
38.⑴
配制合金粉末，备用；
39.⑵
对布料盘待加工区域进行处理，处理完后进行前置热处理；
40.⑶
在待加工区域进行第一次激光熔覆，完成后进行第二次激光熔覆；
41.⑷
激光熔覆完成后，对布料盘进行后置热处理，冷却至室温后制得成品。
42.上述步骤
⑴
中，第一次激光熔覆的合金粉末包括底层合金粉末和碳化钨粉末，底层合金粉末与碳化钨粉末的重量比为7:3；
43.所述底层合金粉末由0.5％c，1％si，0.8％cu，2％b，1％ti、0.1％ce、5％mo、3％w、1％mn、0.5％zr、0.01％al、1％nb、2％v、0.5％mgo、22％cr、18％ni和25％fe组成；
44.所述碳化钨粉末由2％c、6％ni、3％fe、4％cr、0.003％s、0.003％p和余量的wc组成。
45.上述步骤
⑴
中，第二次激光熔覆的合金粉末包括表层合金粉末和碳化钨粉末，表层合金粉末与碳化钨粉末的重量比为3:2；
46.所述表层合金粉末由0.3％c，2％si，1％b，3％mo、2％mn、1％nb、2％v、25％cr、10％ni和5％fe组成；
47.所述碳化钨粉末由2％c、6％ni、3％fe、4％cr、0.003％s、0.003％p和余量的wc组成。
48.实施例1
49.为满足使用要求，控制备件造价，选用奥氏体不锈钢316l(00cr17ni14mo2)作为布料盘的基体材质。布料盘外径为750毫米，经过检测，待加工区域设定在400
‑
600毫米的区域。
50.1.按照上述配方配制两次激光熔覆使用的合金粉末，其中碳化钨粉末选用颗粒大致为球形的粉末冶金碳化钨。制好后将合金粉末放置在真空干燥箱内，干燥3小时后备用。
51.2.对布料盘待加工区域进行表面处理，对待加工区域进行打磨，抹掉待加工区域0.2毫米的表层，用砂纸继续打磨，然后用丙酮清洗掉杂质。
52.清洗后的布料盘放入氩气保护的环境中升温至150摄氏度。
53.3.进行第一次激光熔覆，工艺参数是：激光功率为4000w，激光光斑为长30毫米、宽3毫米的带状光斑；搭接率为20％；熔覆速度为300毫米/分钟；送粉速率为50克/分钟；用氩气保护；采用同轴送粉的方式。
54.4.进行第二次激光熔覆，第二次激光熔覆与第一次激光熔覆之间为错位熔覆的方式，第二次激光熔覆的工艺参数是：激光功率为4000w，激光光斑为长20毫米、宽3毫米的带状光斑；搭接率为20％；熔覆速度为200毫米/分钟；送粉速率为30克/分钟；用氩气保护；采用同轴送粉的方式。
55.5.将激光熔覆后的布料盘放入氩气保护的环境中升温至500摄氏度，保温5小时，然后自然冷却至室温。
56.完成后，对第二次激光熔覆层的表面进行打磨，使两层激光熔覆层的总厚度为1.8
‑
2.1毫米。
57.实施例2
58.为满足使用要求，控制备件造价，选用奥氏体不锈钢316l(00cr17ni14mo2)作为布料盘的基体材质。布料盘外径为6500毫米，经过检测，待加工区域设定在350
‑
550毫米的区域。
59.1.按照上述配方配制两次激光熔覆使用的合金粉末，其中碳化钨粉末选用颗粒大致为球形的粉末冶金碳化钨。制好后将合金粉末放置在真空干燥箱内，干燥5小时后备用。
60.2.对布料盘待加工区域进行表面处理，对待加工区域进行打磨，抹掉待加工区域0.2毫米的表层，用砂纸继续打磨，然后用丙酮清洗掉杂质。
61.清洗后的布料盘放入氩气保护的环境中升温至180摄氏度。
62.3.进行第一次激光熔覆，工艺参数是：激光功率为4000w，激光光斑为长30毫米、宽3毫米的带状光斑；搭接率为30％；熔覆速度为500毫米/分钟；送粉速率为50克/分钟；用氩气保护；采用同轴送粉的方式。
63.4.进行第二次激光熔覆，第二次激光熔覆与第一次激光熔覆之间为错位熔覆的方式，第二次激光熔覆的工艺参数是：激光功率为4000w，激光光斑为长20毫米、宽3毫米的带状光斑；搭接率为30％；熔覆速度为300毫米/分钟；送粉速率为30克/分钟；用氩气保护；采用同轴送粉的方式。
64.5.将激光熔覆后的布料盘放入氩气保护的环境中升温至600摄氏度，保温3小时，然后自然冷却至室温。
65.完成后，对第二次激光熔覆层的表面进行打磨，使两层激光熔覆层的总厚度为1.8
‑
2.1毫米。
66.将实施例1和2的布料盘放在两台设备中使用，经过一段时间后，侧梁激光熔覆层的总厚度以及表买呢的磨损程度。组中得出如下结论：采用316l奥氏体不锈钢加工制作洗盐离心布料盘，并在其工作表面同轴送粉激光熔覆球状wc，涂层表面平整，无裂纹，工件无变形。经现场安装应用，离心机布料盘使用寿命已超过6个月，超过进口原厂备件使用寿命的1倍以上，减少洗盐离心机布料盘备品备件的消耗，同时有效延长了双级推料式离心机工作周期，保证了设备长周期安全稳定运行，年节约备件经费50万元。
67.现有的激光熔覆机床在熔覆时调节起来非常的麻烦，而且在夹具和工件高速转动的时候工件的底部没有支撑装置，这样工件的重量全部都在夹具上，这样无法保障夹具的使用寿命。
68.上述激光熔覆处理的专用设备包括移动板1，移动板1的顶部固定连接有工作台2，工作台2内开设有移动槽4，移动槽4内通过轴承穿设有转轴7，转轴7之间固定连接有丝杆8，移动槽4内固定连接有第一滑杆5，丝杆8的表面螺纹连接有移动块12，移动块12与第一滑杆5的表面滑动连接，工作台2的一侧固定连接有第一转动电机6，通过第一转动电机6，第一转动电机6工作带动转轴7和丝杆8转动，丝杆8转动带动移动块12和移动台13向左移动，从而到达了工件移动的目的，第一转动电机6的输出轴穿过移动槽4与转轴7固定连接，移动块12的顶部固定连接有移动台13。
69.移动台13内固定连接有第二滑杆18和电动推杆20，通过电动推杆20，电动推杆20伸长带动滑块19在第二滑杆18上进行移动，从而可根据工件的长短调节滑块19和固定架21的位置，从而对不同长度的工件都能进行熔覆修复，第二滑杆18的表面滑动连接有滑块19，电动推杆20的另一侧与滑块19固定连接，整个装置结构合理，使用方便，实用性强。
70.具体的，移动台13和滑块19的顶部固定连接有固定架21，固定架21的表面通过轴承穿设有夹具23，固定架21的表面固定连接有第二转动电机22，第二转动电机22的输出轴穿过固定架21与夹具23固定连接，移动板1的底部固定连接有第一液压杆14、供电器17和滚轮16，第一液压杆14的底部固定连接有支撑板15。
71.具体的，移动台13的顶部固定连接有第二液压杆24，第二液压杆24的顶部固定连接有托板25，托板25的顶部通过销轴活动连接有滑轮26，通过第二液压杆24，第二液压杆24伸长缩短带动托板25和滑轮26进行上下移动，从而可在工件夹持后将工件的底部托起，减少了夹具23的工作压力，保障了夹具23的使用寿命。
72.工作台2的顶部设置有安装台9，安装台9的顶部设置机械臂10，机械臂10的表面固定连接有激光枪11。安装台可以在驱动部件的驱动下沿着图1的纵向方向和横向方向移动，机械臂可以在安装台上横向的摆转，由此形成激光枪的多个方向的运动。
73.工作台2的表面固定连接有控制器3。
74.工件的工作过程是：
75.s1、使用时，将装置推送到合适的位置，然后打开第一液压杆14，第一液压杆14伸长带动支撑板15向下移动，从而将装置稳定的支撑在地面上，随后将工件的一侧通过夹具23安装到左侧的夹具23上，然后控制第二液压杆24伸长将工件的底部通过滑轮26托起，然后打开电动推杆20，电动推杆20伸长带动滑块19、固定架21和夹具23向左移动，从而将工件的另一侧也夹紧，随后再打开第二转动电机22，第二转动电机22工作带动夹具23和工件进行转动；
76.s2、安装台在控制器的控制下纵向、横向运动，第一转动电机6带动转轴7和丝杆8转动，丝杆8转动带动移动块12、移动台13和工件向左、向右移动，移动的同时滑轮26滚动支撑工件，激光枪11在移动过程中发出的激光对工件进行激光熔覆处理。
77.该可移动式激光熔覆修复装置，通过第一转动电机，第一转动电机工作带动转轴和丝杆转动，丝杆转动带动移动块和移动台向左移动，从而到达了工件移动的目的，再配合安装台、机械臂的运动，形成了多方向的合运动，提高了工作效率。通过第二液压杆，第二液压杆伸长缩短带动托板和滑轮进行上下移动，从而可在工件夹持后将工件的底部托起，减少了夹具的工作压力，保障了夹具的使用寿命，整个装置结构合理，使用方便，实用性强。