CN112522696A - 一种用于汽车轮毂表面喷丸金属涂层的设备 - Google Patents

一种用于汽车轮毂表面喷丸金属涂层的设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种用于汽车轮毂表面喷丸金属涂层的设备，包括至少一个喷丸单元，喷丸单元包括喷丸舱、设置在喷丸舱上的喷丸机构以及设置在喷丸舱内的夹持机构，喷丸舱上设有轮毂入口和轮毂出口、内部构造有喷丸室，喷丸机构包括两个供料部、一喷射舱以及一喷头，每个供料部包括供料舱和出料组件，供料舱上设有物料入口和物料出口、内部构造有供料室，喷射舱上设有气体进口和喷射口、内部构造有与物料出口相连通的喷射流道，出料组件设置在供料舱上且其配置为将供料室内的物料经由物料出口输送至喷射流道内，喷头设置在喷射口上，夹持机构位于喷头的下方。本发明可对轮毂的表面缺陷进行修复，使物料更好的附着在轮毂表面形成高致密度涂层。

Description

一种用于汽车轮毂表面喷丸金属涂层的设备
技术领域
本发明涉及汽车轮毂表面处理技术领域，特别涉及一种用于汽车轮毂表面喷丸金属涂层的设备。
背景技术
近年来，随着铝合金制备制备技术的发展，高性能的铝合金轮毂已经逐步代替钢制轮毂进入市场。相较于钢制轮毂，铝合金轮毂强度高、密度小、散热性好，故其应用性更为广泛。但铝合金轮毂的耐腐蚀性相对较差且其硬度相对较低，因此不管是在加工生产还是在实际使用中，铝合金轮毂表面都不可避免的出现各种缺陷。因此针对其硬度与耐腐蚀性进行表面处理对于提高铝合金轮毂性能和寿命都十分重要。
对于铝合金轮毂的表面处理通常使用电镀的方式，电镀处理主要有喷镀、水电镀和真空镀。喷镀工艺成本较低，但其制备的涂层与轮毂之间的黏附能力较差，易产生涂层脱落现象，故涂层寿命较短。水电镀工艺制备的涂层粘附能力较喷镀好，但涂层脱落现象较为极端，易出现涂层整体脱落现象，且水电镀不可避免的会产生废水造成环境污染。真空镀制备的涂层粘附性最好且寿命长，也不会产生污染，但真空镀设备昂贵，受设备容积影响其出件数量少，故生产效率低，难以实现批量化生产一。同时真空镀对镀件原始表面质量要求较高，通常需要在真空镀之前额外对镀件表面进行修复。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种涂层复合效果更好、效率更高的、能获得高致密度涂层的用于汽车轮毂表面喷丸金属涂层的设备。
为此，本发明提供了一种用于汽车轮毂表面喷丸金属涂层的设备，包括至少一个喷丸单元，所述喷丸单元包括喷丸舱、设置在所述喷丸舱上的喷丸机构以及设置在所述喷丸舱内且用于夹持轮毂的夹持机构，所述喷丸舱上设有轮毂入口和轮毂出口、内部构造有喷丸室，所述喷丸机构包括两个供料部、一喷射舱以及一喷头，每个所述供料部包括供料舱和出料组件，所述供料舱上设有物料入口和物料出口、内部构造有供料室，所述喷射舱上设有气体进口和喷射口、内部构造有与所述物料出口相连通的喷射流道，所述出料组件设置在所述供料舱上且其配置为将所述供料室内的物料经由所述物料出口输送至所述喷射流道内，所述喷头设置在所述喷射口上，所述夹持机构位于所述喷头的下方。
上述技术方案中，优选的，喷丸单元设有两个，两个喷丸单元中的一个位于上游，另一个位于下游，两个喷丸单元之间设有用于将轮毂翻转180°的翻转机构。
上述技术方案中，优选的，喷丸舱的轮毂入口和轮毂出口处分别设有用于传输轮毂的传送机构。
上述技术方案中，优选的，夹持机构包括一对夹爪、一对液压缸以及一对电动滑轨，一对电动滑轨的轨道沿水平方向固定在喷丸舱内，一对液压缸相对布置在一对电动滑轨的滑块上，各个液压缸上安装相应夹爪。
上述技术方案中，优选的，喷丸舱的周侧壁为复合层结构，其内部填充有多孔隔音材料。
上述技术方案中，优选的，供料舱底部设有加热器和激振器，加热器配置为将供料舱的温度加热至350～500℃。
上述技术方案中，优选的，喷头包括多个固定喷丸嘴，多个固定喷丸嘴沿水平方向相互串联设置且通过一串联管路与喷射口相连通。
上述技术方案中，优选的，喷头包括一旋转喷丸嘴，旋转喷丸嘴以可转动方式安装在喷射舱的喷射口上。
上述技术方案中，优选的，喷丸单元还包括物料分离收集机构，物料分离收集机构包括覆盖在夹持机构下方的过滤网、支撑在过滤网上部且其两端部固定连接喷丸舱相对两侧壁的丸粒收集滑道、设置在过滤网下方的粉末收集盒，丸粒收集滑道倾斜于水平面向下延伸。
上述技术方案中，优选的，出料组件包括电机和螺旋绞龙杆，螺旋绞龙杆沿水平方向延伸且以可转动方式安装在供料室底部，其一端部穿过物料出口并延伸至喷射流道内，另一端部与电机传动连接。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
1.通过设置喷射流道，可将丸粒和金属粉末在喷射之前进行混合，利用保护气体，例如惰性气体注入喷射流道，将混合后的丸粒和金属粉末经由喷头喷出，在下方的夹持机构夹持的轮毂表面喷丸形成高致密度的金属涂层，相较于传统的电镀处理方式，有着复合效果更好、喷涂效率更高的优点。
2.基于喷丸效应，涂层材料可更好的附着在轮毂表面，提高其粘附性与致密度，同时可对轮毂的一些表面缺陷进行修复，最终形成满足预设性能的高致密度金属涂层。
3.通过在每个供料舱内设置出料组件，可单独控制物料(粉末或丸粒)的输出量，最终在喷头内借助加压惰性气体完成混合，可准确控制金属粉末与丸粒的成分比例，同时减少人工混合步骤，提高生产效率。
4.该设备在加工过程中对轮毂的表面质量要求不高，轮毂在加工过程中产生的一些表面缺陷并不会影响涂层在轮毂表面的复合效果，因此可省去在涂层制备之前对轮毂表面进行修复的措施和步骤，简化工艺流程。
附图说明
图1是本发明用于汽车轮毂表面喷丸金属涂层的设备的结构示意图(包含上下游设置的两个喷丸单元，分别用于喷丸汽车的轮辐面和轮辋面)；
图2是本发明的金属粉末供料部和喷射舱的结构示意图(丸粒的供料部与此结构相同)；
图3是本发明的喷头结构示意图(金属粉末与丸粒借助保护气体混合后喷射)；
图4是本发明的夹持机构以及喷头结构示意图(分别用于喷丸汽车的轮辐面和轮辋面)；
图5是本发明的喷丸舱内物料分离收集机构的结构示意图(剩余金属粉末与丸粒的分离和收集)；
其中附图说明如下：1000、设备；100、喷丸单元；1、喷丸舱；11、轮毂入口；12、轮毂出口；13、喷丸室；14、多孔隔音材料；2、喷丸机构；21、供料舱；211、物料入口；212、物料出口；213、供料室；214、加热器；215、激振器；22、喷射舱；221、气体进口；222、喷射口；223、喷射流道；23、出料组件；231、电机；232、螺旋绞龙杆；24、喷头；241、固定喷丸嘴；242、串联管路；243、旋转喷丸嘴；3、夹持机构；31、夹爪；32、液压缸；33、电动滑轨；4、翻转机构；5、传送机构；6、物料分离收集机构；61、过滤网；62、丸粒收集滑道；63、粉末收集盒。
具体实施方式
容易理解的是，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
在本说明书中提到的上、下、内、外、水平、顶、底、上游、下游等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。
喷丸处理(shot peening)是工厂广泛采用的一种表面强化工艺，即使用丸粒轰击工件表面并植入残余压应力，提升工件疲劳强度的冷加工工艺。广泛用于提高零件机械强度以及耐磨性、抗疲劳和耐腐蚀性等。喷丸处理的优点是设备简单、成本低廉，不受工件形状和位置限制，操作方便，喷丸的种类有钢丸、铸铁丸、玻璃丸、陶瓷丸等。此一节是现有技术的公知常识，旨在理解本发明，不做赘述。以下将结合图1至图5具体说明本发明的结构组成和工作原理。
如图1所示，一种用于汽车轮毂表面喷丸金属涂层的设备1000，它包括两个喷丸单元100，两个喷丸单元100中的一个位于上游，另一个位于下游，两个喷丸单元100之间设有用于将轮毂翻转180°的翻转机构4。其中上游的喷丸单元100用于对汽车轮毂的轮辐面进行喷丸金属涂层，下游的喷丸单元100用于对汽车轮毂的轮辋面进行喷丸金属涂层。作为翻转机构4的一个具体应用例子，翻转机构4可采用机械手。该设备工作过程分为喷丸轮辐面涂层、翻面、喷丸内轮辋面涂层，在汽车轮毂的轮辐面喷丸金属涂层以后，借助机械手将其夹持并翻转180°，以便后续对汽车轮毂的内轮辋面进行喷丸金属涂层。每一个工艺步骤单独分开，且在特定的位置与舱室内进行，以便针对不同的生产要求对设备做出生产调整，同时便于对每一个步骤的加工质量进行检查。
每个喷丸单元100包括喷丸舱1、设置在喷丸舱1上的喷丸机构2以及设置在喷丸舱1内且用于夹持轮毂的夹持机构3。
喷丸舱1上设有轮毂入口11和轮毂出口12、内部构造有喷丸室13。喷丸舱1的轮毂入口11和轮毂出口12处分别设有用于传输轮毂的传送机构5。作为传送机构5的一个具体应用例子，传送机构5可以采用现有技术中常用的传送带结构。例如，履带式传送带、辊轴式传送带、橡胶输送带等。从而可实现汽车轮毂的自动上、下料功能。设备使用机械手与传送带等自动化结构，在完成金属粉末与喷丸的分别加料后可实现自动化操作，以减少人力成本，提高劳动效率，提高生产速度。
由于混合颗粒在被喷射至轮毂表面时会产生冲击噪音，为解决噪音问题，结合图5所示，喷丸舱1的周侧壁为复合层结构，其内部填充有多孔隔音材料14。
如图2、图3所示，喷丸机构2包括两个供料部、一喷射舱22以及喷头24。每个供料部包括供料舱21和出料组件23，供料舱21上设有物料入口211和物料出口212、内部构造有供料室213，喷射舱22上设有气体进口221和喷射口222、内部构造有与物料出口212相连通的喷射流道223，出料组件23设置在供料舱21上且其配置为将供料室213内的物料经由物料出口212输送至喷射流道223内，喷头24设置在喷射口222上。需要说明的是，图2仅示出金属粉末的供料舱与喷射舱的结构示意图，而丸粒的供料舱与金属粉末的供料舱的结构是一样的，因此省略。换言之，金属粉末和丸粒的供料是相互独立的，可通过各自的出料组件23来控制相应物料的输出量。
具体的，供料舱21底部设有加热器214和激振器215，加热器214配置为将供料舱21的温度加热至350～500℃。加热器214可选用现有技术中已知的电加热器，激振器214产生的振动便于出料。
出料组件23包括电机231和螺旋绞龙杆232，螺旋绞龙杆232沿水平方向延伸且以可转动方式安装在供料室213底部，其一端部穿过物料出口212并延伸至喷射流道223内，另一端部与电机231传动连接。可通过控制螺旋绞龙杆的转动速度来控制相应物料的输出量。金属粉末与丸粒的供给速度均为35～55g/min。
选用不锈钢丸粒与金属粉末，其中丸粒含量为30～50％vol，丸粒颗粒直径为150～300μm，而金属粉末颗粒直径为15～100μm。将丸粒与金属粉末分别加注至各自供料舱21的供料室213中，由加热器214分别加热至350～500℃后，再经螺旋蛟龙杆输送至喷射流道中，最后经惰性气体(可选用N2)混合并喷射在轮毂表面。使用惰性气体作为加速气体与保护气体，加注气压为6.0～8.0Mpa，喷射气压为2.0～2.5Mpa。在将金属粉末与不锈钢丸粒混合前需将其分别加热到350～500℃，使得其在混合喷射时保持温度为300～400℃，以便增加合金与轮毂表面的粘附程度，使涂层与轮毂的结合更牢固，同时在丸粒撞击时引起的喷丸效应可使得金属粉末在形成涂层的过程中实现致密化。最终在汽车轮毂表面形成的涂层厚度为60～100μm，致密度≥99.5％。
设备使用不锈钢小球作为丸粒，借助保护气体与金属粉末均匀混合后喷射至汽车轮毂的待加工表面，降低在达到同等涂层致密程度所需的加热温度与喷射压力，同时基于喷丸效应可提高金属涂层的粘附性与致密度。可控制金属粉末与不锈钢丸粒的成分比例，同时减少人工混合步骤，提高生产效率。
再结合图1所示，需要说明的是，上述喷丸机构还可包括粉末储料部、丸粒储料部以及保护气体供气部。粉末储料部可以采用能储存金属粉末的容器，丸粒储料部可采用能储存喷丸用丸粒的容器，供气部可选用常用惰性气体气瓶，例如氮气瓶等。粉末储料部和丸粒储料部可分别与各自的供料舱的物料入口相连通，而供气部可通过一部分分支管路分别与粉末储料部和丸粒储料部相连通，从而利用气体的压力将物料(金属粉末或丸粒)加注至对应的供料舱内，从而实现自动加注物料。
如图1、图4所示，夹持机构3位于喷头24的下方。夹持机构3包括一对夹爪31、一对液压缸32以及一对电动滑轨33，一对电动滑轨33的轨道沿水平方向固定在喷丸舱1内，一对液压缸32相对布置在一对电动滑轨33的滑块上，各个液压缸32上安装相应夹爪31。作为夹爪31的一个具体应用例子，夹爪31可以是V型块的结构，由液压缸32提供夹紧力。在电动滑轨33的带动下可使轮毂悬空沿水平直线移动，以保证轮毂在受到混合颗粒喷射时，多余的混合颗粒能顺利的从轮毂下方掉落。单个喷头距离轮毂待加工表面的距离为25～115mm。轮毂待加工表面相对于喷头的移动速度为80～110mm/min。
在上游的喷丸单元100中，喷头24包括多个固定喷丸嘴241，多个固定喷丸嘴241沿水平方向相互串联设置且通过一串联管路242与喷射口222相连通。
在下游的喷丸单元100中，喷头24包括一旋转喷丸嘴243，旋转喷丸嘴243以可转动方式安装在喷射舱22的喷射口222上。旋转喷头转动角度为15～45°。
如图1、图5所示，喷丸单元100还包括物料分离收集机构6，物料分离收集机构6包括覆盖在夹持机构3下方的过滤网61、支撑在过滤网61上部且其两端部固定连接喷丸舱1相对两侧壁的丸粒收集滑道62、设置在过滤网61下方的粉末收集盒63，丸粒收集滑道62倾斜于水平面向下延伸。
从而，多余的混合颗粒脱离轮毂表面时，首先接触到过滤网，粒径小于过滤网目数的金属粉末颗粒将掉落至下方的粉末收集盒中，粒径较大的丸粒被阻隔至过滤网上方，并沿着丸粒收集滑道达到舱室壁面的出口被回收利用。
为避免粉尘扩散污染，在喷丸舱的舱室壁面上有用于收集丸粒的开口、取出多余金属粉末的开口以及传送轮毂的开口，在各开口处设置橡胶挡片。
该设备在加工过程中对轮毂的表面质量要求不高，轮毂在加工过程中产生的一些表面缺陷并不会影响金属涂层的制备工艺过程，相反的，涂层形成的过程可额外地修复上述的一些表面缺陷，因此可省去在涂层制备之前部分针对涂层制备工艺与轮毂表面修复而预设的表面处理工序及相关设备。
该涂层制备方法在制备过程中不会产生废水或有害气体，在封闭的隔音舱室内也不会产生粉尘和噪音。未形成涂层的金属粉末以及不锈钢丸粒将脱离轮毂表面，最终被回收、分离和反复利用，因此整个制备过程不会产生任何污染物，生产过程绿色环保。
本申请的技术范围不仅仅局限于上述说明书中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本申请技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于汽车轮毂表面喷丸金属涂层的设备，其特征在于：包括至少一个喷丸单元(100)，所述喷丸单元(100)包括喷丸舱(1)、设置在所述喷丸舱(1)上的喷丸机构(2)以及设置在所述喷丸舱(1)内且用于夹持轮毂的夹持机构(3)，所述喷丸舱(1)上设有轮毂入口(11)和轮毂出口(12)、内部构造有喷丸室(13)，所述喷丸机构(2)包括两个供料部、一喷射舱(22)以及一喷头(24)，每个所述供料部包括供料舱(21)和出料组件(23)，所述供料舱(21)上设有物料入口(211)和物料出口(212)、内部构造有供料室(213)，所述喷射舱(22)上设有气体进口(221)和喷射口(222)、内部构造有与所述物料出口(212)相连通的喷射流道(223)，所述出料组件(23)设置在所述供料舱(21)上且其配置为将所述供料室(213)内的物料经由所述物料出口(212)输送至所述喷射流道(223)内，所述喷头(24)设置在所述喷射口(222)上，所述夹持机构(3)位于所述喷头(24)的下方。
2.根据权利要求1所述的用于汽车轮毂表面喷丸金属涂层的设备，其特征在于：所述喷丸单元(100)设有两个，两个所述喷丸单元(100)中的一个位于上游，另一个位于下游，两个所述喷丸单元(100)之间设有用于将轮毂翻转180°的翻转机构(4)。
3.根据权利要求1所述的用于汽车轮毂表面喷丸金属涂层的设备，其特征在于：所述喷丸舱(1)的轮毂入口(11)和轮毂出口(12)处分别设有用于传输轮毂的传送机构(5)。
4.根据权利要求1所述的用于汽车轮毂表面喷丸金属涂层的设备，其特征在于：所述夹持机构(3)包括一对夹爪(31)、一对液压缸(32)以及一对电动滑轨(33)，一对所述电动滑轨(33)的轨道沿水平方向固定在所述喷丸舱(1)内，一对所述液压缸(32)相对布置在一对所述电动滑轨(33)的滑块上，各个所述液压缸(32)上安装相应所述夹爪(31)。
5.根据权利要求1所述的用于汽车轮毂表面喷丸金属涂层的设备，其特征在于：所述喷丸舱(1)的周侧壁为复合层结构，其内部填充有多孔隔音材料(14)。
6.根据权利要求1所述的用于汽车轮毂表面喷丸金属涂层的设备，其特征在于：所述供料舱(21)底部设有加热器(214)和激振器(215)，所述加热器(214)配置为将所述供料舱(21)的温度加热至350～500℃。
7.根据权利要求1所述的用于汽车轮毂表面喷丸金属涂层的设备，其特征在于：所述喷头(24)包括多个固定喷丸嘴(241)，多个所述固定喷丸嘴(241)沿水平方向相互串联设置且通过一串联管路(242)与所述喷射口(222)相连通。
8.根据权利要求1所述的用于汽车轮毂表面喷丸金属涂层的设备，其特征在于：所述喷头(24)包括一旋转喷丸嘴(243)，所述旋转喷丸嘴(243)以可转动方式安装在所述喷射舱(22)的喷射口(222)上。
9.根据权利要求1所述的用于汽车轮毂表面喷丸金属涂层的设备，其特征在于：所述喷丸单元(100)还包括物料分离收集机构(6)，所述物料分离收集机构(6)包括覆盖在所述夹持机构(3)下方的过滤网(61)、支撑在所述过滤网(61)上部且其两端部固定连接所述喷丸舱(1)相对两侧壁的丸粒收集滑道(62)、设置在所述过滤网(61)下方的粉末收集盒(63)，所述丸粒收集滑道(62)倾斜于水平面向下延伸。
10.根据权利要求1所述的用于汽车轮毂表面喷丸金属涂层的设备，其特征在于：所述出料组件(23)包括电机(231)和螺旋绞龙杆(232)，所述螺旋绞龙杆(232)沿水平方向延伸且以可转动方式安装在所述供料室(213)底部，其一端部穿过所述物料出口(212)并延伸至所述喷射流道(223)内，另一端部与所述电机(231)传动连接。
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