CN107142443A - 一种有遮挡槽形零件底面超音速火焰喷涂涂层的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种零件热喷涂涂层的方法，尤其涉及一种有遮挡槽形零件底面超音速火焰喷涂涂层的方法。本发明针对有遮挡槽形零件底面难以连续喷涂问题，采用左右两段分段超音速火焰喷涂方式，通过精确控制步进距离和喷涂角度在有遮挡槽形零件底面形成具有良好厚度均匀性的涂层；并通过精细控制左右两喷涂段的间隔距离，使左右两段喷涂涂层良好搭接，实现在有遮挡槽形零件底面均匀连续涂层的制备。本发明实施简便且有效解决了有遮挡槽形零件底面喷涂难的问题，所制备涂层具有优异的厚度均匀性和表面连续性，有效满足了有遮挡槽形零件喷涂区域的使用特性和要求。

Description

一种有遮挡槽形零件底面超音速火焰喷涂涂层的方法
技术领域
本发明涉及一种零件热喷涂涂层的方法，尤其涉及一种有遮挡槽形零件底面超音速火焰喷涂涂层的方法。
背景技术
超音速火焰喷涂(High Velocity Oxy fuel，简称HVOF)是20世纪80年代初在普通火焰喷涂的基础上发展起来的一种新型热喷涂技术。它是利用氢、乙炔、丙烯、煤油等做燃料，用氧气作助燃剂，在燃烧室或特殊的喷嘴中燃烧，产生高达2000～3000℃、2100m/s以上速度的超音速燃焰，同时将粉末送进火焰中，产生熔化或半熔化的粒子，高速撞击在基体表面上沉积形成涂层，其涂层比普通火焰喷涂或等离子喷涂结合强度更高，更致密。
HVOF发展非常迅速。从1982年美国的James.A.Browning开发出第一代超音速火焰喷涂装置Jet Kote I以来，仅10余年，HVOF工艺及装置取得了长足的进展，其优异的涂层质量及与自动控制系统的结合使用，使该工艺从问世之初的仅用于飞行发动机零部件耐磨层喷涂，发展到航空、冶金、纺机、汽车、铁路等领域的大量应用，代表了现代热喷涂技术发展的方向。
然而，随着超音速火焰喷涂技术在应用领域和应用部位等方面的不断拓展，超音速火焰喷涂技术在不同零件上的喷涂适用性逐渐暴露出一定的局限性。HVOF技术较为适合用来喷涂各种零件的外表面，但是在喷涂零件内表面特别是某些特殊形状零件内表面时仍存在一定的困难，所制备涂层在连续性和厚度均匀性等方面仍有待改进。因此，对超音速火焰喷涂技术在有遮挡槽形零件内表面喷涂方法的研究也成为进一步拓展该技术应用领域的重要方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有遮挡槽形零件底面超音速火焰喷涂涂层的方法，可以在有遮挡槽形零件底面制备具有良好厚度均匀性和表面连续性的涂层，从而有效满足有遮挡槽形零件喷涂区域的使用特性和要求。
本发明的技术方案为：对有遮挡槽形零件底面喷涂区域采用在宽度方向左右两段分段喷涂方式进行涂层喷涂，具体方法为：
1)将有遮挡槽形零件的非喷涂区域进行有效遮挡和防护；
2)在超音速火焰喷涂设备的喷枪上安装激光定位装置，并在超音速火焰喷涂机械手设备上对有遮挡槽形零件底面宽度方向设置左侧喷涂轨迹Ⅰ，喷涂轨迹Ⅰ为平面蛇形轨迹，喷涂步进距离σ为2mm～4mm，喷涂角度即喷枪火焰方向与待喷涂表面之间的夹角θ为56°～63°；
3)设置有遮挡槽形零件底面宽度方向的右侧喷涂轨迹Ⅱ，采用相同的喷涂方式以及步进距离σ和喷涂角度θ，喷涂轨迹Ⅰ和喷涂轨迹Ⅱ之间的间隔距离
4)喷涂轨迹设置完成后，保持零件固定，采用超音速火焰喷涂工艺进行涂层喷涂，根据涂层厚度确定喷涂遍数，在有遮挡槽形零件底面得到所需涂层。
所喷涂的涂层材料可以为金属材料或金属-陶瓷复合材料。
喷涂涂层时喷枪移动速度为600～2000mm/s。
喷涂涂层时喷枪距有遮挡槽形零件底面的距离为300～350mm。
喷涂涂层前，可以对零件待喷涂表面进行除油、酸洗钝化或喷砂等前处理和预热处理。
为降低喷涂时零件基体温度，可以在喷涂时对零件前方和后方采用压缩空气进行冷却。
本发明的有益效果为：针对有遮挡槽形零件底面难以连续喷涂问题，采用左右两段分段超音速火焰喷涂方式，对喷涂步进距离、喷涂角度和左右两段喷涂间隔距离进行了深入的分析计算和反复的实验验证，通过精确控制步进距离和喷涂角度在有遮挡槽形零件底面形成具有良好厚度均匀性的涂层；并通过精细控制左右两喷涂段的间隔距离，使左右两段喷涂涂层良好搭接，实现在有遮挡槽形零件底面均匀连续涂层的制备。本发明实施简便且有效解决了有遮挡槽形零件底面喷涂难的问题，所制备涂层具有优异的厚度均匀性和表面连续性，有效满足了有遮挡槽形零件喷涂区域的使用特性和要求，具有显著的使用效果。
附图说明
图1为有遮挡槽形零件示意图。
图2为有遮挡槽形零件底面宽度方向左半段喷涂示意图。
图3为平面蛇形喷涂轨迹示意图。
图4为有遮挡槽形零件底面宽度方向右半段喷涂示意图。
图5为有遮挡槽形零件左右两段喷涂后示意图。
附图标记说明：1–有遮挡槽形零件、2–左半段喷涂涂层、3–右半段喷涂涂层、A–有遮挡槽形零件待喷涂底面、Ⅰ–左半段喷涂轨迹、Ⅱ–右半段喷涂轨迹、σ–喷涂步进距离、θ–喷涂角度、δ–喷涂轨迹Ⅰ和喷涂轨迹Ⅱ之间的间隔距离。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
对有遮挡槽形零件底面喷涂区域(见图1)采用在宽度方向左右两段分段喷涂方式进行涂层喷涂，具体方法为：
1)采用喷涂工装或其他遮挡防护方式对有遮挡槽形零件除底面以外的其他非喷涂区域进行有效遮挡和防护，防止非喷涂表面沉积涂层；
2)在超音速火焰喷涂设备的喷枪上安装激光定位装置，所采用的激光定位装置为水平-垂直交叉定位装置，并通过定位工装固定在超音速火焰喷涂喷枪上，具体结构参照实用新型专利CN201420643006.6(一种热喷涂喷枪用激光定位装置)，在超音速火焰喷涂机械手设备上对的有遮挡槽形零件底面宽度方向的左侧设置喷涂轨迹Ⅰ(见图2)，喷涂轨迹Ⅰ为平面蛇形轨迹(见图3)，喷涂步进距离σ为2mm～4mm，喷涂角度即喷枪火焰方向与待喷涂表面之间的夹角θ为56°～63°；
3)设置有遮挡槽形零件底面宽度方向的右侧喷涂轨迹Ⅱ(见图4)，采用相同的喷涂方式以及步进距离σ和喷涂角度θ，喷涂轨迹Ⅰ和喷涂轨迹Ⅱ之间的间隔距离(见图5)；
4)喷涂轨迹设置完成后，保持零件固定，采用超音速火焰喷涂工艺进行涂层喷涂，根据涂层厚度确定喷涂遍数，在有遮挡槽形零件底面得到所需涂层。
实施例1：
针对有遮挡槽形零件1，采用工业丙酮对零件进行除油处理，随后选用46目白刚玉砂在0.3MPa压力下对零件待喷涂底面进行喷砂粗化处理，将处理后的零件装夹固定在喷涂工装上，在超音速火焰喷涂设备的喷枪上安装激光定位装置，采用ABB(中国)有限公司IRB4600机械手对零件底面的左喷涂段的喷涂轨迹Ⅰ进行设置，喷涂步进距离σ为3mm，喷涂角度θ为60°，然后对零件底面的右喷涂段的喷涂轨迹Ⅱ进行设置，采用与喷涂轨迹Ⅰ相同的喷涂步进距离σ和喷涂角度θ，喷涂轨迹Ⅰ和喷涂轨迹Ⅱ之间的间隔距离δ＝1.5mm。采用超音速火焰喷涂工艺，以碳化钨/钴为喷涂材料，在设定的喷涂轨迹下对有遮挡槽形零件底面进行喷涂，喷涂前对零件进行预热处理，喷涂时喷枪移动速度为1000mm/s，喷涂距离为300mm，采用清洁压缩空气对零件前方和后方进行冷却，对喷涂轨迹Ⅰ和Ⅱ重复进行20遍后，在有遮挡槽形零件底面形成具有良好连续性和均匀性的厚度约为0.2mm的碳化钨/钴涂层。
实施例2：
针对有遮挡槽形零件1，采用工业丙酮对零件进行除油处理，随后对零件进行酸洗钝化处理，将处理后的零件装夹固定在喷涂工装上，在超音速火焰喷涂设备的喷枪上安装激光定位装置，采用ABB(中国)有限公司IRB4600机械手对零件底面的左喷涂段的喷涂轨迹Ⅰ进行设置，喷涂步进距离σ为4mm，喷涂角度θ为58°，然后对零件底面的右喷涂段的喷涂轨迹Ⅱ进行设置，采用与喷涂轨迹Ⅰ相同的喷涂步进距离σ和喷涂角度θ，喷涂轨迹Ⅰ和喷涂轨迹Ⅱ之间的间隔距离δ＝2mm。采用超音速火焰喷涂工艺，以NiCrAlY为喷涂材料，在设定的喷涂轨迹下对有遮挡槽形零件底面进行喷涂，喷涂时喷枪移动速度为1500mm/s，喷涂距离为330mm，采用清洁压缩空气对零件前方和后方进行冷却，对喷涂轨迹Ⅰ和Ⅱ重复进行15遍后，在有遮挡槽形零件底面形成具有良好连续性和均匀性的厚度约为0.2mm的NiCrAlY涂层。

Claims (6)

1.一种有遮挡槽形零件底面超音速火焰喷涂涂层的方法，其特征在于：对有遮挡槽形零件底面喷涂区域采用在宽度方向左右两段分段喷涂方式进行涂层喷涂，具体方法为：
1)将有遮挡槽形零件的非喷涂区域进行有效遮挡和防护；
2)在超音速火焰喷涂设备的喷枪上安装激光定位装置，并在超音速火焰喷涂机械手设备上对有遮挡槽形零件底面宽度方向设置左侧喷涂轨迹Ⅰ，喷涂轨迹Ⅰ为平面蛇形轨迹，喷涂步进距离σ为2mm～4mm，喷涂角度即喷枪火焰方向与待喷涂表面之间的夹角θ为56°～63°；
3)设置有遮挡槽形零件底面宽度方向的右侧喷涂轨迹Ⅱ，采用相同的喷涂方式以及步进距离σ和喷涂角度θ，喷涂轨迹Ⅰ和喷涂轨迹Ⅱ之间的间隔距离
4)喷涂轨迹设置完成后，保持零件固定，采用超音速火焰喷涂工艺进行涂层喷涂，根据涂层厚度确定喷涂遍数，在有遮挡槽形零件底面得到所需涂层。
2.如权利要求1所述的一种有遮挡槽形零件底面超音速火焰喷涂涂层的方法，其特征在于：所喷涂的涂层材料可以为金属材料或金属-陶瓷复合材料。
3.如权利要求1所述的一种有遮挡槽形零件底面超音速火焰喷涂涂层的方法，其特征在于：喷涂涂层时喷枪移动速度为600～2000mm/s。
4.如权利要求1所述的一种有遮挡槽形零件底面超音速火焰喷涂涂层的方法，其特征在于：喷涂涂层时喷枪距有遮挡槽形零件底面的距离为300～350mm。
5.如权利要求1所述的一种有遮挡槽形零件底面超音速火焰喷涂涂层的方法，其特征在于：喷涂涂层前，可以对零件待喷涂表面进行除油、酸洗钝化或喷砂等前处理和预热处理。
6.如权利要求1所述的一种有遮挡槽形零件底面超音速火焰喷涂涂层的方法，其特征在于：为降低喷涂时零件基体温度，可以在喷涂时对零件前方和后方采用压缩空气进行冷却。
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