CN109234663B - 一种喷淋冷却的板材热喷涂用装夹装置及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种喷淋冷却的板材热喷涂用装夹装置及工作方法，包括：温度调节装置：包括箱体，所述箱体顶部可拆卸的连接有箱盖，所述箱盖内部具有加热机构，所述箱体内部设有喷淋冷却机构，所述箱体还连接有循环机构，所述循环机构用于对喷淋冷却机构提供冷却介质；工件夹持装置：包括第一夹持板及第二夹持板，所述第一夹持板固定于箱盖上，所述第二夹持板与夹持驱动机构连接，本发明的装夹装置可以对工件温度进行控制，保证了涂层质量，而且方便操作，省时省力。

Description

一种喷淋冷却的板材热喷涂用装夹装置及工作方法

技术领域

本发明涉及热喷涂设备技术领域，具体涉及一种喷淋冷却的板材热喷涂用装夹装置及工作方法。

背景技术

热喷涂，是指将涂层材料加热熔化，用高速气流将其雾化成极细的颗粒，并以很高的速度喷射到工件表面，形成涂层，根据需要选用不同的涂层材料，可以获得耐磨损、耐腐蚀、抗氧化、耐热等方面的一种或多种性能。

对于热喷涂工艺，喷涂前需要对板材进行预热，使板材达到合适的温度值，然后进行喷涂，否则，涂层与板材的结合强度将达不到要求，容易出现涂层脱落的现象，喷涂过程中，板材温度升高，工件易产生变形，也容易导致涂层的断层或脱落，当喷涂结束时，处于较高温度的工件在空气中迅速降低到低温状态时，同样会对工件产生冷却应力，致使工件产生变形，影响与涂层的结合强度。因此对热喷涂工艺过程进行温度控制显得尤为重要。

目前现有的板材热喷涂用装夹装置无法实现对板材的预热、喷涂过程中无法实现对板材温度的控制，喷涂结束后也无法进行缓慢冷却，而且现有的板材装夹装置通用性较差，操作不方便。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种喷淋冷却的板材热喷涂用装夹装置，能够对待喷涂板材在喷涂前进行预热，控制板材在喷涂过程中的温度，对板材在喷涂完成后进行缓冷，而且操作方便。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种喷淋冷却的板材热喷涂用装夹装置，包括：

温度调节装置：包括箱体，所述箱体顶部可拆卸的连接有箱盖，所述箱盖内部具有加热机构，所述箱体内部设有喷淋冷却机构，所述喷淋冷却机构用于喷出冷却介质对箱盖进行降温，所述箱体还连接有循环机构，所述循环机构用于对喷淋冷却机构提供冷却介质。

工件夹持装置：包括第一工件夹持板及第二工件夹持板，所述第一工件夹持板固定于箱盖上，所述第二工件夹持板与夹持驱动机构连接，夹持驱动机构用于驱动第二工件夹持板与第一工件夹持板夹紧待喷涂工件。

进一步的，所述加热机构采用加热电阻丝，所述加热电阻丝嵌入安装在箱盖内部。

进一步的，所述加热电阻丝的轴线呈弯曲的波浪曲线形状分布，增大了与箱盖的接触面积，提高换热效率。

进一步的，所述箱盖上还安装有温度传感器，所述温度传感器用于对箱盖的温度进行测量，所述温度传感器与控制装置连接，所述温度传感器可将检测得到的温度信息传输给控制装置，控制装置控制加热机构及喷淋冷却机构工作。

进一步的，所述喷淋冷却机构包括第一泵体，所述第一泵体通过冷却管与冷却喷头连接，所述第一泵体可驱动箱体内的冷却介质经冷却管进入冷却喷头，冷却介质由冷却喷头喷出对箱盖进行冷却。

进一步的，所述冷却喷头为内部具有空腔的倒圆锥台结构，冷却喷头面积较小的一端与冷却管连接，冷却管与冷却喷头内部空腔连通，冷却喷头面积较大的一端设有多排沿圆周均匀分布的出水孔，沿冷却喷头中心向外侧的方向，所述出水孔的轴线与冷却喷头端面的夹角逐渐减小。

进一步的，所述循环机构包括设置在箱体外部的冷却介质箱，所述冷却介质箱通过第二泵体及冷却水管与箱体连接，冷却介质箱一侧设有冷却扇，第二泵体可驱动冷却介质在箱体与冷却介质箱之间进行循环流动，冷却扇用于对冷却介质箱内的冷却介质进行冷却，实现冷却介质的循环利用。

进一步的，所述夹持驱动机构采用液压缸，所述液压缸的活塞杆与第二夹持板连接，所述第二夹持板为矩形板，所述第一夹持板为弧形板，所述弧形板的对称中心线与液压缸及第二工件夹持板的对称中心线位于同一条直线上，弧形板和矩形板可对工件进行三点定位夹紧。

进一步的，所述液压缸上安装有压强传感器，用于实时检测第一夹持板与第二夹持板对工件施加的压力。

本发明还公开了一种喷淋冷却的板材热喷涂用装夹装置的工作方法，包括以下步骤：

步骤1：将待喷涂工件放置在箱盖上，利用第一夹持板及第二夹持板夹紧工件。

步骤2：启动加热机构工作，对待喷涂工件进行预热，达到设定的预热温度并稳定后，开始进行喷涂工作。

步骤3：喷涂工作开始后，启动循环机构及喷淋冷却机构，对待喷涂板材进行冷却，控制喷涂过程中板材的温度。

步骤4：喷涂结束后，加热机构及喷淋冷却机构共同工作，对待喷涂板材进行缓慢冷却。

步骤5：第一夹紧板及第二夹紧板松开喷涂完成后的工件，取下喷涂完成后的工件。

本发明的有益效果：

1.本发明的板材热喷涂用装夹装置，具有加热机构及喷淋冷却机构，喷涂前可对工件进行预热，喷涂过程中可对工件的温度进行控制，喷涂结束后可对工件进行缓慢冷却，避免了涂层脱落或工件变形的现象，提高了涂层的质量，提高了喷涂效率。

2.本发明的板材热喷涂用装夹装置，采用喷淋的方式进行冷却，冷却效果好。

3.本发明的板材热喷涂用装夹装置，第一夹持板为弧形板，第二夹持板为矩形板，可实现对工件的三点定位和夹紧，满足了各种规格工件的夹紧需求，使装夹装置的通用性更强。

4.本发明的板材热喷涂用装夹装置，第二夹持板采用液压缸进行驱动，实现了自动化夹紧，方便操作，而且液压缸上设置有压强传感器，方便对夹紧力进行控制，在满足对工件夹紧的前提下，避免了夹紧力过大导致的工件变形。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明整体结构主视示意图；

图3为本发明图2中的A向示意图；

图4为本发明整体结构俯视示意图；

图5为本发明图4中的C向示意图；

图6为本发明加热电阻丝结构示意图；

图7为本发明冷却喷头结构示意图；

图8为本发明图7中的D向示意图；

图9为本发明控制柜主视示意图；

图10为本发明控制柜侧视示意图；

其中，1.箱体，1-1.第一箱体部，1-2.第二箱体部，1-3.第三箱体部，2.箱盖，3.温度传感器，4.加热电阻丝，5.加压水泵，6.冷却管，7.冷却喷头，7-1.出水孔，8.冷却扇，9.第一工件夹持板，10.第二工件夹持板，11.液压缸，12.压强传感器，13.控制柜，13-1.按键，13-2.显示器，14.控制装置，15.冷却水管。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”字样，仅表示与附图本身的上、下方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

正如背景技术所介绍的，现有的热喷涂板材装夹装置无法对板材进行预热和缓冷，板材喷涂过程中温度无法控制，而且装夹过程不方便，针对上述问题，本申请提出了一种喷淋冷却的板材热喷涂用装夹装置。

本申请的一种典型实施方式中，如图1-10所示，一种喷淋冷却的板材热喷涂用装夹装置，包括温度调节装置及工件夹持装置，所述温度调节装置用于对待喷涂的板材温度进行调节，所述工件夹持装置用于定位夹紧待喷涂的工件。

所述温度调节装置包括箱体1，所述箱体顶端通过螺栓可拆卸的连接有箱盖2，所述箱盖内部安装有加热机构，所述加热机构用于对箱盖进行加热，进而对待喷涂板材进行加热，所述箱体内部安装有喷淋冷却机构，所述喷淋冷却机构用于对箱盖进行喷淋冷却，所述箱体还连接有循环机构，所述循环机构用于对喷淋冷却机构提供冷却介质。

所述箱盖采用紫铜材质制成，传热效率高，所述箱盖上还安装有温度传感器3，所述温度传感器用于检测箱盖的温度。

所述加热机构采用加热电阻丝4，所述加热电阻丝嵌入安装在箱盖内部，加热电阻丝的轴线呈弯曲的波浪曲线形状，增大了加热电阻丝与箱盖的接触面积，提高了换热效率。

所述箱体采用45号钢制成，包括第一箱体部1-1、第二箱体部1-2及第三箱体部1-3，所述第一箱体部为立方体结构，其上端与第二箱体部连接，所述第二箱体部为圆柱体结构，且第二箱体部的截面面积小于第一箱体部顶端面面积，所述第三箱体部为倒锥台结构，其面积较小的一端与第二箱体部连接，面积较大的一端与箱盖连接。

所述喷淋冷却机构包括第一泵体，所述第一泵体采用加压水泵5，所述加压水泵安装在第一箱体部内，所述加压水泵通过冷却管6连接冷却喷头7，所述冷却管位于第二箱体部内，并延伸至第三箱体部，与第三箱体部内的冷却喷头连接，箱体的第一箱体部、第二箱体部及第三箱体部的形状及尺寸设计满足了喷淋冷却机构的安装要求，而且最大程度上的减小了整个箱体的占地空间，减少了箱体加工所用的材料，降低了加工成本。

所述冷却喷头采用倒圆锥台结构，其面积较小的一端与冷却管连通，冷却管与冷却喷头内部设置的空腔连通，可将冷却介质送入冷却喷头的内部空腔内，所述冷却喷头面积较大的一端设置有多排沿圆周均匀排列的出水孔7-1，沿冷却喷头中心向外侧的方向，出水孔轴线与冷却喷头端面的角度逐渐减小，喷出的冷却介质射线角度与冷却喷头的端面夹角角度也逐渐减小，增大了喷出的冷却介质的覆盖面积，使冷却介质的到达位置可覆盖整个上盖下表面，避免了冷却介质喷射到上盖上的位置不均匀造成的上盖温度分布不均匀，保证了板材的温度控制效果。

所述循环机构包括冷却介质箱，所述冷却介质箱通过第二泵体及冷却水管15与第一箱体部连接，所述第二泵体采用循环泵，所述循环泵可驱动冷却介质在冷却介质箱及第一箱体部内循环流动，为喷淋冷却机构提供冷却介质，所述冷却介质箱的一侧设置有冷却扇8，所述冷却扇用于对冷却介质箱内的冷却介质进行降温、散热。

所述工件夹持装置包括第一工件夹持板9及第二工件夹持板10，所述第一工件夹持板采用弧形板，固定在箱盖上，所述第二工件夹持板采用矩形板，并且与夹持驱动机构连接，所述夹持驱动机构采用液压缸11，所述液压缸通过液压缸支座固定在箱盖上，所述液压缸的活塞杆与第二工件夹持板连接，所述液压缸、第二工件夹持板及第一工件夹持板的对称线位于同一条直线上，第一工件夹持板和第二工件夹持板夹紧工件时，可利用三点定位夹紧原理，实现对工件稳定的夹紧，所述液压缸上还安装有压强传感器12，所述压强传感器可检测第一工件夹持板及第二工件夹持板对工件所施加的压力，方便操作人员控制夹紧力，避免了夹紧力过小导致的工件无法夹紧或夹紧力过大导致的工件变形。对工件采用三点定位夹紧，使工件与工件夹紧装置的接触近似为三点接触，工件受力均衡，工件形状无需与工件夹紧装置的形状相匹配，可以适配各种形状的工件的夹紧，极大的增强了装夹装置的通用性。所述活塞杆伸出长度最小时，活塞杆伸出部分应具有足够的长度，防止喷涂时粉末影响液压缸的工作。

所述温度传感器、喷淋冷却机构的加压水泵、循环机构的循环泵、冷却扇以及工件夹持装置的液压缸及压强传感器均通过控制线与控制装置14连接，所述控制装置可接受温度传感器采集的温度信息，控制加压水泵、循环泵及冷却扇的工作，对工件的温度进行控制，所述控制装置还可以控制液压缸工作，实现对工件的自动夹紧，并接受压强传感器采集的压力信息，对夹紧力进行控制，所述控制装置采用PLC或单片机等控制器，满足控制要求即可。

本发明中，所述冷却介质箱、冷却扇、循环泵及控制装置集成安装在控制柜13内，所述控制柜上设有按键13-1，用于向控制装置发送指令，所述控制柜上还设有显示器13-2，用于显示温度传感器采集的温度信息及液压缸施加的压力信息等参数。

本发明还公开了一种喷淋冷却的板材热喷涂用装夹装置的工作方法，包括以下步骤：

步骤1：将待喷涂工件放置在箱盖上，利用按键向控制装置输入待喷涂工件的尺寸、预热温度及缓冷速率等参数，驱动液压缸运动，利用第一夹持板及第二夹持板夹紧工件。

步骤2：启动加热电阻丝工作，对待喷涂工件进行预热，达到设定的预热温度并稳定后，开始进行喷涂工作。

步骤3：喷涂工作开始后，板材由于受喷枪与喷涂颗粒的热流影响，温度会上升，因此启动循环泵、冷却扇及加压泵，循环泵驱动冷却介质箱内的冷却介质(水)进入第一箱体部，冷却介质再经加压水泵的作用，由冷却喷头喷出至箱盖上，箱盖温度降低，与工件进行热交换，带走工件的部分热量，温度传感器实时检测箱盖的温度，控制装置根据检测得到的温度控制循环泵、冷却扇及加压泵的工作，使工件温度在喷涂过程中控制在允许范围内。冷却扇可对冷却介质箱内的冷却介质进行散热、降温，实现了冷却介质的循环利用。

步骤4：喷涂结束后，加热电阻丝、加压水泵、循环泵及冷却扇共同工作，根据设定的缓冷速率对待喷涂板材进行缓慢冷却。

步骤5：工件冷却完成后，利用液压缸驱动第二夹紧板及第一夹紧板松开喷涂完成后的工件，取下喷涂完成后的工件，完成喷涂工作。

本发明的装夹装置，可对待喷涂工件进行预热、缓冷，并可实现喷涂过程中对工件温度的控制，避免了喷涂后涂层脱落等现象，喷涂效果好，而且可实现自动化装夹，操作方便，省时省力。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种喷淋冷却的板材热喷涂用装夹装置，其特征在于，包括：

温度调节装置：包括箱体，所述箱体顶部可拆卸的连接有箱盖，所述箱盖内部具有加热机构，所述箱体内部设有喷淋冷却机构，所述喷淋冷却机构用于喷出冷却介质对箱盖进行降温，所述箱体还连接有循环机构，所述循环机构用于对喷淋冷却机构提供冷却介质；

工件夹持装置：包括第一夹持板及第二夹持板，所述第一夹持板固定于箱盖上，所述第二夹持板与夹持驱动机构连接，夹持驱动机构用于驱动第二夹持板与第一夹持板夹紧待喷涂工件；

所述夹持驱动机构采用液压缸，所述液压缸的活塞杆与第二夹持板连接，所述第二夹持板为矩形板，所述第一夹持板为弧形板；

所述喷淋冷却机构包括第一泵体，所述第一泵体通过冷却管与冷却喷头连接，所述第一泵体可驱动箱体内的冷却介质经冷却管进入冷却喷头，冷却介质由冷却喷头喷出对箱盖进行冷却；

所述冷却喷头为内部具有空腔的倒圆锥台结构，冷却喷头面积较小的一端与冷却管连接，冷却管与冷却喷头内部空腔连通，冷却喷头面积较大的一端设有多排沿圆周均匀分布的出水孔，沿冷却喷头中心向外侧的方向，所述出水孔的轴线与冷却喷头端面的夹角逐渐减小。

2.如权利要求1所述的一种喷淋冷却的板材热喷涂用装夹装置，其特征在于，所述加热机构采用加热电阻丝，所述加热电阻丝嵌入安装在箱盖内部。

3.如权利要求2所述的一种喷淋冷却的板材热喷涂用装夹装置，其特征在于，所述加热电阻丝的轴线呈弯曲的波浪曲线形状分布。

4.如权利要求1所述的一种喷淋冷却的板材热喷涂用装夹装置，其特征在于，所述箱盖上还安装有温度传感器，所述温度传感器用于对箱盖的温度进行测量，所述温度传感器与控制装置连接，所述温度传感器可将检测得到的温度信息传输给控制装置，控制装置控制加热机构及喷淋冷却机构工作。

5.如权利要求1所述的一种喷淋冷却的板材热喷涂用装夹装置，其特征在于，所述循环机构包括设置在箱体外部的冷却介质箱，所述冷却介质箱通过第二泵体及冷却水管与箱体连接，冷却介质箱一侧设有冷却扇，第二泵体可驱动冷却介质在箱体与冷却介质箱之间进行循环流动，冷却扇用于对冷却介质箱内的冷却介质进行冷却。

6.如权利要求1所述的一种喷淋冷却的板材热喷涂用装夹装置，其特征在于，所述夹持驱动机构采用液压缸，所述液压缸的活塞杆与第二夹持板连接，所述第二夹持板为矩形板，所述第一夹持板为弧形板，所述弧形板的对称中心线与液压缸及第二工件夹持板的对称中心线位于同一条直线上，弧形板和矩形板可对工件进行三点定位夹紧。

7.如权利要求6所述的一种喷淋冷却的板材热喷涂用装夹装置，其特征在于，所述液压缸上安装有压强传感器，用于实时检测第一夹持板与第二夹持板对工件施加的压力。

8.一种权利要求1-7任一项所述的喷淋冷却的板材热喷涂用装夹装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将待喷涂工件放置在箱盖上，利用第一夹持板及第二夹持板夹紧工件；

步骤2：启动加热机构工作，对待喷涂工件进行预热，达到设定的预热温度并稳定后，开始进行喷涂工作；

步骤3：喷涂工作开始后，启动循环机构及喷淋冷却机构，对待喷涂板材进行冷却，控制喷涂过程中板材的温度；

步骤4：喷涂结束后，加热机构及喷淋冷却机构共同工作，对待喷涂板材进行缓慢冷却；

步骤5：第一夹紧板及第二夹紧板松开喷涂完成后的工件，取下喷涂完成后的工件。