CN111962056A - 冷喷涂垂直狭缝空洞的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种冷喷涂垂直狭缝空洞的控制方法，其采用微分沉积喷涂方式，可避免尖边生长带来的屏蔽效应，从而避免空洞喷涂缺陷的形成。
Description
技术领域
本发明涉及喷涂技术领域，尤其涉及一种冷喷涂垂直狭缝空洞的控制方法。
背景技术
超音速冷喷涂，简称冷喷涂，是一种新型材料表面涂层技术，由超音速气、固两相气流将涂层粉未击射到基板形成质密涂层。
在传统冷喷涂增材过程中，为提高高压气体利用率，通常采用沿喷涂区域较长边的方向设置走枪路径(喷涂路径)，但在喷涂两垂直相交平面直角区域时，该喷枪路径喷涂的粉体沉积方式容易在直角区域形成空洞及狭缝缺陷，如图1和图2所示，从而形成喷涂缺陷。
常规采用包括喷涂压力调整、喷涂走枪速度调整、喷枪口径更换、粉末规格更换、送粉率调整等参数调整方法依然无法有效改善直角区域的空洞和狭缝缺陷。
发明内容
基于此，有必要提供一种冷喷涂垂直狭缝空洞的控制方法，能够有效改善在直角区域出现空洞的喷涂缺陷。
本发明的技术方案如下：
本发明提供一种冷喷涂垂直狭缝空洞的控制方法，采用微分沉积方式进行冷喷涂，包括如下步骤：
确认喷涂区域，由两互相贴合的垂直平面形成直角夹角区域，包括两个待喷涂表面互相垂直贴合的直角区域以及相交线；
在沿所述相交线的方向上，将直角夹角区域依次划分为多个窄间距的微分待沉积区域；
在沿垂直于所述相交线的走向上，采用喷枪顺次对各微分待沉积区域进行冷喷涂，形成无空洞的沉积层。
换句话讲，本发明采用微分沉积方式进行冷喷涂过程中冷喷涂喷枪移动路径垂直于加强片(对应其中一个垂直平面)与喷涂样件平面(对应另一个垂直平面)的相交线，优选两条相邻路线(微分待沉积区域垂直于相交线的中轴线)的间距为喷枪喷口直径的0.2～0.5倍，以此窄间距喷涂方式对直角区域进行冷喷涂，能够形成无空洞的沉积层。
在其中一些实施例中，所述窄间距为2～5mm。
在其中一些实施例中，采用待喷涂样件的材质选自铜、铝合金、镁合金、钢中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述冷喷涂采用高压气体为动力。
在其中一些实施例中，所述冷喷涂的工艺参数：以高压氦气为动力，压力2.0～3.5MPa，喷涂材料为铝合金粉，走枪速度为0.2～0.5m/s。
在其中一个实施例中，所述的冷喷涂垂直狭缝空洞的控制方法还包括在所述待喷涂样件表面形成沉积层的步骤。
本发明还提供一种采用冷喷涂垂直狭缝空洞的控制方法制备而成的喷涂体。所述喷涂体的喷涂样件表面和与至其垂直的加强片具有均匀的沉积层。
值得说明的是，本申请发明人团队通过大量探究发现在直角区域形成空洞原因主要在于常规冷喷涂未采用微分沉积思路优化路径，在基体/加强片互相垂直两表面靠近相交线边沿的涂层生长速度过快，对相垂直的另一侧表面形成屏蔽，从而造成空洞。
本发明的有益效果是：
本发明涉及一种冷喷涂垂直狭缝空洞的控制方法，其采用微分沉积喷涂方式，以高压气体为动力冷喷涂增材沉积，在待喷涂样件表面和与之垂直的加强片均能高效沉积，形成喷涂体，可避免尖边涂层快速生长带来的屏蔽效应，从而避免空洞喷涂缺陷的形成。
附图说明
图1为常规冷喷涂在两平面直角夹角区域形成空洞图片。
图2为常规冷喷涂在两平面直角夹角区域形成空洞图片。
图3为采用本发明冷喷涂垂直狭缝空洞的控制方法克服在两平面直角夹角区域形成空洞图片。
图4为采用本发明冷喷涂垂直狭缝空洞的控制方法克服在两平面直角夹角区域形成空洞图片。
图5为采用本发明冷喷涂垂直狭缝空洞的控制方法克服在两平面直角夹角区域形成空洞图片。
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。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
本发明中的“微分”指的是指窄间距，优选以冷喷涂喷枪口直径0.2～0.5倍换算所得的间距，更优选指2mm～5mm的间距。
一实施方式的冷喷涂垂直狭缝空洞的控制方法，采用微分沉积方式进行冷喷涂，包括如下步骤：提供加强片和待喷涂样件，将加强片相对于待喷涂样件的待喷涂表面垂直放置，形成加强片与待喷涂表面互相垂直贴合的直角区域和相交线。在沿相交线的方向上，将直角区域依次划分为多个窄间距的微分待沉积区域。在沿垂直于所述相交线的走向上，采用喷枪顺次对各微分待沉积区域进行冷喷涂，形成无空洞的沉积层。
即在冷喷涂喷枪移动路径垂直于加强片与喷涂样件平面的相交线，两条相邻路线的间距为喷枪喷口直径的0.2～0.5倍，以此窄间距(微分)喷涂方式对直角区域进行冷喷涂，形成无空洞的沉积层。
下面进行举例说明。
实施例1
结合附图1和图3，本实施例提供一种采用垂直狭缝空洞的控制方法对航空铝合金产品(材料：6061铝合金)的补强修复，包括如下步骤：
S1，提供加强片碳钢(竖直放置)和待喷涂样件铝合金(水平放置)。
S2，如图1所示，将加强片相对于待喷涂样件的待喷涂表面垂直放置，形成加强片与待喷涂表面互相垂直贴合的直角区域和相交线。
S3，在沿相交线的方向上，将直角区域依次划分为多个窄间距的微分待沉积区域，该窄间距为喷口直径的0.3倍，约3mm。在沿垂直于相交线的走向上，采用喷枪顺次对各微分待沉积区域进行冷喷涂，形成无空洞的沉积层，如图3所示。
在本步骤中，冷喷涂的工艺参数：以高压压缩空气为动力，压力2.0MPa，喷涂粉料为8435铝合金粉，走枪速度为0.3m/s。
实施例2
结合附图2和图4，本实施例提供一种采用垂直狭缝空洞的控制方法对飞机框梁产品(材料：7075铝合金)的补强修复，包括如下步骤：
S1，提供加强片(高强度铝合金板，垂直放置)和待喷涂样件铝合金零件(喷涂面水平放置)。
S2，如图1所示，将加强片相对于待喷涂样件的待喷涂表面垂直放置，形成加强片与待喷涂表面互相垂直贴合的直角区域和相交线。
S3，在沿相交线的方向上，将直角区域依次划分为多个窄间距的微分待沉积区域，该窄间距为喷口直径的0.4倍，约4mm。在沿垂直于相交线的走向上，采用喷枪顺次对各微分待沉积区域进行冷喷涂，形成无空洞的沉积层，如图4所示。
在本步骤中，冷喷涂的工艺参数：以高压氦气为动力，压力3.0MPa，喷涂粉料为7075铝合金粉，走枪速度为0.3m/s。
实施例3
本实施例提供一种采用垂直狭缝空洞的控制方法对飞机某承力梁产品(材料：7B04铝合金)的补强修复，包括如下步骤：
S1，提供加强片(高强度钢)和待喷涂样件7B04铝合金梁。
S2，将加强片相对于待喷涂样件的待喷涂表面垂直放置，形成加强片与待喷涂表面互相垂直贴合的直角区域和相交线。
S3，在沿相交线的方向上，将直角区域依次划分为多个窄间距的微分待沉积区域，该窄间距为喷口直径的0.2倍，约2mm。在沿垂直于相交线的走向上，采用喷枪顺次对各微分待沉积区域进行冷喷涂，冷喷涂的工艺参数：以高压氦气为动力，压力3.5MPa，喷涂粉料为7075铝合金粉，走枪速度为0.3m/s。形成无空洞的沉积层，如图5所示。
请结合图5，本实施例飞机承力梁冷喷涂原位增材补强修复中采用本申请提供的微分沉积方案优化冷喷涂路径，避免了冷喷涂增材体空洞缺陷，提升了修复后承力梁承载能力和可靠性。从图中可以清晰看出喷枪走枪路径垂直于承力梁喷涂增材平面和加强片的交线。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述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 (9)
1.一种冷喷涂垂直狭缝空洞的控制方法，其特征在于，采用微分沉积方式进行冷喷涂。
2.根据权利要求1所述的冷喷涂垂直狭缝空洞的控制方法，其特征在于，所述采用微分沉积方式进行冷喷涂包括如下步骤：
确认喷涂区域，由两互相贴合的垂直平面形成直角夹角区域，包括两个待喷涂表面互相垂直贴合的直角区域以及相交线；
在沿所述相交线的方向上，将直角夹角区域依次划分为多个窄间距的微分待沉积区域；
在沿垂直于所述相交线的走向上，采用喷枪顺次对各微分待沉积区域进行冷喷涂，形成无空洞的沉积层。
3.根据权利要求2所述的冷喷涂垂直狭缝空洞的控制方法，其特征在于，所述窄间距为为喷枪喷口直径的0.2～0.5倍。
4.根据权利要求3所述的冷喷涂垂直狭缝空洞的控制方法，其特征在于，所述窄间距为2mm～5mm。
5.根据权利要求2至4任一项所述的冷喷涂垂直狭缝空洞的控制方法，其特征在于，采用待喷涂样件的材质选自铜、铝合金、镁合金、钢中的至少一种。
6.根据权利要求2至4任一项所述的冷喷涂垂直狭缝空洞的控制方法，其特征在于，所述冷喷涂采用高压气体为动力。
7.根据权利要求2至4任一项所述的冷喷涂垂直狭缝空洞的控制方法，其特征在于，还包括在所述待喷涂样件表面形成沉积层的步骤。
8.采用权利要求1至7任一项所述的冷喷涂垂直狭缝空洞的控制方法制备而成的喷涂体。
9.根据权利要求8所述的喷涂体，其特征在于，所述喷涂体的喷涂样件表面和与至垂直的加强片具有均匀的沉积层。
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