基本信息
- 項目名稱：
- 高效金屬表面強化修復(fù)機
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 窄脈沖、大電流冷焊是世界上近幾年才研制出的新金屬表面處理技術(shù)。本設(shè)備是基于該項技術(shù)研制的新產(chǎn)品，使用該設(shè)備可以修復(fù)各種工件金屬表面的損傷、缺陷、裂紋、磨損、沙眼等。具有對被加工金屬工件的熱影響小，不會對其產(chǎn)生變形和應(yīng)力變化；沉積層與基材之間冶金性牢固結(jié)合；使用不同的焊接材料可修復(fù)不同金屬工件；可方便地到現(xiàn)場進行在線金屬表面的強化與修復(fù)；被修復(fù)的工件可再加工等特點。該種設(shè)備的研制與使用，為很多用戶解決了許多用傳統(tǒng)工藝方法難以解決的難題，取得了顯著的經(jīng)濟效益與社會效益，使之在國防與民用工業(yè)上得到廣泛的應(yīng)用。
- 詳細介紹：
- 一、工作原理 設(shè)備的基本工作原理是：利用其內(nèi)部的整流、調(diào)壓及高頻逆變技術(shù)產(chǎn)生與輸入電源隔離的窄脈沖（1μs～50μs）、大電流（幾百A～幾千A），通過旋轉(zhuǎn)焊槍上的金屬電極（焊條）與金屬工件表面形成電流回路，從而在金屬工件表面與電極之間產(chǎn)生火花放電，使其形成瞬態(tài)高能，在接觸區(qū)域?qū)㈦姌O瞬間加熱到8000～25000℃，使金屬電極材料沉積堆焊到被修復(fù)的金屬工件缺陷部位表面，形成良好的冶金結(jié)合。由于整個工作過程均為窄脈沖、大電流，不會產(chǎn)生弧焊效應(yīng)，被修復(fù)的工件不會產(chǎn)生過熱和變形。 利用設(shè)備上各調(diào)節(jié)旋鈕可方便地調(diào)整脈沖電流的頻率（50～1500Hz）、脈沖電流的峰值（100A～1500A，通過調(diào)整輸出電壓達到調(diào)整脈沖電流峰值的目的），從而可調(diào)整修復(fù)工作的速度和所要求的質(zhì)量。 二、特點 國內(nèi)外大多數(shù)同類產(chǎn)品，均采用工頻變壓器隔離，可控硅調(diào)壓，電阻與電感對電容充電，可控硅對電容放電來完成窄脈沖、大電流的實現(xiàn)。由于采用工頻變壓器，使設(shè)備的體積和重量大大增加；采用電阻與電感對電容充電，使設(shè)備的工作效率明顯降低（一般工作效率<50%）；采用可控硅對電容放電，使其輸出脈沖電流的關(guān)斷不可靠，工作中有時會產(chǎn)生弧焊效應(yīng)。 本設(shè)備在工作原理與設(shè)計上有效地解決了上述不足之處：采用高頻逆變技術(shù)，可有效地減小隔離變壓器的體積和重量；采用兩晶閘管推挽工作模式取代晶閘管單端工作模式，使其在任何工作情況下不會產(chǎn)生弧焊效應(yīng)，提高設(shè)備工作可靠性；由于取代了阻容充電方式，使設(shè)備的工作效率有效提高（一般工作效率>85%，而大多數(shù)同類產(chǎn)品工作效率僅為45%左右）；控制與逆變電路的合理設(shè)計，使設(shè)備工作更加安全可靠。因而與同類產(chǎn)品相比較，該設(shè)備在輸出同樣的功率的條件下，其體積和重量明顯減小，同時又大大的提高了其工作效率與可靠性，在減少用電功率的條件下，工作效率與工作速度可提高2～3倍；設(shè)備設(shè)有多種保護控制電路，保證設(shè)備長期可靠工作，延長設(shè)備使用壽命。 三、主要優(yōu)勢 使用本設(shè)備的焊接修復(fù)過程為良好的冶金結(jié)合，焊接層與工件結(jié)合力強；被加工工件低熱量輸入，不會產(chǎn)生過熱燒傷、不變形、無熱應(yīng)力變化，無需進行熱處理；焊接過程有氬氣保護，使之無氧化層，沉積層可根據(jù)工件使用要求厚度進行控制；焊接材料可根據(jù)被加工工件的要求來選擇，選擇范圍較廣泛；有優(yōu)越的再焊性，同時焊接層可以進行機械加工；設(shè)備的操作簡單，操作成本低，應(yīng)用范圍廣泛。 五、主要應(yīng)用范圍 各類金屬部件的修復(fù)與強化，如柱塞、鏜桿、液壓支架和貴金屬電極觸頭等；各類模具（壓鑄、注塑、橡膠、冷沖、拉延等）的超差、磨損等修復(fù)與強化；各種金屬設(shè)備部件的修復(fù)與強化，如造紙烘缸、無紡布輥、造紙軋輥、油脂軋輥、瓦楞紙輥，鋼廠軋輥、發(fā)電廠轉(zhuǎn)動輥、柴油機曲軸，各種閥門的密封等；精密鑄造的缺陷、沙眼等修復(fù)；航空發(fā)動機鈦合金與高溫合金滲碳等。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 設(shè)計目的： 金屬表面強化修復(fù)機是發(fā)達國家近幾年才研制出的對金屬表面進行強化或修復(fù)的設(shè)備。本設(shè)計的目的是提出幾點新的技術(shù)措施，研制一種新設(shè)備，改進原有設(shè)備的不足之處。 基本思路： 找出該類設(shè)備工作效率低、工作性能不可靠、笨重等主要問題，找出解決問題的新路徑和相關(guān)的技術(shù)措施。 創(chuàng)新點： （1）設(shè)計了可分別工作于恒壓模式、恒流模式和暫停模式的高頻開關(guān)電源為儲能電容提供能源，使其工作效率提高一倍，又保證其工作的可靠性。 （2）研制了采用2只功率管交替工作的反激式高頻開關(guān)電源代替常規(guī)單功率管的反激式高頻開關(guān)電源，可增大電源輸出功率、減小功率管的電應(yīng)力。 （3）設(shè)計了雙晶閘管推挽工作模式的窄脈沖大電流輸出電路，避免設(shè)備在工作中產(chǎn)生弧焊效應(yīng)。 技術(shù)關(guān)鍵： （1）設(shè)計并研制了可自動控制工作于恒壓模式、恒流模式及暫停模式的雙路雙功率管交替工作的反激式高頻開關(guān)電源。 （2）設(shè)計并研制了雙晶閘管推挽工作的窄脈沖大電流輸出電路，有效保證了晶閘管的可靠關(guān)斷。 主要技術(shù)指標： 1.輸入電源：220V±15%、50Hz 2.輸出最大功率：2KW 3.脈沖電流頻率：50Hz-1500Hz連續(xù)可調(diào) 4.焊槍轉(zhuǎn)速：50r/min-1000r/min連續(xù)可調(diào)
科學(xué)性、先進性
- 與國內(nèi)外產(chǎn)品比較具有工作速度快（最高速度是同類產(chǎn)品的2-4倍），工作效率高、體積小、重量輕、無故障使用壽命長、操作簡單、攜帶方便、對使用環(huán)境要求不高等特點，是一個在線修復(fù)及完成金屬表面修復(fù)的理想設(shè)備（見用戶意見）。 主要功能電路設(shè)計上設(shè)計并研制了雙路雙功率管交替工作的反激式高頻開關(guān)電源，該電源可自動控制工作于恒壓輸出、恒流輸出、和暫停輸出的模式，有效保證工作可靠性；設(shè)計并研制了雙晶閘管推挽式脈沖電流輸出電路，有效解決了晶閘管的可靠關(guān)斷，防止設(shè)備出現(xiàn)弧焊效應(yīng)（此兩種電路屬獨立設(shè)計，尚未查到類似的電路）。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 該作品經(jīng)大連億成工程技術(shù)有限公司實際使用運行近一年時間，其性能穩(wěn)定、效果突出，尚未發(fā)生故障和損壞。
作品所處階段
- 生產(chǎn)階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品、圖片
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 使用說明： 見附件使用說明書。 技術(shù)特點： 國內(nèi)外大多數(shù)同類產(chǎn)品體積和重量大，設(shè)備的工作效率低，輸出脈沖電流的關(guān)斷不可靠，工作中有時會產(chǎn)生弧焊效應(yīng)。 本設(shè)備采用高頻逆變技術(shù)，可有效地減小變壓器的體積和重量；采用兩晶閘管推挽工作模式，避免產(chǎn)生弧焊效應(yīng)；取代阻容充電方式，使設(shè)備的工作效率有效提高；采用兩功率管交替工作的反激式逆變，可提高電源輸出功率，減小功率管電應(yīng)力。 主要優(yōu)勢： 本設(shè)備的焊接修復(fù)過程為良好的冶金結(jié)合，焊接層與工件結(jié)合力強；被加工工件低熱量輸入，不會產(chǎn)生過熱燒傷、不變形；焊接過程有氬氣保護，使之無氧化層，沉積層可選擇范圍較廣泛。 主要應(yīng)用范圍： 各類金屬部件的修復(fù)與強化；各類模具的超差、磨損等修復(fù)與強化；精密鑄造的缺陷、沙眼等修復(fù)；航空發(fā)動機鈦合金與高溫合金滲碳等。
同類課題研究水平概述
- 金屬表面強化修復(fù)設(shè)備是國內(nèi)外近幾年研制出的新產(chǎn)品，主要用于修復(fù)金屬工件表面的缺陷、模具表面的磨損以及超差等。其具有加工過程中不會產(chǎn)生熱應(yīng)力、不變形、無需進行熱處理等優(yōu)點，是一個較理想的金屬表面修復(fù)設(shè)備。 目前對于該類產(chǎn)品的研制與生產(chǎn)，日本、美國的技術(shù)比較領(lǐng)先，國內(nèi)也有部分生產(chǎn)廠家（如上海朗觀電機設(shè)備有限公司、北京天工宇工貿(mào)有限公司等）引進技術(shù)研制或生產(chǎn)該類設(shè)備。國內(nèi)市場上能買到的該類設(shè)備大都為國外進口和引進技術(shù)生產(chǎn)，而國內(nèi)生產(chǎn)廠家用自己技術(shù)研制的該種設(shè)備的技術(shù)性能相對較差。 通過一年多對國內(nèi)外該類產(chǎn)品的研究和對用戶使用情況的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，存在如下問題。 （1）從發(fā)達國家（如美國、日本）進口的該類設(shè)備技術(shù)性能較高，但設(shè)備的價格也相對較高（一臺設(shè)備銷售價一般為八萬至十幾萬元）。設(shè)備在使用中出現(xiàn)故障后維修較困難，維修的費用也難以接受。 （2）國產(chǎn)該類產(chǎn)品的銷售價相對較低（一般一臺為兩萬至四萬元），但設(shè)備的技術(shù)性能相對較差，故障率較高。 （3）現(xiàn)有大多數(shù)該類設(shè)備存在工作速度較慢、工作效率低、體積大且笨重（一般為60公斤左右）等不足。 （4）因該類設(shè)備大都使用于在線修復(fù)場合（如鑄造車間、機械設(shè)備的修理車間等），其工作環(huán)境較差，造成設(shè)備的使用故障率較高。 針對上述問題，經(jīng)過一年多的努力，我們提出了多項改進性的關(guān)鍵技術(shù)措施，并設(shè)計了相應(yīng)功能的高頻開關(guān)電源、推挽式窄脈沖大電流控制與輸出電路，在此基礎(chǔ)上研制了JBQX-4型高效金屬表面強化修復(fù)機。經(jīng)測試和近一年的實際使用證明，所研制的設(shè)備與國內(nèi)外同類產(chǎn)比較具有工作速度快、工作效率高、工作性能可靠、體積小、重量輕等特點，深受用戶好評。該設(shè)備的研制具有多項創(chuàng)新之處，給該類產(chǎn)品的改進和技術(shù)性能的提高提供了新的設(shè)計思路和新穎的技術(shù)措施。
