CN101886240B - 涂布刮刀耐磨涂层喷涂方法及其喷涂装夹具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种涂布刮刀耐磨涂层的喷涂方法及其装夹具，装夹具是由调速电机带动的水平转动的工作台和装在工作台上的金属外箍和涨紧内箍组成的；其中涨紧内箍设有开口，开口处设有顶紧螺栓和涨紧挡块，金属外箍的内壁设有一圈台阶，台阶的高度等于涂布刮刀的宽度。喷涂时，先在装夹具上安装涂布刮刀，然后用喷砂枪先对涂布刮刀进行喷砂处理，最后用等离子喷涂枪喷涂耐磨层即可。本发明解决了涂布刮刀在热喷涂过程中因过热产生变形的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种带状薄壁零件耐磨涂层的制备方法，例如涂布刮刀刃部耐磨涂层的等离子喷涂技术。
背景技术
涂布刮刀是带状薄壁零件，在造纸行业中用于高档涂布纸的生产，将料浆中的涂料涂覆到纸张表面。由于涂料中含有CaCO3、SiO2、Al2O3等陶瓷颗粒，对刮刀磨损非常严重。为了提高刮刀的耐磨性能，通常在刮刀刃部喷涂一层耐磨涂层提高其耐磨性能，喷涂工艺大多采用等离子喷涂技术。由于涂布刮刀是带状薄壁零件，壁厚通常是0.2～0.5mm，在热喷涂过程中，由于受热零件体积较小，温升较快，零件很容易因为过热而变形。另外，喷涂后当涂布刮刀冷却时，由于涂层/钢带基体热膨胀系数的不同，在涂层中产生较大的内应力，钢带产生变形，影响刮刀质量，当变形超过涂布刮刀许可限度时，涂布刮刀报废。因此，避免薄壁零件在喷涂过程中产生变形，是制备刮刀涂层的关键技术。
发明内容
本发明的目的是解决涂布刮刀在热喷涂过程中因过热产生变形的问题，提供一种涂布刮刀耐磨涂层喷涂方法及其喷涂装夹具.
为达到上述目的，本发明的涂布刮刀涂层喷涂装夹具的构造是：它是由调速电机带动的水平转动的工作台和装在工作台上的金属外箍和涨紧内箍组成的；其中涨紧内箍设有开口，开口处设有顶紧螺栓和涨紧挡块，金属外箍的内壁设有一圈台阶，台阶的高度等于涂布刮刀的宽度，涨紧内箍的高度低于台阶的高度，低于尺寸为涂布刮刀待喷涂刃部的高度。
为了提高装夹具的刚度，在金属外箍外壁设置有加强筋。
利用本发明装夹具进行喷涂的方法是：
第一步：在装夹具上安装涂布刮刀
把涂布刮刀紧贴在金属外箍内壁的台阶之上，使刮刀刃部端面和金属外箍上边缘平齐，再放入涨紧内箍，调节顶紧螺栓夹紧刮刀，刮刀刃部内侧面未被涨紧内箍遮挡的部分就是需要喷涂涂层的位置。
第二步：用喷砂枪先对涂布刮刀进行喷砂处理
由于刮刀是薄壁零件，为了防止喷砂变形，需严格控制喷砂工艺参数，选用较细粒度的棕刚玉砂，通常为60～80目，喷砂枪空气压力也要较喷涂厚壁零件调低一些，0.4～0.5MPa即可。将喷砂枪喷嘴距离涂布刮刀180～200mm，以垂直位置对准喷砂位置，喷砂枪固定不动，启动工作台，涂布刮刀以8rpm的速度匀速运动，喷砂后涂布刮刀表面得到粗化和净化。
第三步：用等离子喷涂枪喷涂耐磨层
将等离子喷涂枪喷嘴距涂布刮刀100mm，调整喷嘴角度使等离子焰流完全覆盖待喷涂区域宽度，启动工作台，涂布刮刀以8～10rpm的速度匀速运动，同时等离子喷涂枪开始喷涂；在喷涂过程中，采用红外线测温仪测涂布刮刀温度，当温度高于200℃时，暂停喷涂，冷却至温度低于100℃时，再次喷涂，经过多次喷涂，直至涂层厚度达到0.2～0.25mm时，喷涂结束。松开顶紧螺栓，取出喷涂后的涂布刮刀。
本发明的积极效果是：
1.带状薄壁零件采用上述方法装夹后，由于涂布刮刀紧贴着金属外箍内壁，两者由涨紧内箍的挤压连成一体，涂布刮刀在喷砂和喷涂过程中所承受的冲击力，由金属外箍所承受，提高了薄壁零件的刚度和抗冲击能力，避免零件因冲击作用而变形。
2、金属装夹具起到了吸热和散热的作用，延缓了涂布刮刀温度上升的速度，有效延长了一次喷涂时间，减少了喷涂间歇次数，提高了喷涂效率，并且喷涂以后由于零件温升较低，热应力对涂布刮刀精度影响较小。
3、本发明的装夹具结构简单，旋转转速均匀，所得到涂层厚度均匀，成品质量较高。
附图说明
图1是本发明的喷涂工作台构造及使用状态示意图。
图2是图1中A部放大图。
图3是本发明喷涂工作台在安装涂布刮刀后的俯视图。
图中：1-金属外箍，2-等离子喷涂枪，3-工作台，4-喷涂焰流，5-刮刀涂层，6-涂布刮刀，7-涨紧挡块，8-顶紧螺栓，9-涨紧内箍，10-加强筋。
具体实施方式
下面以喷涂长度3米、宽度为100mm、厚度为0.381mm的涂布刮刀为例。采用等离子喷涂工艺制备AT13(Al2O3-13％TiO2)耐磨涂层，其具体实施方式如下：
第一步：根据刮刀尺寸按照图1、图2所示构件加工装夹具。具体讲，它是由调速电机带动的水平转动的工作台3和装在工作台3上的金属外箍1和涨紧内箍9组成的；其中涨紧内箍9设有开口，开口处设有顶紧螺栓8和涨紧挡块7，金属外箍1的内壁设有一圈台阶，台阶的高度等于涂布刮刀的宽度，涨紧内箍9的高度低于台阶的高度，低于尺寸为涂布刮刀待喷涂刃部的高度。在金属外箍1外壁设置有加强筋10，以提高装夹具的刚度。
第二步：在装夹具上安装涂布刮刀6(见图3)
把涂布刮刀6紧贴在金属外箍1内壁的台阶之上，使涂布刮刀6刃部端面和金属外箍1上边缘平齐，再放入涨紧内箍9，调节顶紧螺栓8夹紧刮刀，涂布刮刀6刃部内侧面未被涨紧内箍9遮挡的部分就是需要喷涂涂层的位置。
第三步：用喷砂枪先对涂布刮刀进行喷砂处理
选用80目的棕刚玉砂，喷砂枪空气压力设定为0.4MPa，将喷砂枪的喷嘴距离涂布刮刀6200mm，垂直对准喷涂位置，喷砂枪工作，同时启动工作台3，工作台3带动涂布刮刀6以8rpm的速度匀速转动，喷砂时间1min。喷砂后用压缩空气吹掉附在涂布刮刀6表面的沙粒和粉尘。
第四步：用等离子喷涂枪喷涂耐磨层
将等离子喷涂枪2喷嘴距涂布刮刀6距离为100mm，调整喷嘴角度使等离子喷涂焰流4能够完全覆盖待喷涂区域宽度，同时启动工作转台3以10rpm转速运行，为了提高涂层和基体结合强度，先喷涂过渡层，过渡层为NiCrAl粉末，粒度为43～58μm，喷涂电流为500A，喷涂电压为60V，氩气流量为45L/min，氢气流量为5L/min，送粉气为氮气，流量为0.6L/min，送粉速度为30g/min，至过渡层厚度为0.05mm为止。再喷涂耐磨层，耐磨涂层材料为25～45μm的AT13粉末，喷涂电流为550A，喷涂电压为70V，氩气流量为45L/min，氢气流量为8L/min，氮气送粉流量为0.5L/min，送粉速度为20g/min。在喷涂过程中，采用红外线测温仪检测涂布刮刀温度，当涂布刮刀6温度高于200℃时，暂停喷涂，当涂布刮刀温度冷却到100℃时，重新喷涂。采用游标卡尺测涂层厚度，当刮刀涂层5厚度达到0.2-0.25mm时停止喷涂，松开顶紧螺栓8，取出涂布刮刀6。
Claims (4)
1.一种涂布刮刀耐磨涂层的喷涂方法，其特征在于，步骤如下：
第一步：制作装夹具
装夹具是由调速电机带动的水平转动的工作台和装在工作台上的金属外箍和涨紧内箍组成的；其中涨紧内箍设有开口，开口处设有顶紧螺栓和涨紧挡块，金属外箍的内壁设有一圈台阶，台阶的高度等于涂布刮刀的宽度，涨紧内箍的高度低于台阶的高度，低于尺寸为涂布刮刀待喷涂刃部的高度；
第二步：在装夹具上安装涂布刮刀
把涂布刮刀紧贴在金属外箍内壁的台阶之上，使刮刀刃部端面和金属外箍上边缘平齐，再放入涨紧内箍，调节顶紧螺栓夹紧刮刀，刮刀刃部内侧面未被涨紧内箍遮挡的部分就是需要喷涂涂层的位置；
第三步：用喷砂枪先对涂布刮刀进行喷砂处理
选用80目的棕刚玉砂，喷砂枪空气压力设定为0.4Mpa，将喷砂枪喷嘴距离涂布刮刀180～200mm，以垂直位置对准喷砂位置，喷砂枪固定不动，启动工作台，涂布刮刀以8rpm的速度匀速运动，喷砂后涂布刮刀表面得到粗化和净化；
第四步：用等离子喷涂枪喷涂耐磨层
将等离子喷涂枪喷嘴距涂布刮刀100mm，调整喷嘴角度使等离子焰流完全覆盖待喷涂区域宽度，启动工作台，涂布刮刀以8～10rpm的速度匀速运动，同时等离子喷涂枪开始喷涂；在喷涂过程中，采用红外线测温仪测涂布刮刀温度，当温度高于200℃时，暂停喷涂，冷却至温度低于100℃时，再次喷涂，经过多次喷涂，直至涂层厚度达到0.2～0.25mm时，喷涂结束，松开顶紧螺栓，取出喷涂后的涂布刮刀。
2.如权利要求1所述的涂布刮刀耐磨涂层的喷涂方法，其特征在于，所述的金属外箍外壁设置有加强筋。
3.一种涂布刮刀耐磨涂层喷涂装夹具，其特征在于，它是由调速电机带动的水平转动的工作台和装在工作台上的金属外箍和涨紧内箍组成的；其中涨紧内箍设有开口，开口处设有顶紧螺栓和涨紧挡块，金属外箍的内壁设有一圈台阶，台阶的高度等于涂布刮刀的宽度，涨紧内箍的高度低于台阶的高度，低于尺寸为涂布刮刀待喷涂刃部的高度。
4.如权利要求3所述的涂布刮刀耐磨涂层喷涂装夹具，其特征在于，在金属外箍外壁设置有加强筋。
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