CN109252127B - 一种板材热喷涂用装夹装置及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种板材热喷涂用装夹装置及工作方法，包括：温度调节装置，所述温度调节装置包括温度调节箱，所述温度调节箱内设有加热机构及冷却机构，用于对工件进行预热和冷却；工件夹紧装置：所述工件夹紧装置固定在温度调节箱上，所述工件夹紧装置包括L型挡板及L型的固定板，所述L型挡板与驱动机构连接，驱动机构可驱动L型挡板运动，L型挡板可与L型固定板夹紧工件，本发明的装夹装置能够实现对待喷涂板材的预热和缓冷，装夹过程方便。

Description

一种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，具体涉及一种板材热喷涂用装夹装置及工作方法。

背景技术

热喷涂是利用热源将粉末状或丝状金属或非金属材料加热到熔融或半熔融状态，借助焰流本身或压缩空气以一定速度喷射到预处理过的板材(基体)表面，沉积而形成具有各种功能表面涂层的技术总称。根据热源不同，可将热喷涂分为等离子喷涂、电弧喷涂、爆炸喷涂等，其具有沉积效率高、材料来源广等优点，被广泛应用于新品强化与旧件再制造修复。

清洗—机加工—喷砂—预热—喷涂—冷却是热喷涂工艺的主要工序。预热作为热喷涂前处理工艺之一，其板材预热温度的高低直接影响涂层的结合强度、孔隙率、微观形貌等；喷涂过程中，板材与沉积涂层受喷枪与喷涂颗粒的热流所加热，若不能及时对其进行降温，易使板材变形超差、涂层性能劣化；陶瓷涂层与金属板材热膨胀系数差异较大(如：304不锈钢为17.3×10^-6/℃，45#钢为11.59×10^-6/℃、TiB₂为7.0×10^-6/℃、Al₂O₃为7.85×10^-6/℃)，若涂层不进行缓冷处理，易产生冷却应力，导致涂层开裂，严重时会出现涂层大片脱落现象。

目前针对板材热喷涂的装夹装置，无法实现对板材的预热，专利CN201721617046.3公开了一种热喷涂自固自冷却夹具，只能实现板材的冷却，无法实现板材的预热，而且板材在装夹过程中，试片需要与挡板槽的形状相匹配，且需要在试片上加工安装孔，装夹过程不方便。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种板材热喷涂用装夹装置，可以对板材进行预热，板材安装方便，适合各种规格板材，适用性强。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种板材热喷涂用装夹装置，包括：

温度调节装置：包括温度调节箱，所述温度调节箱内设有加热机构及冷却机构，用于对工件进行预热和冷却。

工件夹紧装置：所述工件夹紧装置固定在温度调节箱上，所述工件夹紧装置包括L型挡板及L型固定板，所述L型挡板与驱动机构连接，驱动机构可驱动L型挡板运动，L型挡板可与L型固定板夹紧工件。

进一步的，所述加热机构采用固定在温度调节箱内部底部的加热电阻丝，用于对温度调节箱内的加热介质进行加热。

进一步的，所述冷却机构采用固定在温度调节箱内部且位于加热机构上方的冷却管，所述冷却管通过循环泵与位于温度调节箱外部的冷却介质箱连通，所述冷却介质箱一侧设有冷却扇，用于对冷却介质箱内的冷却介质进行冷却。

进一步的，所述冷却管在温度调节箱内沿上下方向分布有多排，每排冷却管的轴线为弯曲波浪曲线，相邻排的冷却管通过连接管进行连接，连接管将多排冷却管连接为整体。

进一步的，所述温度调节箱的箱壁上安装有温度传感器，用于检测温度调节箱内的加热介质温度，所述温度传感器与控制装置连接，可将检测得到的温度信息传输给控制装置，所述控制装置与加热机构和冷却机构连接，可控制加热机构和冷却机构的工作。

进一步的，所述驱动机构采用两个丝杠传动机构，两个丝杠传动机构的轴线垂直设置，均包括驱动电机，所述驱动电机的输出轴与丝杠连接，所述丝杠上安装有滑块，所述滑块上设有轴承，所述轴承嵌入安装在L型挡板上设置的滑槽中，所述驱动电机与控制装置连接，由控制装置控制其工作。

进一步的，所述驱动电机的输出轴通过扭矩传感器与丝杠连接，所述扭矩传感器用于检测驱动电机输出的扭转力矩。

进一步的，所述L型固定板与L型挡板的拐角相向设置。

进一步的，所述丝杠上方设置有防护板，所述防护板固定在温度调节箱上，用于喷涂时对丝杠传动机构进行保护。

本发明还公开了一种板材热喷涂用装夹装置的工作方法，包括以下步骤：

步骤1：在温度调节箱内盛装加热介质，将待喷涂板材放置于温度调节箱上，利用驱动机构驱动L型挡板移动，L型挡板及L型固定板夹紧待喷涂板材。

步骤2：加热机构工作，对待喷涂板材进行预热，使待喷涂板材达到预热温度，稳定后，开始进行喷涂，喷涂过程中，冷却机构工作，控制待喷涂板材的温度保持稳定，喷涂完成后，冷却机构及加热机构共同工作，对喷涂后板材进行缓慢冷却。

步骤3：驱动机构驱动L型挡板移动，L型挡板和L型固定板松开喷涂后工件，取下喷涂完成的工件。

本发明的有益效果：

1.本发明的装夹装置，使用时工件固定在温度调节箱上，温度调节箱内设有冷却机构和加热机构，可对工件进行预热，喷涂过程中可对工件的温度进行控制，喷涂完成后，可对喷涂工件进行缓慢冷却，解决了传统的热喷涂板材装夹装置不能预热和缓冷的缺陷。

2.本发明的装夹装置，使用时L型挡板和L型固定板夹紧待喷涂的工件，工件夹紧装置不会阻挡喷涂路线，而且L型挡板由驱动机构驱动，可以实现工件的自动夹紧，操作方便，省时省力，L型挡板可在平面内任意移动，满足了不同规格形状工件的夹紧要求。

3.本发明的装夹装置，驱动电机通过扭矩传感器与丝杠连接，可实时检测驱动电机的输出扭矩，控制对工件夹紧力的大小，防止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为本发明温度调节装置结构俯视示意图；

图3为本发明图2中的E向示意图；

图4为本发明冷却管结构示意图；

图5为本发明工件夹持装置结构主视示意图；

图6为本发明工件夹持装置结构示意图；

图7为本发明L型挡板结构示意图；

图8为本发明温度控制箱主视示意图；

图9为本发明温度控制箱侧视示意图；

其中，1.箱体，2.箱盖，2-1.第一密封塞，2-2.滑道，3.加热电阻丝，4.冷却管，4-1.连接管，5.冷凝水管，6.冷却扇，7.温度传感器，8.L型挡板，8-1.滑槽，9.L型固定板，10.步进电机，11.扭矩传感器，12.丝杠，13.滑块，14.轴承，15.防护板，16.控制线，17.温度控制箱，17-1.显示器，17-2.按键，18.控制器，19.第二密封塞。

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，而且装夹过程不方便，针对上述问题，本申请提出了一种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1-9所示，一种板材热喷涂用装夹装置，包括温度调节装置及工件装夹装置，所述工件装夹装置固定在温度调节装置上，所述工件装夹装置用于夹持待喷涂的工件，温度调节装置用于同待喷涂工件进行热交换，从而调节待喷涂工件的温度。

所述温度调节装置包括温度调节箱，所述温度调节箱包括箱体1及箱盖2，所述箱盖通过螺栓可拆卸的固定在箱体顶端，所述箱盖采用紫铜制成，传热效率高，所述箱盖上还设有加热介质注入孔，加热介质注入孔通过第一密封塞2-1进行密封，加热介质注入孔用于向箱体内加入加热介质(传热油)，所述箱体内部固定有加热机构及冷却机构，所述加热机构采用加热电阻丝3，所述加热电阻丝固定在箱体内空间的底部，所述冷却机构采用上下分布的两排冷却管4，两排所述的冷却管位于加热电阻丝的上方，每排冷却管的轴线为弯曲的波浪曲线，增大了换热面积，提高了换热效率，上下两排的冷却管通过连接管4-1连接为一个整体，所述冷却管采用紫铜制成，换热效率高，所述冷却管通过冷凝水管5及循环泵与设置在温度调节箱外部的冷却介质箱连通，所述冷却介质箱用于盛装冷却介质，循环泵可驱动冷却介质在冷却管与冷却介质箱内循环流动。所述冷却介质箱的一侧设有冷却扇6，用于对冷却介质箱内的冷却介质进行散热。

所述箱体的一个箱壁上安装有温度传感器7，所述温度传感器可用于检测箱体内加热介质的温度。

所述温度传感器、加热电阻丝、循环泵及冷却扇均通过控制线16与控制装置连接，温度传感器可采集加热介质的温度信息，传输给控制装置，控制装置进一步控制加热电阻丝、循环泵及冷却扇的工作，从而实现对待喷涂工件温度的调控。

所述工件夹持装置固定在箱盖上，所述工件夹持装置包括L型挡板8及L型固定板9，所述L型挡板与驱动机构连接，所述驱动机构可驱动L型挡板的移动，利用L型挡板和L型固定板夹紧待喷涂的工件。

所述驱动机构采用两个丝杠传动机构，两个丝杠传动机构的轴线相互垂直，分别与L型挡板的两个垂直部分连接，两个丝杠传动机构均包括驱动电机，所述驱动电机采用步进电机10，步进电机固定在箱盖上，步进电机的输出轴通过扭矩传感器11与丝杠12连接，所述丝杠上安装有滑块13，所述滑块底部嵌入安装在箱盖上开设的滑道2-2中，滑块可沿所述滑道滑动，滑块上端转动连接有轴承14，所述L型挡板上开设有滑槽8-1，所述轴承嵌入安装入滑槽中，步进电机带动丝杠转动，丝杠带动滑块沿滑道移动，在轴承的作用下，L型挡板可在平面内任意移动，所述的L型固定板固定在箱盖上，L型固定板和L型挡板拐角相向设置，当L型挡板向L型固定板方向运动时，可同L型固定板一起夹紧工件。由于L型挡板可在平面内任意移动，因此L型挡板和L型固定板可夹紧不同规格形状的工件，步进电机的输出轴通过扭矩传感器与丝杠连接，扭矩传感器与控制装置连接，可将采集的电机输出轴扭矩信息实时传递给控制装置，方便操作人员对工件夹紧力的控制，既避免了夹紧力过小导致的喷涂过程中工件移动，又避免了夹紧力过大导致的工件变形。

所述丝杠的上方设有防护板15，所述防护板固定在箱盖上，在喷涂过程中对丝杠及滑块等结构起到保护作用，防止喷涂过程中涂料喷到丝杠或滑块上，对丝杠及滑块造成损坏，延长了驱动机构的使用寿命。

本发明中，控制装置、冷却介质箱、循环泵、冷却扇等结构集成安装在温度控制箱17内，所述温度控制箱上还设有冷却介质注入孔，冷却介质注入孔通过第二密封塞19进行密封，冷却介质注入孔用于向箱体内加入冷却介质(水)，温度控制箱上设置有显示器17-1及按键17-2，通过按键可对步进电机、加热电阻丝、循环泵等结构进行控制，显示器可显示步进电机输出扭矩信息、加热介质(传热油)温度信息等参数，方便操作人员进行控制，所述控制装置可采用PLC或单片机等控制器18，满足控制要求即可。

本发明还公开了一种板材热喷涂用装夹装置的工作方法，包括以下步骤：

步骤1：在温度调节箱的箱体内盛装加热介质，所述加热介质采用传热油，然后将箱盖通过螺栓固定在箱体的顶端，将100mm×100mm的板材放置于温度调节箱的箱盖上，通过温度控制箱上的按键向控制装置中输入板材的尺寸信息、预热温度、板材喷涂时温度及缓冷速率，通过温度控制箱上的按键启动步进电机工作，步进电机带动丝杠转动，丝杠带动滑块沿箱盖上的滑道移动，同时滑块顶端的轴承在滑槽内滑动，带动L型挡板向L型固定板移动，L型挡板及L型固定板夹紧待喷涂板材，夹紧过程中，扭矩传感器可实时采集步进电机输出的扭矩信息，方便操作人员控制夹紧力，在满足对板材夹紧的前提下，防止夹紧力过大导致的板材变形。

步骤2：加热电阻丝工作，对待喷涂板材进行预热，使待喷涂板材达到设定的预热温度，稳定后，开始进行喷涂，喷涂过程中，由于受喷枪与喷涂颗粒的热流影响，板材会升温，此时冷却机构工作，循环泵驱动冷却介质箱内的冷却介质(水)进入冷却管，与箱体内的传热油进行热交换，降低传热油的温度，进而降低箱盖温度，箱盖与板材进行热交换，带走板材上的热量，同时冷却扇对冷却介质箱内的冷却介质进行散热，实现了冷却介质的循环工作，实现了待喷涂板材温度的稳定控制，喷涂完成后，按照预先设定的缓冷速率，加热电阻丝、循环泵及冷却扇同时工作，对喷涂后板材进行缓慢冷却。

步骤3：步进电机驱动L型挡板移动，L型挡板和L型固定板松开喷涂后工件，取下喷涂完成的工件。

采用本发明的装夹装置，可以实现对待喷涂板材喷涂前的预热，喷涂过程中板材温度控制及喷涂后的缓冷，提高了涂层性能和生产效率，而且工件夹紧装置通过板材的侧端面进行夹紧，使用步进电机实现自动夹紧定位，操作方便，而且夹紧机构不阻挡喷涂路线，满足了各种规格板材喷涂的夹紧需求，具有良好的实际应用前景。

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 (6)

1.一种板材热喷涂用装夹装置，其特征在于，包括：

温度调节装置：包括温度调节箱，所述温度调节箱内设有加热机构及冷却机构，用于对工件进行预热和冷却；

工件夹紧装置：所述工件夹紧装置固定在温度调节箱上，所述工件夹紧装置包括L型挡板及L型的固定板，所述L型挡板与驱动机构连接，驱动机构可驱动L型挡板运动，L型挡板可与L型固定板夹紧工件；所述L型挡板上开设有滑槽；

所述加热机构采用固定在温度调节箱内部底部的加热电阻丝，用于对温度调节箱内的加热介质进行加热；所述箱盖上设有加热介质注入孔；

所述冷却机构采用固定在温度调节箱内部且位于加热机构上方的冷却管，所述冷却管通过循环泵与位于温度调节箱外部的冷却介质箱连通，所述冷却介质箱一侧设有冷却扇，用于对冷却介质箱内的冷却介质进行冷却；

所述驱动机构采用两个丝杠传动机构，两个丝杠传动机构的轴线垂直设置，均包括驱动电机，所述驱动电机的输出轴与丝杠连接，所述丝杠上安装有滑块，所述滑块上设有轴承，所述轴承嵌入安装在L型挡板上设置的滑槽中，所述驱动电机与控制装置连接，由控制装置控制其工作；所述驱动电机的输出轴通过扭矩传感器与丝杠连接，所述扭矩传感器用于检测驱动电机输出的扭转力矩。

2.如权利要求1所述的一种板材热喷涂用装夹装置，其特征在于，所述冷却管在温度调节箱内沿上下方向分布有多排，每排冷却管的轴线为弯曲波浪曲线，相邻排的冷却管通过连接管进行连接，连接管将多排冷却管连接为整体。

3.如权利要求1所述的一种板材热喷涂用装夹装置，其特征在于，所述温度调节箱的箱壁上安装有温度传感器，用于检测温度调节箱内的加热介质温度，所述温度传感器与控制装置连接，可将检测得到的温度信息传输给控制装置，所述控制装置与加热机构和冷却机构连接，可控制加热机构和冷却机构的工作。

4.如权利要求1所述的一种板材热喷涂用装夹装置，其特征在于，所述L型固定板与L型挡板的拐角相向设置。

5.如权利要求1所述的一种板材热喷涂用装夹装置，其特征在于，所述丝杠上方设置有防护板，所述防护板固定在温度调节箱上，用于喷涂时对丝杠传动机构进行保护。

6.一种权利要求1-5任一项所述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：在温度调节箱内盛装加热介质，将待喷涂板材放置于温度调节箱上，利用驱动机构驱动L型挡板移动，L型挡板及L型固定板夹紧待喷涂板材；

步骤2：加热机构工作，对待喷涂板材进行预热，使待喷涂板材达到预热温度，稳定后，开始进行喷涂，喷涂过程中，冷却机构工作，控制待喷涂板材的温度保持稳定，喷涂完成后，冷却机构及加热机构共同工作，对喷涂后板材进行缓慢冷却；

步骤3：驱动机构驱动L型挡板移动，L型挡板和L型固定板松开喷涂后工件，取下喷涂完成的工件。