CN111745291A - 一种新型表面平整化修复装置 - Google Patents

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张东博
廖凯
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Abstract

本发明涉及一种新型的表面平整化修复装置，属于设备研制领域。针对表面微小缺陷或表面光洁度的修复技术对提升涂层性能具有重要的现实意义。本发明采用独特的表面探测装置获得涂层表面的真实信息，利用特制的表面制备装置针对涂层表面形貌进行精细的平整化修复，经过智能化处理后，使修复后零部件表面获得理想的表面光洁度。因此通过本发明可得到表面光洁度极高的涂层。

Description

一种新型表面平整化修复装置
技术领域
本发明涉及一种新型的表面平整化修复装置，属于设备研制领域。
背景技术
工业中绝大多数的零件的失效都是从表面开始的，尤其表面的凹凸不平，会产生应力集中、腐蚀开裂、磨损和表面层剥落等现象。为了能够延长零件的使用寿命，或提高表面的美观性能，采用涂层技术对其进行提升，这称之为绿色再制造。因此，涂层技术对于表面修复和表面修饰具有很重要作用，在工程领域涂层技术受到广泛的关注。
随着涂层技术的发展，涂层制备技术也越来越多样化，目前常用的涂层制备技术有等离子喷涂，电弧喷涂，激光熔覆和电子束物理气相沉积等，这几种涂层制备技术应用广泛，各有优劣。然而众多的涂层制备技术所制备的涂层，其表面粗糙度各有不同，但都会有一定的粗糙度，这种不平整的涂层表面不仅不美观，还存在着原料浪费和实际使用寿命缩短的问题。另外，有涂层或光滑表面的零件在使用过程中，在局部会发生失效（磨损、龟裂、腐蚀或涂层脱落等）而导致表面不平整，需要对其表面进行修复。基于以上问题，现在工业对于表面光洁度的要求越来越高，因此，针对表面微小缺陷或表面光洁度的修复的表面涂层技术开发显得尤为重要并有现实意义。
发明内容
为了显著提高涂层表面的光洁度，本发明采用表面形貌测量装置和微妙/纳秒激光喷涂装置相结合来实现对涂层表面的平整化处理。其原理为：首先采用探测装置，探测表面的光洁情况，并将探测到的光洁情况快速反馈到主机，主机经过快速分析判断，将分析后的数据转变成指令，传达给与探测器保持一定距离的表面修复装置（微秒/纳秒激光器），激光器根据信号和指令对缺陷处进行修复，同时反馈装置对修复后的表面进行探测，得到反馈信号，根据反馈信号主机判断修复后的表面光洁度是否合格。
具体设备简图如附图所示。本装置主要由表面测量装置、表面修复装置、反馈装置、传动装置以及显示与控制装置五个部分组成。其中，表面测量装置中装有一个杠杆，在杠杆的一端装有一个硬质探头，杠杆另一端装有一个电感线圈包围的磁芯，电感线圈连接一个信号放大装置，杠杆中部装有一个弹簧支点；修复装置的前部为送料装置，后部为微秒/纳秒激光器；反馈装置为一个表面粗糙度仪。表面测量装置、修复装置和反馈装置机械连接为一体，固定在传动装置上。显示与控制装置负责处理测量信息、显示涂层表面形貌、控制喷涂参数、处理及显示反馈信息以及控制传动装置。
附图说明
附图为表面平整化修复装置设备简图。
具体工作过程：
工作时，探头与涂层表面直接接触，在传动装置的带动下往前运动，同时依靠弹簧支点的下压作用与涂层表面持续贴合，涂层表面的不平整使探头运动的同时上下起伏，这种垂直起伏通过杠杆作用使另一端的磁芯反向起伏运动，由于电磁感应，电感线圈中将产生变化的感应电流，该感应电流的大小即反映了涂层的表面形貌信息，该信息经放大装置放大后由显示控制装置进行处理，即可显示出涂层的真实表面形貌。另一方面，涂层的表面形貌信息经处理后即得到涂层的修复方案，通过改变修复装置的各项参数，即可达到表面平整的目的，具体为：涂层突出时，则增大激光器的单脉冲能量，使突出的部分融化；涂层凹陷时，则减小激光器的单脉冲能量，同时送料装置送入一定量的涂料，涂料融化后凝固来补平凹陷的区域。最后，反馈装置中的表面粗糙度仪测量出平整处理后的涂层表面粗糙度，实时反馈到显示与控制装置中，操作者可通过这一反馈信息得知是否得到理想的平整的涂层表面。
本发明的优点：
本装置可以得到真实详细的涂层表面形貌信息，通过对激光器与送料参数的精确控制，可以从微观层次对涂层表面进行处理，在不破坏涂层性能的前提下提升其表面平整度，同时还能对处理结果进行实时反馈。

Claims (4)

1.一种新型的表面平整化修复装置，其特征在于：采用表面探测装置和纳秒激光喷涂装置相结合来实现对涂层表面的平整化处理，并采用反馈装置进行实时反馈，依靠传动装置进行机械运动，且以上装置都与显示控制装置连接，由其统一控制。
2.根据权利要求1所述的表面探测装置，其特征在于：利用杠杆原理与电磁感应原理相结合，将探头的起伏通过杠杆传递到另一端的磁芯，利用磁芯的起伏产生的感应电流来反应表面形貌信息，并利用弹簧支点使探头与表面始终接合处。
3.根据权利要求1所述的喷涂装置，其特征在于：采用可以精确控制的送料装置与纳秒激光器结合，通过控制装置调节单脉冲能量与送料速度等喷涂参数，对涂层的凹凸表面进行精确喷涂、精确修复。
4.根据权利要求1所述的反馈装置，其特征在于：采用精确度较高的表面粗糙度仪，对修复处理后的涂层表面进行实时测量，并将结果转化为电信号反馈给显示控制装置。
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