CN104384087B - 一种球形表面掺碳涂层的喷涂方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种球形表面掺碳涂层的喷涂方法，其步骤如下：手工喷枪装夹于机器人手臂；球形工件装夹于喷涂装置；涂料配比；机器人喷涂；固化处理。本发明涉及的这种球形表面掺碳涂层的喷涂方法，改善和提高了球形表面涂层外观质量和厚度均匀性，表面粗糙度Sa小于1.6μm，厚度均匀性达到±5μm。

Description

一种球形表面掺碳涂层的喷涂方法

技术领域

本发明涉及一种球形表面掺碳涂层的喷涂方法，属于表面喷涂技术领域。

背景技术

航天领域应用的球形传感器是在其球形表面喷涂掺碳涂层，以具备良好的空间适应性和导电性能。同时，表面质量好、厚度均匀一致的掺碳涂层，可以提高球形传感器表面功函数的一致性，满足空间应用需求。现有技术中，手工喷涂由于人工操作的局限性，喷枪运动路径和速度难以精确控制，因此整个球体表面涂层厚度均匀性难以控制，只能借助自动化喷涂设备。而机器人喷涂设备配备的供料系统采用压力罐加压供料，涂料运输路径长，消耗量大，加剧了涂料在输送过程中的堆积和沉淀效应，且配备的自动喷枪出料量大，这就影响喷枪的出料稳定性和雾化效果，易造成涂层外观质量缺陷，表面粗糙度大，不适用喷涂小型工件。而且由于喷枪出料的密度分布偏差和球形结构特点，喷涂后涂层厚度均匀性差。

发明内容

本发明提供一种球形表面掺碳涂层的喷涂方法，为一种可显著提高涂层表面外观质量和厚度均匀性的球形表面掺碳涂层喷涂方法。

为解决以上技术问题，本发明提供如下技术方案：一种球形表面掺碳涂层的喷涂方法，其特征在于，按以下步骤进行：

(1)手工喷枪装夹于机器人手臂；

将自动喷枪从机器人手臂上拆卸下来，根据法兰接口进行工装设计，将手工喷枪通过连接工装固定在机器人手臂上，喷枪枪口和枪体的轴线和机器人手臂的轴线一致；采用柔性连接的方式，在喷枪扳机上打孔，把尼龙线拴在扳机上，另一头穿过硬质橡胶套管，把橡胶套管沿喷枪扳机拉动的方向用线闸固定在机器人手臂上，人手抓住橡胶套管另一端的线头进行拉拽，尼龙线在橡胶套管内相对运动，作用力施加在喷枪扳机上；

(2)球形工件装夹于喷涂装置；

将清洗后的球形工件一端沿轴线方向紧密连接在步进电机的转轴上，另一端用顶尖固定，同一纬度上涂层的均匀性由电机带动球形工件转动实现；在喷枪口和球形工件之间增设挡板，在球径范围内，在挡板上粘贴收敛挡片；挡板开口的中心以与球形工件的球心在同一条直线上，且与底板垂直；同一经度不同纬度涂层的均匀性通过在喷枪和传感器之间增加带收敛开口的挡板实现；

(3)涂料配比；

将环氧树脂加石墨颜料原漆和稀释剂以4：1配比混合，充分搅拌均匀后，用涂料粘度计测试涂料粘度；

(4)机器人喷涂；

将配好的涂料搅拌后置于喷枪储料罐中，调整进气压力；给机器人设置喷涂路径，喷涂方向与挡板垂直，调整机器人手臂与挡板的相对位置，机器人手臂上的喷枪口匀速直线运动；启动电机使球形工件转动，通过远程控制开动喷枪扳机，待出料稳定均匀后，控制机器人从球体两边的引导段开始喷涂，匀速直线运动到另一端，每次喷涂为一个来回；

(5)固化处理

喷涂完成后，将球形工件放置于温度为125℃烘箱中对其进行24h的涂层固化处理。

本发明涉及的这种球形表面掺碳涂层的喷涂方法，将手工喷枪装夹在机器人手臂上，通过柔性连接远程控制喷枪的启停，利用手工喷枪喷涂雾化效果较好、喷幅稳定，适宜喷涂小型工件的特点，喷涂后的掺碳涂层光滑平整、色泽均匀，无外观缺陷的涂层；在喷枪和球形工件之间增设带收敛开口的挡板，可以约束喷枪出料的喷涂幅面和球形工件的喷涂面积，减少由于喷枪出料密度分布偏差和球形面结构特点造成的不均匀影响，配合机器人可重复的高精度运动路径和速度控制，涂层厚度均匀性显著提高。总之，本发明改善和提高了球形表面涂层外观质量和厚度均匀性，涂层外观质量满足QJ 813A-96《涂装通用技术条件》中3.2.7Ⅱ级要求，表面粗糙度Sa小于1.6μm，厚度均匀性达到±5μm。

附图说明

图1是本发明手工喷枪连接机器人手臂工装简图；

图1：1-手工喷枪，2-喷枪扳机，3-连接工装，4-机器人手臂，5-轴线，6-尼龙线，7-橡胶套管，8-线闸，9-法兰；

图2是本发明球形工件装夹布局示意图；

图2：10-球形工件，11-步进电机，12-顶尖，13-挡板；

图3是本发明球形工件喷涂示意图；

图3：14-挡板开口，15-收敛挡片，16-收敛间距，17-喷枪口。

具体实施方式

如图1所示，下面结合实施方式对本发明的喷涂方法作进一步详细说明。

实施例1

试样选用球形工件，球直径尺寸:SΦ＝60mm，表面粗糙度：Ra0.3μm，其具体操作步骤为：

(1)手工喷枪装夹于机器人手臂；

将自动喷枪从机器人手臂上拆卸下来，根据法兰9接口进行合理的工装设计，将手工喷枪1通过连接工装3固定在机器人手臂4上，要求喷枪枪口和枪体的轴线5和机器人手臂4的轴线5一致，保证运动及定位精度。采用柔性连接的方式，在喷枪扳机2上打孔，把尼龙线6拴在扳机2上，另一头穿过具有一定刚性的细长橡胶套管7，可利用自行车线闸的钢丝外套管，把橡胶套管7沿喷枪扳机2拉动的方向用线闸8固定在机器人手臂4上，人手可以抓住橡胶套管另一端的线头进行拉拽，这样尼龙线6在橡胶套管7内相对运动，作用力就可以施加在喷枪扳机2上，达到开动扳机，实施喷涂的目的，从而实现了喷涂启动停止的远程控制。

(2)球形工件装夹于喷涂装置；

将清洗后的球形工件10一端沿轴线方向紧密连接在步进电机11的转轴上，另一端用顶尖12固定，同一纬度上涂层的均匀性可以由电机带动球形工件转动实现。在喷枪口17和球形工件10之间增设挡板13，挡板开口14间距为17mm～19mm，在球径范围内，在挡板13上粘贴收敛挡片15，挡片最小收敛距离16为11mm。挡板开口14的中心以与球形工件10的球心在同一条直线上，且与底板垂直。同一经度不同纬度涂层的均匀性通过在喷枪和传感器之间增加带收敛开口的挡板实现。

(3)涂料配比；

将环氧树脂加石墨颜料原漆和稀释剂以4：1配比混合，充分搅拌均匀后，用涂4粘度计测试涂料粘度，测试结果为15s～17s。

(4)机器人喷涂；

将配好的涂料搅拌后置于喷枪储料罐中，调整进气压力为0.30MPa～0.35MPa。给机器人设置喷涂路径，喷涂方向与挡板垂直，调整机器人手臂与挡板的相对位置，机器人手臂上的喷枪口距离挡板85mm、距离试验件100mm，并以3cm/s的移动速度沿挡板开口中心线方向匀速直线运动。启动电机使球形工件以200r/min转速转动，通过远程控制开动喷枪扳机，待出料稳定均匀后，控制机器人从球体两边的引导段开始喷涂，匀速直线运动到另一端，每次喷涂为一个来回，喷涂10次。

(5)固化处理

喷涂完成后，将球形工件放置于温度为125℃烘箱中对其进行24h的涂层固化处理，即可。

本发明所述的具体实施方式并不构成对本申请范围的限制，凡是在本发明构思的精神和原则之内，本领域的专业人员能够作出的任何修改、等同替换和改进等均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种球形表面掺碳涂层的喷涂方法，其特征在于，按以下步骤进行：

(1)手工喷枪装夹于机器人手臂

将自动喷枪从机器人手臂上拆卸下来，根据法兰(9)接口进行工装设计，将手工喷枪(1)通过连接工装(3)固定在机器人手臂(4)上，喷枪枪口和枪体的轴线(5)和机器人手臂(4)的轴线(5)一致；采用柔性连接的方式，在喷枪扳机(2)上打孔，把尼龙线(6)拴在扳机(2)上，另一头穿过硬质橡胶套管(7)，把橡胶套管(7)沿喷枪扳机(2)拉动的方向用线闸(8)固定在机器人手臂(4)上，人手抓住橡胶套管另一端的线头进行拉拽，尼龙线(6)在橡胶套管(7)内相对运动，作用力施加在喷枪扳机(2)上；

(2)球形工件装夹于喷涂装置

将清洗后的球形工件(10)一端沿轴线方向紧密连接在步进电机(11)的转轴上，另一端用顶尖(12)固定，同一纬度上涂层的均匀性由电机带动球形工件转动实现；在喷枪口(17)和球形工件(10)之间增设挡板(13)，在球径范围内，在挡板(13)上粘贴收敛挡片(15)；挡板开口(14)的中心与球形工件(10)的球心在同一条直线上，且与底板垂直；同一经度不同纬度涂层的均匀性通过在喷枪和传感器之间增加带收敛开口的挡板实现；

(3)涂料配比

将环氧树脂加石墨颜料原漆和稀释剂以4：1配比混合，充分搅拌均匀后，用涂料粘度计测试涂料粘度；

(4)机器人喷涂

将配好的涂料搅拌后置于喷枪储料罐中，调整进气压力；给机器人设置喷涂路径，喷涂方向与挡板垂直，调整机器人手臂与挡板的相对位置，机器人手臂上的喷枪口匀速直线运动；启动电机使球形工件转动，通过远程控制开动喷枪扳机，待出料稳定均匀后，控制机器人从球体两边的引导段开始喷涂，匀速直线运动到另一端，每次喷涂为一个来回；喷涂若干次；

(5)固化处理

喷涂完成后，将球形工件放置于温度为125℃烘箱中对其进行24h的涂层固化处理。