CN108193161A - 一种适用于大面积平面金属涂层喷涂制备的装置 - Google Patents

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Abstract

一种适用于大面积平面金属涂层喷涂制备的装置属于金属涂层喷涂领域，比如等离子喷涂、超音速喷涂和电弧喷涂等金属涂层喷涂喷枪，设计的一套可以确保喷枪在平面的X、Y方向上平稳运动的装置，喷涂制备金属涂层，完成喷枪在大面积平面上的高效喷涂作业的智能化机电一体化技术。在大面积平面喷涂装置上，通过两把、或者两把以上喷枪的组合，设计了高效率热喷涂的喷涂小车。同时，集成设计了金属涂层喷涂状态监测技术，构建了大平面喷涂装置的控制系统和集装箱式大平面喷涂隔音除尘装备。

Description

一种适用于大面积平面金属涂层喷涂制备的装置
技术领域
发明是为金属涂层喷涂喷枪，比如等离子喷涂、超音速喷涂和电弧喷涂等金属涂层喷涂喷枪，设计的一套可以确保喷枪在平面的X、Y方向上平稳运动的装置，喷涂制备金属涂层，完成喷枪在大面积平面上的高效喷涂作业的智能化机电一体化技术。
背景技术
对于金属涂层的制备，一般采用热喷涂技术。热喷涂技术能在金属基体表面通过喷涂制备出具有优异性能的涂层，从而赋予基体更好地耐磨、耐蚀、耐高温、耐冲击等性能，已应用于金属表面防护及修复领域。
常见的热喷涂技术主要有电弧喷涂、超音速火焰喷涂和等离子喷涂技术。目前，国内外主要采用手持式和机械臂式进行金属涂层喷涂。其中，机械臂式因自动化程度高，效率高，应用普遍。然而，这种左右摇摆式机械臂只能适用于小型工件的喷涂，无法实现大面积的喷涂，并且也无法在喷涂过程中同时对喷涂涂层状况进行检测。基于此，为了提高喷涂效率，降低大面积喷涂作业的劳动强度，有必要开展满足大面积平面喷涂施工的喷涂装备技术集成化、智能化研究。
发明内容
一种适用于大面积平面金属涂层喷涂制备的装置，其特征在于：
将两把、或者两把以上的热喷涂喷枪，错位横向排列，并固定在一能在平面上运动的喷涂小车上；两把喷枪之间的距离不小于单独一把喷枪喷涂时，一次喷涂涂层的宽度；
喷涂小车在X方向上即X轴喷涂大梁上，通过往复直线电机的拖动，进行来回往返直线运动；在Y方向上，喷涂小车则通过步进电机完成在Y方向的移动，步进电机的步进幅度可调；同样，对于每次在Y方向上的步进移动距离应为不大于喷涂小车一次喷涂涂层的宽度；喷涂小车的四角安装有滚轮，与X方向导轨配合；X方向上导轨两端装置有缓冲装置；
喷涂小车设置在X方向上的导轨上；在喷涂小车上，同时搭载喷涂间定位系统，喷涂小车的行进和步进位移动力系统，喷涂状态监控、表面温度和涂层厚度测试传感器；
喷涂小车的步进机构由伺服电机及滚珠丝杆组成。
进一步，自动测温装置由1个装配在喷枪旁边的在线式雷泰双色测温仪及传输电缆组成；测温仪随喷枪移动，温度数值直接显示在操作屏上并储存在系统里。
进一步，自动测厚装置包括1台在线式测厚仪，及传输电缆在喷涂结束后，操作人员控制测厚仪到指定位置，进行涂层厚度测量，厚度数值直接显示在操作屏上并储存在系统里。
进一步，为了降低喷涂期间的噪声，为喷涂小车设计了集装箱式隔声房。
应用如所述装置的方法，其特征在于：
首先，调整喷枪小车到起点位置；喷涂起点为距离有效喷涂区域边界 300mm-500mm处；其次，超音速火焰喷涂火焰引火，喷涂准备就绪；第三，喷涂小车驱动电机启动，喷涂小车带动喷枪从X方向上的一端加速运动，并且在300mm-500mm缓冲区域内升到设定运动速度；；当喷涂小车到达对面的另一端边界后开始减速，同时启动步进；此时，喷枪在300mm-500mm时速度降为0；随即喷枪反向移动，返回到达对面边界时再次启动步进电机，且在边界300mm-500mm范围内使速度为0；如此往复为一个工作周期；循环此动作，直至喷完整个矩形区域。
设计了一套适用于大面积热喷涂的智能化、机电一体化的装置。在大面积平面喷涂装置上，通过两把、或者两把以上喷枪的组合，设计了高效率热喷涂的喷涂小车。同时，集成设计了金属涂层喷涂状态监测技术，构建了大平面喷涂装置的控制系统和集装箱式大平面喷涂隔音除尘装备。
附图说明
图1是喷涂结构主视图。
图2是喷涂结构俯视图。
1，Y轴步进驱动丝杠 2.喷涂小车缓冲机构 3.X轴运动喷涂小车 4.双联装喷枪5.X轴喷涂大梁 6.喷涂小车缓冲机构二 7.隔音除尘机构 8，Y轴步进驱动丝杠二
9，Y轴步进轨道 10，Y轴步进轨道 11.Y轴步进驱动机构 12，涂层测厚，测温机构13.测厚机构运动轨道 14.Y轴步进驱动机构
具体实施方式
1、将两把、或者两把以上的热喷涂喷枪，错位横向排列，并固定在一可以在平面上运动的喷涂小车上(见附图中3，4)。两把喷枪之间的距离不小于单独一把喷枪喷涂时，一次喷涂涂层的宽度。比如，采用超音速火焰喷涂非晶涂层，单独一把喷枪喷涂时，其一次喷涂涂层宽度为 3mm。由此，如果采用两把喷涂错位排列，同时进行喷涂。那么，这两把喷枪喷嘴中心之间的距离应不小于3mm.以此类推。
2、喷涂小车(附图中3)在X方向上即X轴喷涂大梁上(附图中5)，通过高速往复直线电机的拖动，进行快速、来回往返直线运动，其运动速度按照不同涂层的喷涂工艺参数确定。为了使运动喷涂小车在 X方向上的两端减速，设置了喷涂小车减速结构(附图中2，6)。对于采用超音速火焰喷涂非晶涂层，其喷枪运动速度在1.5-1.8m/s。那么，该喷涂小车在X方向的运动速度最高设计为2.0m/s。在Y方向上，喷涂小车则通过步进电机完成在Y方向的移动，步进电机的步进幅度应该可调。同样，对于每次在Y方向上的步进移动距离应为不大于喷涂小车一次喷涂涂层的宽度。对于采用超音速火焰喷涂非晶涂层，如果采用两把喷枪，一次喷涂涂层宽度最大为6mm。在这种情况下，喷涂小车每次步进移动距离5-6mm。以此类推。
3、喷涂小车的四角安装有高精度滚轮，与X方向导轨配合。X 方向上导轨两端装置有缓冲装置(附图中2，6)，吸收滑车减速时的动能，并可以在滑车折返时释放出来加力。
4、喷涂小车在X方向上的导轨为V形高精度防尘导轨。在喷涂小车上，同时搭载喷涂间定位系统，喷涂小车的行进和步进位移动力系统，喷涂状态监控、表面温度和涂层厚度测试传感器等。
5、喷涂小车的步进机构由伺服电机及高精度滚珠丝杆组成(附图中1,8,9,10,11,14)，可根据需要设置不同的步进值，整个步进范围不小于1.2m。
6、自动测温装置由1个装配在喷枪旁边的在线式雷泰双色测温仪(测温范围零下30～100℃)及传输电缆组成。测温仪随喷枪移动(附图中12,13)，温度数值直接显示在操作屏上并储存在系统里。
7、自动测厚装置包括1台在线式测厚仪，及传输电缆组成。在喷涂结束后，操作人员控制测厚仪到指定位置，进行涂层厚度测量，厚度数值直接显示在操作屏上并储存在系统里。厚度测量精度为±0.05mm。
8、喷涂过程操作步骤：首先，调整喷枪小车到起点位置。喷涂起点为距离有效喷涂区域边界约300mm处。其次，超音速火焰喷涂火焰引火，喷涂准备就绪。第三，喷涂小车驱动电机启动，喷涂小车带动喷枪从X方向上的一端加速运动，并且在300mm缓冲区域内升到设定运动速度1.8m/s。当喷涂小车到达对面的另一端边界后迅速开始减速，同时启动步进。此时，喷枪在300mm时速度降为0。随即喷枪反向移动，返回到达对面边界时再次启动步进电机，且在边界300mm范围内使速度为0。如此往复为一个工作周期。循环此动作，直至喷完整个矩形区域。
9、为了降低喷涂期间的噪声，为喷涂小车设计了集装箱式隔声房(附图中7)。隔音房四周和顶部厚度设计为100mm的吸声层，吸声材料采用吸声系数大于0.99的超细离心玻璃棉，隔声材料由镀锌板、隔声板和低频阻尼材料组成，整体使用龙骨结构组合固定。同时，采用高密度憎水性玻璃丝布做护面结构，外层采用镀锌穿孔板结构。
集装箱式的隔声罩内采用空气对流进行吸尘和换气，由风机通过排风消声器对喷涂房内吸气，空气经过排风口对面的进风消声器进入喷涂房内。为避免形成气流死角，换气效果不好，设计三个进风口，且均布隔声罩顶部，三台进风消声器，消声器的外壁采用增强型隔声结构，设计消声量大于40分贝；考虑到运输的方便性，进风消声器都设计为内部隐藏式。
排风口经消声管道后连接排风消声器，从而与进风消声器形成一整套消声通风系统。排风消声管道设计为插入式易拆装式结构，同时外壁采用增强型隔声结构，排风消声器外壁也采用增强型隔声结构，消声量大于40分贝。
隔声喷涂房两侧面各安装一樘双开隔声门，同时设计活动门槛，既方便使用，同时也保证了设备的隔声性能。考虑到喷涂房会产生可燃气体，因此，在喷涂房内部，安装的是一套两盏LED防爆灯。
10、采用PLC控制系统，对整个大面积平面喷涂装置进行中央控制。控制系统主要有四个目的：一是为各设备供电；二是监控喷枪的各项参数指标；三是显示喷涂状况；四是记录喷涂过程各项指标。

Claims (5)

1.一种适用于大面积平面金属涂层喷涂制备的装置，其特征在于：
将两把、或者两把以上的热喷涂喷枪，错位横向排列，并固定在一能在平面上运动的喷涂小车上；两把喷枪之间的距离不小于单独一把喷枪喷涂时，一次喷涂涂层的宽度；
喷涂小车在X方向上即X轴喷涂大梁上，通过往复直线电机的拖动，进行来回往返直线运动；在Y方向上，喷涂小车则通过步进电机完成在Y方向的移动，步进电机的步进幅度可调；同样，对于每次在Y方向上的步进移动距离应为不大于喷涂小车一次喷涂涂层的宽度；喷涂小车的四角安装有滚轮，与X方向导轨配合；X方向上导轨两端装置有缓冲装置；
喷涂小车设置在X方向上的导轨上；在喷涂小车上，同时搭载喷涂间定位系统，喷涂小车的行进和步进位移动力系统，喷涂状态监控、表面温度和涂层厚度测试传感器；
喷涂小车的步进机构由伺服电机及滚珠丝杆组成。
2.根据权利要求1所述装置，其特征在于：
自动测温装置由1个装配在喷枪旁边的在线式雷泰双色测温仪及传输电缆组成；测温仪随喷枪移动，温度数值直接显示在操作屏上并储存在系统里。
3.根据权利要求1所述装置，其特征在于：
自动测厚装置包括1台在线式测厚仪，及传输电缆在喷涂结束后，操作人员控制测厚仪到指定位置，进行涂层厚度测量，厚度数值直接显示在操作屏上并储存在系统里。
4.根据权利要求1所述装置，其特征在于：
为了降低喷涂期间的噪声，为喷涂小车设计了集装箱式隔声房。
5.应用如权利要求1-4任意一项所述装置的方法，其特征在于：
首先，调整喷枪小车到起点位置；喷涂起点为距离有效喷涂区域边界300mm-500mm处；其次，超音速火焰喷涂火焰引火，喷涂准备就绪；第三，喷涂小车驱动电机启动，喷涂小车带动喷枪从X方向上的一端加速运动，并且在300mm-500mm缓冲区域内升到设定运动速度；当喷涂小车到达对面的另一端边界后开始减速，同时启动步进；此时，喷枪在300mm-500mm时速度降为0；随即喷枪反向移动，返回到达对面边界时再次启动步进电机，且在边界300mm-500mm范围内使速度为0；如此往复为一个工作周期；循环此动作，直至喷完整个矩形区域。
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