[发明专利]一种水泵叶轮强化延寿的装置和方法

说明书

技术领域

本发明属于水泵叶轮技术领域，尤其是涉及一种水泵叶轮强化延寿的装置和方法。

背景技术

激光熔覆是指以不同的添料方式在被熔覆基体表面放置涂层材料经激光照使之和基体表面薄层同时熔化，有效改善基体材料的各项性能。使其更好地满足使用要求。与堆焊、热喷涂和等离子喷涂等改性技术相比，激光熔覆结构致密，硬度较高，耐磨、耐蚀等性能更优异，同时能够在熔覆层较薄的情况下获得所要求的性能，从而节约昂贵的覆层材。激光熔覆过程易实现自动化生产，覆层质量稳定，在激光熔覆过程中熔覆层的厚度可实现连续调节。激光熔覆在航空、航天乃至民用水泵领域中都有较广阔的应用前景，现在已成为材料领域研究和开发的热点。水泵的叶轮是水泵中的重要的零部件，然而水泵叶轮在运转中，由于气蚀，磨损等作用水泵的叶轮表面会出现小凹坑，严重时会出现孔洞，梨沟，有的甚至水泵叶轮表面会被击穿。

发明内容

针对现有技术中水泵叶轮表面存在凹坑、孔洞等不足，本发明提供了一种水泵叶轮强化延寿的装置和方法，有效改善了水泵叶轮损伤部位的各项性能，如耐磨、耐腐蚀性能等；同时针对水泵叶轮这一复杂空间曲面，能够实现空间曲面任意点的定位，有效地解决了水泵叶轮较难实现的强化修复工作。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种水泵叶轮强化延寿的装置，包括激光器控制装置、叶轮装夹固定装置和同步送粉装置；所述激光器控制装置包括工控台、六自由度机械手、激光器和聚焦镜；所述工控台连接激光器和六自由度机械手；所述六自由度机械手的端部连接激光器，所述聚焦镜固定于激光器上且位于激光器的正下方中心处；所述叶轮装夹固定装置包括三爪卡盘和与三爪卡盘连接的电动机；所述三爪卡盘上装有水泵叶轮；所述激光器发出的激光束经聚焦镜聚焦在水泵叶轮的损伤部位；所述同步送粉装置包括送粉器、塑料管道和熔覆粉末，所述送粉器中装有熔覆粉末，所述塑料管道的一端连接送粉器，另一端连接水泵叶轮的损伤部位。

进一步的，所述送粉器为包含储粉桶A和储粉桶B的双桶同步送粉器。

进一步的，所述储粉桶A中装有输送流动性较好的粉末，所述储粉桶B中装有输送流动性较差的粉末。

进一步的，所述储粉桶A中的粉末为金属粉末；所述储粉桶B中的粉末为陶瓷粉末。

进一步的，所述电动机安装于三爪卡盘的侧面。

一种水泵叶轮强化延寿的方法，包括如下步骤：

S1：安装连接好工控台、六自由度机械手、激光器、聚焦镜、三爪卡盘和电动机；

S2：预处理水泵叶轮的损伤位置；

S3：根据水泵叶轮的基体材料确定熔覆粉末的材料，将确定后的熔覆粉末加入双桶同步送粉器中；

S4：将水泵叶轮固定在三爪卡盘上，通过工控机控制调节六自由度机械手使激光器通过聚焦镜形成的光斑位于损伤水泵叶轮的损伤部位；

S5：设定激光器的工艺参数，开始激光熔覆工作；通过工控机开启激光器，激光器发出的激光经聚焦镜聚焦在水泵叶轮的损伤部位，同时设置双桶同步送粉器的送粉速度，双桶同步送粉器通过塑料管道将熔覆粉末输送至水泵叶轮的损伤部位，不断熔覆直至达到所需熔覆层厚度；

S6：通过工控机调节六自由度机械手、将激光器和聚焦镜将光斑调整至水泵叶轮其余损伤的位置，同时通过电动机控制三爪卡盘的旋转调节完成水泵叶轮空间其余损伤位置的熔覆工作，达到所需熔覆层的厚度；

S7：清理水泵叶轮的整个表面，完成整个水泵叶轮的损伤部位的熔覆强化延寿。

进一步的，步骤S2中所述处理为用丙酮、松香水清洗损伤部位。

进一步的，步骤S5中所述工艺参数为：激光束的光斑直径10mm×2mm，激光束的使用功率1500W～2000W，扫描速度为5～10mm/s，相邻处理表面的搭接量为10％～30％。

进一步的，步骤S5中所述送粉速度为5～12g/min。

进一步的，步骤S5和步骤S6中所述熔覆层厚度≥0.5mm。

本发明的有益效果：