阳极钢爪头的修复方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种阳极钢爪头的修复方法及其应用，涉及电解铝生产技技术领域，阳极钢爪头的修复方法包括：利用3D打印对待修复的阳极钢爪头进行修复。该修复方法简单高效，可以快速地恢复烧损阳极钢爪的原始径向尺寸，自动化程度高，修复效率高，可实施性强。

【技术实现步骤摘要】
阳极钢爪头的修复方法及其应用
本专利技术涉及电解铝生产
，尤其是涉及一种阳极钢爪头的修复方法及其应用。
技术介绍
阳极钢爪是电解铝生产过程使用较多的设备配件，由于其长时间与电解铝液接触，在高温、大电流作业环境中极易被腐蚀，从而造成消耗量大，修复任务较为繁重。长期以来，国内电解铝企业对阳极钢爪的修复均采用手工电弧焊方法，即传统围焊法，但因焊件坡口加工及焊接工艺的局限性，该焊接方法不仅效率低，而且焊接接头存在焊接面积小，接头强度低，电阻率大，使用寿命短等缺点，因此严重影响并制约电解铝企业对生产成本的控制。针对传统围焊法的诸多缺陷，近几年相关研究者研发了一些新的修复方法，并已经投入使用，如熔铸技术、堆焊法、电渣焊、自动窄间隙电弧焊以及钎焊等。上述方法在一定程度上克服了围焊法修复的阳极钢爪强度低、电阻率大的缺陷，但也存在局限性，如熔铸技术设备投入大、占地面积大、安全性较差；堆焊法、电渣焊和自动窄间隙电弧焊均需要辅助圆钢棒和连接片，前期准备工作量较大；钎焊法装配精度要求较高，且对工人技术水平要求较高。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种阳极钢爪头的修复方法，该修复方法简单高效，可以快速地恢复烧损阳极钢爪的原始径向尺寸，自动化程度高，修复效率高，可实施性强。本专利技术提供的阳极钢爪头的修复方法，包括：利用3D打印对待修复的阳极钢爪头进行修复。进一步地，包括：对规则阳极钢爪头的模型和待修复的阳极钢爪头的模型进行布尔差运算，得到待增材制造模型；利用所述待增材制造模型在所述待修复的阳极钢爪头上进行3D打印，完成对所述待修复的阳极钢爪头的修复。进一步地，利用所述待增材制造模型对所述待修复的阳极钢爪头进行3D打印包括：将所述待增材制造模型分割成填充模型和盖面模型；依次利用所述填充模型和盖面模型在所述待修复的阳极钢爪头上进行3D打印；优选地，对所述填充模型和盖面模型进行切片之后再在所述待修复的阳极钢爪头上进行3D打印；优选地，所述3D打印包括电弧3D打印。进一步地，所述盖面模型的厚度与所述待修复的阳极钢爪头的直径之比为1﹕(5～10)。进一步地，所述填充模型的切片厚度为4～7mm，和/或，所述盖面模型的切片厚度为3～5mm。进一步地，进行3D打印的材料包括金属丝材；优选地，利用所述填充模型在所述待修复的阳极钢爪头上进行3D打印采用的金属丝材包括低合金钢焊丝；优选地，所述低合金钢焊丝的屈服强度为200～350MPa；优选地，利用所述盖面模型在所述待修复的阳极钢爪头上进行3D打印采用的金属丝材包括镍铬焊丝、镍铬钼焊丝以及镍铬钨钼焊丝中的至少一种。进一步地，采用逆向工程的方法重构待修复的阳极钢爪头的模型，和/或采用三维软件构建所述规则阳极钢爪头的模型；优选地，所述逆向工程的软件包括Imageware、GeomagicStudio、CopyCAD以及RapidForm中的至少一种；优选地，所述三维软件包括UG、PROE以及SolidWorks中的至少一种。进一步地，利用所述盖面模型在所述待修复的阳极钢爪头上进行3D打印后得到盖面层，对所述盖面层进行平滑处理；优选地，所述平滑处理包括打磨。进一步地，所述待修复的阳极钢爪头经过预处理，所述预处理包括对所述待修复的阳极钢爪头进行清洁处理；优选地，所述清洁处理包括喷砂处理和/或打磨处理。一种前面所述的修复方法在电解铝生产过程中的应用。与现有技术相比，本专利技术至少可以取得以下有益效果：本专利技术的阳极钢爪修复方法简单高效，可以快速地恢复阳极钢爪烧损段的原始径向尺寸，自动化程度高，修复效率高，可实施性强；修复后的阳极钢爪的接头处强度高、电阻率低，使用寿命长，综合修复成本得以大大降低。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1a为本专利技术一个实施方式中待修复的阳极钢爪头的模型示意图；图1b为本专利技术一个实施方式中待修复的阳极钢爪头的模型示意图；图2为本专利技术一个实施方式中规则阳极钢爪头的模型示意图；图3为本专利技术一个实施方式中修复后的阳极钢爪头的示意图；图4为本专利技术另一个实施方式中修复后的阳极钢爪头的示意图。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。在本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种阳极钢爪头的修复方法，该修复方法包括：利用3D打印对待修复的阳极钢爪头进行修复。本专利技术的阳极钢爪修复方法简单高效，可以快速地恢复阳极钢爪烧损段的原始径向尺寸，自动化程度高，修复效率高，可实施性强；修复后的阳极钢爪的接头处强度高、电阻率低，使用寿命长，综合修复成本得以大大降低。需要说明的是，阳极钢爪头在使用过程中会被腐蚀或者烧损，待修复的阳极钢爪头指的是被腐蚀或者烧损的阳极钢爪头，待修复的阳极钢爪头可以是部分被烧损或者全部被烧损的阳极钢爪头。可以理解的是，利用3D打印对待修复的阳极钢爪头进行修复是利用3D打印将待修复的阳极钢爪头缺失的结构补全。在本专利技术的一些实施方式中，所述待修复的阳极钢爪头经过预处理，所述预处理包括对所述待修复的阳极钢爪头进行清洁处理；优选地，所述清洁处理包括喷砂处理和/或打磨处理。由此，清洁处理后的阳极钢爪头表面更光滑、干净，利于后续3D打印的进行，且打印在待修复的阳极钢爪头表面的材料与待修复的阳极钢爪头结合的更密切，利于提高修复后的阳极钢爪头的强度。需要说明的是，对待修复的阳极钢爪头进行清洁处理指的是，可以对待修复的阳极钢爪头的全部结构进行清洁处理，也可以只对阳极钢爪头腐蚀或者烧损部位进行清洁处理。在本专利技术的一些实施方式中，所述预处理包括以下步骤：将待修复的阳极钢爪头烧损段喷砂处理，清除烧损段表面圬锈、铝渣和残留石墨，然后角磨机打磨烧损段使其表面呈金属光泽，采用酒精擦洗，吹干备用。在本专利技术的一些实施方式中，参照图1a、图1b和图2，阳极钢爪头的修复方法包括：对规则阳极钢爪头的模型2和待修复的阳极钢爪头的模型1进行布尔差运算，得到待增材制造模型；利用所述待增材制造模型在所述待修复的阳极钢爪头上进行3D打印，完成对所述待修复的阳极钢爪头的修复(修复后的阳极钢爪头可参照图3和图4)。由此，可以精确地得到规则阳极钢爪头与待修复的阳极钢爪头本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阳极钢爪头的修复方法，其特征在于，包括：/n利用3D打印对待修复的阳极钢爪头进行修复。/n

【技术特征摘要】
1.一种阳极钢爪头的修复方法，其特征在于，包括：
利用3D打印对待修复的阳极钢爪头进行修复。


2.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，包括：
对规则阳极钢爪头的模型和待修复的阳极钢爪头的模型进行布尔差运算，得到待增材制造模型；
利用所述待增材制造模型在所述待修复的阳极钢爪头上进行3D打印，完成对所述待修复的阳极钢爪头的修复。


3.根据权利要求2所述的修复方法，其特征在于，利用所述待增材制造模型对所述待修复的阳极钢爪头进行3D打印包括：
将所述待增材制造模型分割成填充模型和盖面模型；
依次利用所述填充模型和盖面模型在所述待修复的阳极钢爪头上进行3D打印；
优选地，对所述填充模型和盖面模型进行切片之后再在所述待修复的阳极钢爪头上进行3D打印；
优选地，所述3D打印包括电弧3D打印。


4.根据权利要求3所述的修复方法，其特征在于，所述盖面模型的厚度与所述待修复的阳极钢爪头的直径之比为1﹕(5～10)。


5.根据权利要求3所述的修复方法，其特征在于，所述填充模型的切片厚度为4～7mm，
和/或，所述盖面模型的切片厚度为3～5mm。


6.根据权利要求3所述的修复方法，其特征在于，进行3D打印的材料包括金属丝材；
优选地，利用所述填充...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜全斌，张黎燕，刘春鹏，王方方，董光，王星星，
申请(专利权)人：河南机电职业学院，
类型：发明
国别省市：河南;41