CN106868557A - 一种基于电化学沉积原理的精确修复装置及控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于电化学沉积原理的精确修复装置及控制系统，装置包括运动平台，运动平台上安装有喷嘴，喷嘴通过管路连接容器，容器中盛有沉积液，喷嘴的内腔经过蠕动泵连接到沉积液的液面以下，且喷嘴的内腔连接电源的阳极，电源的阴极连接受损零部件，喷嘴与受损零部件的待修复区域的位置相对应，容器还连接真空泵，真空泵连接高压气罐，真空泵与高压气罐之间设有排气口；本发明基于电化学沉积原理的确定性修复技术，可以通过调节沉积液成分与配比控制镀层的构成和性能，并通过调节喷嘴运动控制沉积区域与镀层厚度，能够直接完成对液压精密件磨损部位的高质、快速修复，克服了电槽镀和电刷镀后还要对镀层进行二次加工的难题。
Description
技术领域
本发明属于电化学沉积修复技术领域，涉及一种基于电化学沉积原理的精确修复装置及控制系统。
背景技术
电化学加工是利用电路将电流传至电极两端，电极之间以电沉积液作为介质，最终在电极/溶液界面发生电化学反应，其本质是利用电化学反应以离子的形式去除或沉积材料。电镀(Electroplating)就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程，是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止金属氧化（如锈蚀），提高耐磨性、导电性、反光性、抗腐蚀性(硫酸铜等）及增进美观等作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种基于电化学沉积原理的精确修复装置及控制系统，本发明基于电化学沉积原理的确定性修复技术，可以通过调节沉积液成分与配比控制镀层的构成和性能，并通过调节喷嘴运动控制沉积区域与镀层厚度，能够直接完成对液压精密件磨损部位的高质、快速修复，克服了电槽镀和电刷镀后还要对镀层进行二次加工的难题。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种基于电化学沉积原理的精确修复装置，装置包括运动平台，运动平台上安装有喷嘴，喷嘴通过管路连接容器，容器中盛有沉积液，喷嘴的内腔经过蠕动泵连接到沉积液的液面以下，且喷嘴的内腔连接电源的阳极，电源的阴极连接受损零部件，喷嘴与受损零部件的待修复区域的位置相对应，容器还连接真空泵，真空泵连接高压气罐，真空泵与高压气罐之间设有排气口。
本发明进一步限定的技术方案是：
前述喷嘴与蠕动泵之间还设有流速计和流量计。
前述喷嘴包括喷嘴外腔壁和喷嘴内腔壁，喷嘴外腔壁与喷嘴内腔壁之间形成回收口，喷嘴内腔壁包围形成吸入口。
前述喷嘴包括圆形喷嘴、正方形喷嘴和长方形喷嘴。
进一步的，
本发明还提供一种基于电化学沉积原理的精确修复控制系统，修复控制系统包括沉积液组分控制模块、沉积液循环控制模块、材料固定夹持模块和三自由度控制模块；沉积液组分控制模块可根据检测到的容器中的沉积液各组分浓度的变化进行自动补充调节；沉积液循环控制模块将容器中的沉积液输送至喷嘴的内腔；三自由度运动模块上固定喷嘴并带动喷嘴对受损零部件进行修复。
前述修复控制系统还包括材料固定夹持模块，材料固定夹持模块包括夹持器和绝缘板，夹持器将受损零部件进行固定，绝缘板Ⅰ隔绝受损零部件与夹持器。
前述沉积液组分控制模块包括盛有沉积液的容器、光谱仪、酸碱仪、控制电路及盛有补充液的滴液瓶；通过光谱仪和酸碱仪测量容器中的沉积液各组分浓度的变化，并通过控制电路调节滴液瓶中补充液的流动速度。
前述沉积液循环控制模块包括蠕动泵、阻尼器、喷嘴、管道和真空泵，将容器内的沉积液通过管道送至喷嘴的内腔，阻尼器消除蠕动泵带来的液体流速波动，真空泵可降低容器内压强。
前述三自由度运动模块包括运动平台、绝缘板Ⅱ及电极，包括阳极和阴极，将喷嘴固定在运动平台上，通过三维运动实现不同位置的沉积，绝缘板Ⅱ可避免电源对运动平台的干扰，电极的阳极安装在喷嘴内腔中，阴极连接受损零部件。
本发明的有益效果是：
本发明装置和系统将复合颗粒均匀悬浮在基质金属(合金)沉积液中，利用电化学阴极还原控制系统，使基质金属(合金)与复合颗粒共沉积于工件表面形成复合镀层。与电槽镀和电刷镀相比，本发明研究的基于电化学沉积原理的确定性修复技术，可以通过调节沉积液成分与配比控制镀层的构成和性能，并通过调节喷嘴运动控制沉积区域与镀层厚度，能够直接完成对液压精密件磨损部位的高质、快速修复，克服了电槽镀和电刷镀后还要对镀层进行二次加工的难题。
本发明在工程装备液压精密件的修复中具有一些显著的优势，主要包括以下几个方面：镀层的成分、厚度和形状可以精确控制，即一步到位的修复。通过测量液压精密件磨损部位的精度误差，可以精确的对磨损部位进行快速修复，克服了电槽镀和电刷镀后二次加工镀层材料去除效率低的难题；镀层的表面质量和形状精度高。镀层的表面质量可以通过控制沉积液浓度和成分比例进行调节，确定性制造获得所需的形状精度，无需对镀层进行二次加工，节约时间和经济成本。基于电化学沉积原理的确定性修复装置采用模块化设计，各模块间采用统一的机械接口和电气接口，便于更换零部件，可以满足多种需求。装置结构简单，便于使用和携带。控制系统智能化程度高，人机交互性好，技术门槛低，便于一线操作手和检修维修人员操作使用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为圆形喷嘴的结构示意图；
图3为正方形喷嘴的结构示意图；
图4为长方形喷嘴的结构示意图；
图5为控制系统原理示意图；
其中，1-受损零部件，2-原始表面，3-硬质镀层，4-理想表面，5-待修复区域，6-电源，7-阳极，8-运动平台，9-管路，10-蠕动泵，11-流速计，12-流量计，13-容器，14-沉积液，15-真空泵，16-排气口，17-高压气罐，18-喷嘴，19-喷嘴外腔壁，20-喷嘴内腔壁。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种基于电化学沉积原理的精确修复装置，结构如图1所示，装置包括运动平台8，运动平台8上安装有喷嘴18，喷嘴18通过管路9连接容器13，容器13中盛有沉积液14，喷嘴18的内腔经过蠕动泵10连接到沉积液14的液面以下，且喷嘴18的内腔连接电源6的阳极7，电源6的阴极连接受损零部件1，喷嘴18与受损零部件1的待修复区域5的位置相对应，容器13还连接真空泵15，真空泵15连接高压气罐17，真空泵15与高压气罐17之间设有排气口16。
前述喷嘴18与蠕动泵10之间还设有流速计11和流量计12。如图2、3、4所示，前述喷嘴18包括喷嘴外腔壁19和喷嘴内腔壁20，喷嘴外腔壁19与喷嘴内腔壁20之间形成回收口，喷嘴内腔壁20包围形成吸入口。前述喷嘴18包括圆形喷嘴、正方形喷嘴和长方形喷嘴。
如图5所示，本实施例还提供一种基于电化学沉积原理的精确修复控制系统，一种基于电化学沉积原理的精确修复控制系统，修复控制系统包括沉积液组分控制模块、沉积液循环控制模块、材料固定夹持模块和三自由度控制模块；沉积液组分控制模块可根据检测到的容器中的沉积液各组分浓度的变化进行自动补充调节；沉积液循环控制模块将容器中的沉积液输送至喷嘴的内腔；三自由度运动模块上固定喷嘴并带动喷嘴对受损零部件进行修复。
前述修复控制系统还包括材料固定夹持模块，材料固定夹持模块包括夹持器和绝缘板，夹持器将受损零部件进行固定，绝缘板Ⅰ隔绝受损零部件与夹持器。前述沉积液组分控制模块包括盛有沉积液的容器、光谱仪、酸碱仪、控制电路及盛有补充液的滴液瓶；通过光谱仪和酸碱仪测量容器中的沉积液各组分浓度的变化，并通过控制电路调节滴液瓶中补充液的流动速度。前述沉积液循环控制模块包括蠕动泵、阻尼器、喷嘴、管道和真空泵，将容器内的沉积液通过管道送至喷嘴的内腔，阻尼器消除蠕动泵带来的液体流速波动，真空泵可降低容器内压强。前述三自由度运动模块包括运动平台、绝缘板Ⅱ及电极，包括阳极和阴极，将喷嘴固定在运动平台上，通过三维运动实现不同位置的沉积，绝缘板Ⅱ可避免电源对运动平台的干扰，电极的阳极安装在喷嘴内腔中，阴极连接受损零部件。
本实施例装置和系统将复合颗粒均匀悬浮在基质金属(合金)沉积液中，利用电化学阴极还原控制系统，使基质金属(合金)与复合颗粒共沉积于工件表面形成复合镀层。与电槽镀和电刷镀相比，本实施例研究的基于电化学沉积原理的确定性修复技术，可以通过调节沉积液成分与配比控制镀层的构成和性能，并通过调节喷嘴运动控制沉积区域与镀层厚度，能够直接完成对液压精密件磨损部位的高质、快速修复，克服了电槽镀和电刷镀后还要对镀层进行二次加工的难题。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于电化学沉积原理的精确修复装置，其特征在于，所述装置包括运动平台（8），所述运动平台（8）上安装有喷嘴（18），所述喷嘴（18）通过管路（9）连接容器（13），所述容器（13）中盛有沉积液（14），所述喷嘴（18）的内腔经过蠕动泵（10）连接到沉积液（14）的液面以下，且所述喷嘴（18）的内腔连接电源（6）的阳极（7），所述电源（6）的阴极连接受损零部件（1），所述喷嘴（18）与受损零部件（1）的待修复区域（5）的位置相对应，所述容器（13）还连接真空泵（15），所述真空泵（15）连接高压气罐（17），所述真空泵（15）与高压气罐（17）之间设有排气口（16）。
2.根据权利要求1所述的基于电化学沉积原理的精确修复装置，其特征在于，所述喷嘴（18）与蠕动泵（10）之间还设有流速计（11）和流量计（12）。
3.根据权利要求1所述的基于电化学沉积原理的精确修复装置，其特征在于，所述喷嘴（18）包括喷嘴外腔壁（19）和喷嘴内腔壁（20），所述喷嘴外腔壁（19）与喷嘴内腔壁（20）之间形成回收口，所述喷嘴内腔壁（20）包围形成吸入口。
4.根据权利要求3所述的基于电化学沉积原理的精确修复装置，其特征在于，所述喷嘴（18）包括圆形喷嘴、正方形喷嘴和长方形喷嘴。
5.基于权利要求1-4中任一权利要求所述的基于电化学沉积原理的精确修复控制系统，其特征在于，所述修复控制系统包括沉积液组分控制模块、沉积液循环控制模块、材料固定夹持模块和三自由度控制模块；
所述沉积液组分控制模块可根据检测到的容器中的沉积液各组分浓度的变化进行自动补充调节；所述沉积液循环控制模块将容器中的沉积液输送至喷嘴的内腔；所述三自由度运动模块上固定喷嘴并带动喷嘴对受损零部件进行修复。
6.根据权利要求5所述的基于电化学沉积原理的精确修复控制系统，其特征在于，所述修复控制系统还包括材料固定夹持模块，所述材料固定夹持模块包括夹持器和绝缘板，夹持器将受损零部件进行固定，绝缘板Ⅰ隔绝受损零部件与夹持器。
7.根据权利要求6所述的基于电化学沉积原理的精确修复控制系统，其特征在于，所述沉积液组分控制模块包括盛有沉积液的容器、光谱仪、酸碱仪、控制电路及盛有补充液的滴液瓶；通过光谱仪和酸碱仪测量容器中的沉积液各组分浓度的变化，并通过控制电路调节滴液瓶中补充液的流动速度。
8.根据权利要求6所述的基于电化学沉积原理的精确修复控制系统，其特征在于，所述沉积液循环控制模块包括蠕动泵、阻尼器、喷嘴、管道和真空泵，将容器内的沉积液通过管道送至喷嘴的内腔，阻尼器消除蠕动泵带来的液体流速波动，真空泵可降低容器内压强。
9.根据权利要求6所述的基于电化学沉积原理的精确修复控制系统，其特征在于，所述三自由度运动模块包括运动平台、绝缘板Ⅱ及电极，所述包括阳极和阴极，将喷嘴固定在运动平台上，通过三维运动实现不同位置的沉积，绝缘板Ⅱ可避免电源对运动平台的干扰，电极的阳极安装在喷嘴内腔中，阴极连接受损零部件。
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