CN110760780B - 一种适用于小直径环形件的等离子喷涂方法 - Google Patents

一种适用于小直径环形件的等离子喷涂方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于小直径环形件的等离子喷涂方法，属于热喷涂加工领域，依次包括以下步骤：使用砂轮将待喷涂零件的表面粗糙度吹砂至2μm‑3.5μm，并用压缩空气将待喷涂零件上的残留沙粒吹净；将多个待喷涂零件依次装夹到喷涂夹具上，并只露出待喷涂零件的待喷涂区域；将镍铬碳化铬粉末装入等离子喷枪的送粉机构；设定喷枪沿零件自转轴线垂直方向“Z形”移动进行喷涂；本发明使得喷涂焰流在零件表面覆盖更加全面，提高了喷涂加工效率，并使每一个零件的受热间隙时间加长，零件表面温度不容易过热。

Description

一种适用于小直径环形件的等离子喷涂方法
技术领域
本发明涉及热喷涂加工领域，具体涉及一种适用于小直径环形件的等离子喷涂方法。
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，形成涂层的一种方法。根据需要选用不同的涂层材料，可以获得耐磨损、耐腐蚀、抗氧化等方面的一种或多种性能。热喷涂工艺已广泛应用于航空航天飞机、军用及民用飞机和舰船发动机。随着喷涂零件应用的增多，如何提高零件加工效率，降低生产成本，成为企业占据市场的核心竞争力之一。
一般环形零件可将其放于转台中央，采用转台旋转，喷枪正对零件轴线上下移动的方式进行喷涂。对于小直径环形件，即直径小于φ100mm的环形零件(例如轴、管子、衬套等)，采用该方式喷涂零件存在以下问题：连续喷涂会导致零件容易过热，而烧坏零件；单次只能加工一个零件，装夹、喷涂启停等会浪费较多时间，影响工作效率，进而提高生产成本。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出了一种适用于小直径环形件的等离子喷涂方法，具体技术方案如下：
一种适用于小直径环形件的等离子喷涂方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
(S1)：使用清洗液将待喷涂零件清洗干净，然后用砂轮将待喷涂零件的表面粗糙度吹砂至2μm-3.5μm，并用压缩空气将待喷涂零件上的残留沙粒吹净；
(S2)：将多个待喷涂零件依次装夹到喷涂夹具上，并只露出待喷涂零件的待喷涂区域；
(S3)：启动伺服电机使待喷涂零件做旋转运动，并启动等离子喷枪，将镍铬碳化铬粉末装入等离子喷枪的送粉机构；
(S4)：保持等离子喷枪喷口距待喷涂零件表面120±5mm，并设定喷枪沿待喷涂零件自转轴线垂直方向“Z形”移动进行喷涂；
(S5)：喷枪对待喷涂零件喷涂35-45遍后，从喷涂夹具上取出已满足一次性喷涂要求的零件。
本发明采用待喷涂零件自转配合喷枪“Z形”移动的喷涂方式，使得喷涂焰流在零件表面覆盖更加全面，涂层显微组织和沉积厚度更加均匀单位面积喷枪焰流停顿时间较短，并且通过喷涂夹具夹持多个待喷涂零件，使喷枪能够同时一次性喷涂多个零件，多个零件装夹时间与喷涂启停停顿时间总和大大降低，进而提高了喷涂加工效率，并使每一个零件的受热间隙时间加长，零件表面温度不易过热。
作为优选，步骤(S2)中的喷涂夹具包括支撑架、多组平行设置在支撑架上的夹具组以及设置在支撑架上的驱动组；
夹具组包括多组平行设置在支撑架上的安装平台、设置在安装平台上的多组卡盘、设置在安装平台内并与卡盘连接的驱动齿轮、设置在卡盘上的下挡板以及设置在下挡板顶端并与支撑架可拆卸连接的上挡板，安装平台内相邻的驱动齿轮呈啮合状态；
驱动组包括设置在支撑架上的伺服电机以及设置在伺服电机输出端并与驱动齿轮连接的齿轮驱动杆。
本发明中操作人员将待喷涂零件放置在下挡板内后，用上挡板挡住待喷涂零件并只露出待喷涂零件的待喷涂区，设置在卡盘下端相邻的驱动齿轮呈啮合状态，并由伺服电机驱动齿轮驱动杆，齿轮驱动杆将运动传递到驱动齿轮，从而使每一个待喷涂零件自转，配合喷枪沿零件自转轴线垂直方向“Z形”移动进行喷涂。
作为优选，步骤(S3)中镍铬碳化铬粉末在搅拌4-6min后，然后在55-65℃环境下烘干0.9-1.1h，再继续搅拌约2-4min后装入等离子喷枪的送粉机构。
本发明通过对镍铬碳化铬粉末进行重复搅拌，配合镍铬碳化铬粉末的烘干处理，使镍铬碳化铬粉末在喷涂过程中能够保持良好的附着性能。
作为优选，步骤(S3)中镍铬碳化铬粉末的送粉速率为9±3g/min。
本发明通过将镍铬碳化铬粉末的送粉速率设定为9±3g/min，使镍铬碳化铬粉末在喷涂过程中能够更加均匀地覆盖在零件的待喷涂区域。
作为优选，步骤(S4)中喷枪沿待喷涂零件轴线方向相切的左右方向的移动速度为190-210mm/s。
作为优选，步骤(S3)中伺服电机的旋转速度为250±50转/分。
作为优选，步骤(S1)中清洗液采用的原料为丙酮。
作为优选，步骤(S1)中砂轮为55目-65目的棕刚玉砂轮。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过对待喷涂零件进行洗净以及表面粗糙度处理后，采用待喷涂零件自转配合喷枪“Z形”移动的喷涂方式，使得喷涂焰流在零件表面覆盖更加全面，涂层显微组织和沉积厚度更加均匀单位面积喷枪焰流停顿时间较短，并且通过喷涂夹具夹持多个待喷涂零件，使喷枪能够同时一次性喷涂多个零件，多个零件装夹时间与喷涂启停停顿时间总和大大降低，进而提高了喷涂加工效率，并使每一个零件的受热间隙时间加长，零件表面温度不容易过热。
附图说明
图1为本发明中喷涂夹具的结构示意图；
图2为本发明中单个零件的装夹示意图。
图中：1-待喷涂零件；2-喷涂夹具；3-喷枪；21-支撑架；22-夹具组；23-驱动组；221-安装平台；222-卡盘；223-驱动齿轮；224-下挡板；225-上挡板；231-伺服电机；232-齿轮驱动杆。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例
参见图1到图2，本发明中的一种适用于小直径环形件的等离子喷涂方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
(S1)：使用清洗液丙酮将待喷涂零件1清洗干净，然后用60目的棕刚玉砂轮将待喷涂零件1的表面粗糙度吹砂至2μm，并用压缩空气将待喷涂零件1上的残留沙粒吹净，本发明通过对待喷涂零件1的表面粗糙度进行处理，使待喷涂零件1的表面更加光滑，便于后续的喷涂作业，使喷涂料能够均匀地覆盖在零件上；
(S2)：将多个待喷涂零件1依次装夹到喷涂夹具2上，并只露出待喷涂零件1零件的待喷涂区域11，喷涂夹具2包括用于其支撑平台作用的支撑架21、三组平行设置在支撑架21上并用于夹持待喷涂零件1的夹具组22以及设置在支撑架21上的驱动组23；
夹具组22包括三组平行设置在支撑架21上的安装平台221、设置在安装平台221上的多组卡盘222以及设置在安装平台221内并与卡盘222连接的驱动齿轮223，卡盘222上设有用于安装零件下端的下挡板224，下挡板224顶端设有与支撑架21可拆卸连接的上挡板225，上挡板225配合下挡板224对待喷涂零件1进行固定夹紧，并露出待喷涂零件1的待喷涂区域11，安装平台221内相邻的驱动齿轮223呈啮合状态，便于互相传递运动；
驱动组23包括设置在支撑架21上的伺服电机231以及设置在伺服电机231输出端并与驱动齿轮223连接的齿轮驱动杆232，操作人员将待喷涂零件1放置在下挡板224内后，用上挡板225挡住待喷涂零件1并只露出待喷涂零件1的待喷涂区域11，设置在卡盘222下端相邻的驱动齿轮223呈啮合状态，并由伺服电机231驱动齿轮223驱动杆，齿轮驱动杆232将运动传递到驱动齿轮223，从而使每一个待喷涂零件1自转，配合喷枪3沿零件自转轴线垂直方向“Z形”移动进行喷涂；
(S3)：启动伺服电机231使待喷涂零件1做旋转运动，其中伺服电机231的旋转速度为250转/分，然后启动等离子喷枪3并将镍铬碳化铬粉末装入等离子喷枪3的送粉机构，镍铬碳化铬粉末在装入等离子喷枪3的送粉机构之前需搅拌5min，然后在60℃环境下烘干1h，再继续搅拌约3min后装入等离子喷枪3的送粉机构，
本发明通过对镍铬碳化铬粉末进行重复搅拌，配合镍铬碳化铬粉末的烘干处理，使镍铬碳化铬粉末在喷涂过程中能够保持良好的附着性能；镍铬碳化铬粉末的送粉速率为9g/min，使镍铬碳化铬粉末在喷涂过程中能够更加均匀地覆盖在零件的待喷涂区域11；
(S4)：保持等离子喷枪3喷口距待喷涂零件1表面120mm，并设定喷枪3沿待喷涂零件1自转轴线垂直方向“Z形”移动进行喷涂，其中喷枪3沿待喷涂零件1轴线方向相切的左右方向的移动速度为200mm/s；
(S5)：喷枪3对待喷涂零件1喷涂40遍后，从喷涂夹具2上取出已满足一次性喷涂要求的零件。
本发明通过对待喷涂零件1进行洗净以及表面粗糙度处理后，采用待喷涂零件1自转配合喷枪3“Z形”移动的喷涂方式，使得喷涂焰流在零件表面覆盖更加全面，涂层显微组织和沉积厚度更加均匀单位面积喷枪3焰流停顿时间较短，并且通过喷涂夹具2夹持多个待喷涂零件1，使喷枪3能够同时一次性喷涂多个零件，多个零件装夹时间与喷涂启停停顿时间总和大大降低，进而提高了喷涂加工效率，并使每一个零件的受热间隙时间加长，零件表面温度不容易过热。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种适用于小直径环形件的等离子喷涂方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
(S1)：使用清洗液将待喷涂零件清洗干净，然后用砂轮将待喷涂零件的表面粗糙度吹砂至2μm-3.5μm，并用压缩空气将待喷涂零件上的残留沙粒吹净；
(S2)：将多个待喷涂零件依次装夹到喷涂夹具上，并只露出待喷涂零件的待喷涂区域；
(S3)：启动伺服电机使待喷涂零件做旋转运动，并启动等离子喷枪，将镍铬碳化铬粉末装入等离子喷枪的送粉机构；
(S4)：保持等离子喷枪喷口距待喷涂零件表面120±5mm，并设定喷枪沿待喷涂零件自转轴线垂直方向“Z形”移动进行喷涂；
(S5)：喷枪对待喷涂零件喷涂35-45遍后，从喷涂夹具上取出已满足一次性喷涂要求的零件；
所述步骤(S2)中的喷涂夹具包括支撑架、多组平行设置在支撑架上的夹具组以及设置在支撑架上的驱动组；
所述夹具组包括多组平行设置在支撑架上的安装平台、设置在安装平台上的多组卡盘、设置在安装平台内并与卡盘连接的驱动齿轮、设置在卡盘上的下挡板以及设置在下挡板顶端并与支撑架可拆卸连接的上挡板，所述安装平台内相邻的驱动齿轮呈啮合状态；
所述驱动组包括设置在支撑架上的伺服电机以及设置在伺服电机输出端并与驱动齿轮连接的齿轮驱动杆。
2.根据权利要求1所述的适用于小直径环形件的等离子喷涂方法，其特征在于，所述步骤(S3)中镍铬碳化铬粉末在搅拌4-6min后，然后在55-65℃环境下烘干0.9-1.1h，再继续搅拌2-4min后装入等离子喷枪的送粉机构。
3.根据权利要求2所述的适用于小直径环形件的等离子喷涂方法，其特征在于，所述步骤(S3)中镍铬碳化铬粉末的送粉速率为9±3g/min。
4.根据权利要求1所述的适用于小直径环形件的等离子喷涂方法，其特征在于，所述步骤(S4)中喷枪沿待喷涂零件轴线方向相切的左右方向的移动速度为190-210mm/s。
5.根据权利要求4所述的适用于小直径环形件的等离子喷涂方法，其特征在于，所述步骤(S3)中伺服电机的旋转速度为250±50转/分。
6.根据权利要求1所述的适用于小直径环形件的等离子喷涂方法，其特征在于，所述步骤(S1)中清洗液采用的原料为丙酮。
7.根据权利要求1所述的适用于小直径环形件的等离子喷涂方法，其特征在于，所述步骤(S1)中砂轮为55目-65目的棕刚玉砂轮。
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