CN115341165B - 一种粉末涂料熔射热喷涂设备系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种粉末涂料熔射热喷涂设备系统，包括:表面处理模块、工件预热模块、熔射热喷涂模块和封孔处理模块，所述粉末涂料熔射热喷涂设备系统还包括：能够在熔射热喷涂前脱出粉末涂料中的氧气的涂料脱氧模块。通过本方案在完成粉末涂料熔射热喷涂的同时，可有效避免涂料在熔射热喷涂过程中被加热氧化，进而可以提高熔射热喷涂涂层的性能与质量。此外，本方案提供的粉末涂料熔射热喷涂设备系统，特别适用于高分子树脂粉末涂料熔射热喷涂的自动化控制，可有效降低喷涂作业的劳动强度，减少环境污染与人员健康危害。

Description

一种粉末涂料熔射热喷涂设备系统
技术领域
本发明涉及粉末喷涂加工技术领域，特别涉及一种粉末涂料熔射热喷涂设备系统。
背景技术
粉末涂料熔射热喷涂是利用火焰或等离子体等高温热源将粉末涂料加热熔融，再以压缩气体吹送附着到工件表面，冷却凝结后在工件表面形成涂层的涂装技术。通常粉末涂料熔射热喷涂的工艺流程包括：表面前处理、工件预热、熔射热喷涂、封孔处理、机械加工。其中，在熔射热喷涂过程中，通常利用乙炔、丙烷、天然气等可燃气体与氧气预混燃烧形成的火焰、或者高频电场使气体感应放电产生的等离子体作为热源，利用压缩空气将粉末涂料吹送穿过火焰或者等离子体热源，快速加热粉末涂料使其熔融形成微小的熔滴，进而喷射到被喷涂工件表面，喷涂完毕、待工件冷却后凝固形成涂层。
虽然粉末涂料熔射热喷涂技术存在一系列优点，包括：
1、没有挥发性溶剂、绿色环保；
2、容易获得的厚型喷涂涂层；
3、适用于大型工件、便于室外涂装作业。
但是，现有的粉末涂料熔射热喷涂工艺还存在一些不足，包括：
1、熔射热喷涂过程通常会因为混有氧气，容易导致涂层被氧化而性能下降，涂装效果差；
2、在表面前处理过程中，通常包括去油、打砂、清洗、磷化、烘干等程序，工艺繁琐、粉尘污水产生量大，污染环境、劳动强度很大；
3、工件预热和封孔处理过程，通常采用高温烘箱或窑炉加热，不仅能耗高、效率低，而且应用范围受到烘箱或窑炉尺寸限制。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种粉末涂料熔射热喷涂设备系统，在完成粉末涂料熔射热喷涂的同时，可有效避免涂料在熔射热喷涂过程中被加热氧化，进而可以提高熔射热喷涂涂层的性能与质量。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种粉末涂料熔射热喷涂设备系统，包括:表面处理模块、工件预热模块、熔射热喷涂模块和封孔处理模块，还包括：
能够在熔射热喷涂前脱出粉末涂料中的氧气的涂料脱氧模块。
优选地，所述涂料脱氧模块包括气体置换组件；
所述气体置换组件包括：气体置换罐、真空机组、过滤组件、惰性气体储罐和氧含量测定仪；
所述气体置换罐的补料口用于装入粉末涂料，置换口分别与所述真空机组的进气口和所述惰性气体储罐的第一出气口连接；所述过滤组件设置于所述气体置换罐内，且与所述气体置换罐的置换口连通；所述氧含量测定仪设置于所述气体置换罐内。
优选地，所述涂料脱氧模块还包括涂料流化组件；
所述涂料流化组件包括出料螺杆和粉末流化罐；
所述出料螺杆的进料口与所述气体置换罐的出料口连接，出料口与所述粉末流化罐的进料口连接；所述粉末流化罐的进气口与所述惰性气体储罐的第二出气口连接，出料口用于与所述熔射热喷涂模块的进料口连接。
优选地，所述熔射热喷涂模块包括电感热熔模块；
所述电感热熔模块包括：防护壳、电感加热电源、隔热筒、测温仪和设置于所述防护壳内的电感线圈与粉末加热管；
所述粉末加热管的入口与所述粉末流化罐的出料口连接，且其内部设有微通道阵列；所述电感线圈缠绕于所述粉末加热管的外侧，且与所述电感加热电源电连接；所述隔热筒的第一部分套设在所述电感线圈与所述粉末加热管之间，第二部分穿出所述防护壳外；所述测温仪设置于所述隔热筒的第二部分内。
优选地，所述熔射热喷涂模块还包括静电加速模块；
所述静电加速模块包括：静电发生器和静电加速喷头；
所述静电加速喷头设置于所述隔热筒第二部分的端口，且与所述静电发生器电连接，所述静电加速喷头具有金属百叶窗结构。
优选地，所述隔热筒第二部分的轴线与所述静电加速喷头的轴线相交，且所述隔热筒第二部分端口的外壁开设有激光穿过孔；
所述熔射热喷涂模块还包括激光细化模块；
所述激光细化模块包括：激光光源组件和激光导向筒；
所述激光导向筒的第一端与所述激光光源组件的照射端连接，第二端与所述激光穿过孔连接，且所述激光光源组件的照射端、所述激光穿过孔与所述静电加速喷头共线。
优选地，所述激光光源组件包括第一激光光纤、激光调节组件和石英防尘组件；
所述第一激光光纤与所述激光调节组件电连接；所述激光调节组件的照射端与所述激光导向筒的第一端连接，且所述石英防尘组件设置于所述激光调节组件的照射端；所述激光导向筒内部设有环形内腔，且其外壁开设有连通于所述环形内腔的进气孔，内壁开设有连通于所述环形内腔的导流孔；
所述熔射热喷涂模块还包括气体防尘组件；
所述气体防尘组件包括惰性气体加热组件；所述惰性气体加热组件的进气口用于通入惰性气体，出气口与所述激光导向筒的进气孔连接。
优选地，所述表面处理模块包括激光清洗模块；
所述激光清洗模块包括激光光源主机、第二激光光纤、清洗枪组件、第二运动组件和摄录检测组件；
所述摄录检测组件包括摄像镜头；所述清洗枪组件设置于所述第二运动组件的活动端，且通过所述第二激光光纤与所述激光光源主机电连接，所述清洗枪组件设有激光发射镜头；所述摄像镜头设置于所述清洗枪组件，且与所述激光发射镜头相邻分布；所述激光光源主机、所述第二运动组件和所述摄像镜头均用于与计算机通讯连接。
优选地，所述激光清洗模块还包括防尘组件；
所述防尘组件包括防尘吹气主体和压缩气体源；
所述防尘吹气主体设置于所述清洗枪组件，且围绕所述激光发射镜头和所述摄像镜头分布，所述防尘吹气主体设有防尘导流孔；所述压缩气体源的出气口与所述防尘吹气主体的进气口连接。
优选地，所述工件预热模块包括工件承载组件、工件加热组件、温度检测组件和温度控制组件；
所述工件承载组件用于放置工件；
所述工件加热组件用于对放置于所述工件承载组件的所述工件加热；所述温度检测组件用于检测所述工件的加热温度；所述温度检测组件和所述工件加热组件均与所述温度控制组件通讯连接。
从上述的技术方案可以看出，本发明提供的粉末涂料熔射热喷涂设备系统，在完成粉末涂料熔射热喷涂的同时，可有效避免涂料在熔射热喷涂过程中被加热氧化，进而可以提高熔射热喷涂涂层的性能与质量。此外，本方案提供的粉末涂料熔射热喷涂设备系统，特别适用于高分子树脂粉末涂料熔射热喷涂的自动化控制，可有效降低喷涂作业的劳动强度，减少环境污染与人员健康危害。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的粉末涂料熔射热喷涂设备系统示意图；
图2为本发明实施例提供的激光清洗模块结构示意图；
图3为本发明实施例提供的粉尘收集模块结构示意图；
图4为本发明实施例提供的工件预热模块结构示意图；
图5为本发明实施例提供的涂料脱氧模块结构示意图；
图6为本发明实施例提供的电感热熔模块结构示意图；
图7为本发明实施例提供的静电加速模块结构示意图；
图8为本发明实施例提供的激光细化模块结构示意图；
图9为本发明实施例提供的流平封孔模块结构示意图；
图10为本发明实施例提供的激光清洗模块、电感热熔模块、静电加速模块及激光细化模块集成组件结构示意图；
图11为本发明实施例提供的粉末加热管结构示意图；
图12为本发明实施例提供的粉末加热管纵剖面示意图；
图13为本发明实施例提供的粉末加热管横截面示意图。
其中，1为激光清洗模块，1-1为激光光源主机，1-2为第二激光光纤，1-3为清洗枪组件，1-4为激光发射镜头，1-5为第二运动组件，1-6为摄像镜头，1-7为信号线，1-8为计算机，1-9为防尘吹气主体，1-10为惰性气体气源，1-11为输气管，1-12为防尘导流孔；
2为粉尘收集模块，2-1为空气压缩机，2-2为压缩空气储罐，2-3为压缩空气输气管，2-4为第一运动组件，2-5为压缩气体吹扫枪，2-6为粉尘收集组件，2-7为尾气传输管，2-8为粉尘处理组件，2-9为有毒有害气体净化组件，2-10为抽气设备；
3为工件预热模块，3-1为工件承载组件，3-2为工件，3-3为工件加热组件，3-4为信号线，3-5为红外测温仪，3-6为计算机，3-7为温度控制器，3-8为加热导线；
4为涂料脱氧模块，4-1为补料口，4-2为气体置换罐，4-3为真空机组，4-4为过滤组件，4-5为惰性气体气源，4-6为惰性气体储罐，4-7为惰性气体输气管，4-8为氧含量测定仪，4-9为出料螺杆，4-10为粉末流化罐，4-11为粉末流化输气管，4-12为流化粉末输送管；
5为电感热熔模块，5-1为散热孔，5-2为电感加热电源，5-3为电感线圈，5-4为粉末加热管，5-5为测温仪，5-6为隔热筒，5-7为石英衬管，5-8为降温风扇，5-9为防护壳；
6为静电加速模块，6-1为静电发生器，6-2为连接导线，6-3为静电加速喷头，6-4为涂料熔滴，6-5为静电加速喷头放大侧视结构，6-6为静电加速喷头放大正视结构；
7为激光细化模块，7-1为第一激光光纤，7-2为激光调节组件，7-3为石英防尘组件，7-4为激光导向筒，7-5为电感热熔组件，7-6为惰性气体输送管，7-7为惰性气体加热组件；
8为流平封孔模块，8-1为气体辅助组件，8-2为第三运动组件；
9-1为表面摄录组件，9-2为压缩气体输送管，9-3为激光清洗组件，9-4为防尘组件，9-5为激光光纤，9-6为激光光路转换器，9-7为第一激光反射镜，9-8为第二激光反射镜，9-9为激光细化组件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供的粉末涂料熔射热喷涂设备系统，如图1所示，包括:表面处理模块、工件预热模块、熔射热喷涂模块和封孔处理模块，所述粉末涂料熔射热喷涂设备系统还包括：
能够在熔射热喷涂前脱出粉末涂料中的氧气的涂料脱氧模块4。
需要说明的是，本方案的涂料脱氧模块4，可用于在熔射热喷涂过程前脱出粉末涂料中的氧气和空气，以便于实现脱除体系中氧气的目的。
从上述的技术方案可以看出，本发明实施例提供的粉末涂料熔射热喷涂设备系统，在完成粉末涂料熔射热喷涂的同时，可有效避免涂料在熔射热喷涂过程中被加热氧化，进而可以提高熔射热喷涂涂层的性能与质量。此外，本方案提供的粉末涂料熔射热喷涂设备系统，特别适用于高分子树脂粉末涂料熔射热喷涂的自动化控制，可有效降低喷涂作业的劳动强度，减少环境污染与人员健康危害。
在本方案中，涂料脱氧模块4包括气体置换组件；
如图5所示，气体置换组件包括：气体置换罐4-2、真空机组4-3、过滤组件4-4、惰性气体储罐4-6和氧含量测定仪4-8；
气体置换罐4-2的补料口4-1用于装入粉末涂料，置换口分别与真空机组4-3的进气口和惰性气体储罐4-6的第一出气口连接；过滤组件4-4设置于气体置换罐4-2内，且与气体置换罐4-2的置换口连通；氧含量测定仪4-8设置于气体置换罐4-2内。
在本实施例中，如图5所示，气体置换组件还包括惰性气体气源4-5，惰性气体气源4-5的出气口与惰性气体储罐4-6的进气口连接。此外，气体置换组件的工作原理为：
首先将粉末涂料从补料口4-1装入气体置换罐4-2内，封闭好气体置换罐4-2的补料口4-1和出料阀门后，开启真空机组4-3抽空气体置换罐4-2中的空气，在抽气过程中，过滤组件4-4会阻隔因气流扰动产生的粉末涂料扬尘，避免进入真空机组4-3，造成涂料损失和真空机组4-3设备损坏。待气体置换罐4-2中气压低于500Pa，关闭真空机组4-3，将惰性气体气源4-5（优选为制氮机组）制备后储存于惰性气体储罐4-6中的惰性气体经过惰性气体输气管4-7充入气体置换罐4-2中。惰性气体充入气体置换罐4-2的过程中，能够对过滤组件4-4进行吹扫，使得抽真空过程中吸附于过滤组件4-4上的粉末完成脱附，从而避免过滤组件的堵塞。通过反复抽换气，直至氧含量测定仪4-8的测定值达到工艺要求的含氧量标准为止。也就是说，本方案的涂料脱氧模块4以惰性保护气体进行置换的方式，从而实现粉末涂料中氧气的脱出。
具体地，如图5所示，涂料脱氧模块4还包括涂料流化组件；
涂料流化组件包括出料螺杆4-9和粉末流化罐4-10；
出料螺杆4-9的进料口与气体置换罐4-2的出料口连接，出料口与粉末流化罐4-10的进料口连接；粉末流化罐4-10的进气口与惰性气体储罐4-6的第二出气口连接，出料口用于与熔射热喷涂模块的进料口连接。其中，涂料流化组件的工作原理为：
利用出料螺杆4-9将经过脱氧处理的粉末涂料，以一定的速率转入粉末流化罐4-10内，在粉末流化输气管4-11输送的惰性气体吹扫下以实现粉末涂料的流化，进而被吹送进入流化粉末输送管4-12。也就是说，本方案通过涂料流化组件，可实现脱氧后粉末涂料的流化，从而以便于为熔射热喷涂提供流化粉末涂料以及惰性气体。
进一步地，如图1所示，熔射热喷涂模块包括电感热熔模块5；
如图6所示，电感热熔模块5包括：防护壳5-9、电感加热电源5-2、隔热筒5-6、测温仪5-5和设置于防护壳5-9内的电感线圈5-3与粉末加热管5-4；
粉末加热管5-4的入口与粉末流化罐4-10的出料口连接，且其内部设有微通道阵列，其结构可参照图11至图13所示，其中，粉末加热管5-4为内部具有微管道阵列的铁磁性金属管；电感线圈5-3缠绕于粉末加热管5-4的外侧，且与电感加热电源5-2电连接，其中，粉末加热管5-4在高频变换的感应电磁场中能够产生高温，进而加热被惰性气体吹扫进入粉末加热管5-4内部微管道中的粉末涂料，使得粉末熔融形成液滴；隔热筒5-6的第一部分套设在电感线圈5-3与粉末加热管5-4之间，第二部分穿出防护壳5-9外；测温仪5-5设置于隔热筒5-6的第二部分内。
在本实施例中，如图6所示，电感热熔模块包含：电感加热组件、控温组件以及隔热组件。其中，电感加热组件包括电感加热电源5-2、电感线圈5-3和粉末加热管5-4；控温组件包括测温仪5-5、降温风扇5-8、防护壳5-9和散热孔5-1；其中，降温风扇5-8设置于防护壳5-9内，且位于粉末加热管5-4的上方；隔热组件包括隔热筒5-6和石英衬管5-7；其中，石英衬管5-7连接在流化粉末输送管4-12与粉末加热管5-4之间。此外，电感热熔模块的工作原理为：
首先利用不含粉末涂料的惰性气体，通过流化粉末输送管4-12吹扫电感加热系统的内部，调整电感加热电源5-2的设置参数，控制电感线圈5-3的加热功率对具有微通道阵列的粉末加热管5-4进行预热处理，待测温仪5-5显示达到热喷涂工艺所需温度时，则可通入流化粉末涂料，粉末涂料在粉末加热管5-4的微通道阵列中被加热熔融、形成熔滴后喷出。隔热筒5-6用于阻隔粉末加热管5-4与电感线圈5-3及其他组件之间的热传递、避免电感线圈5-3过热损坏，石英衬管5-7用于降低粉末加热管5-4与流化粉末输送管4-12之间的热传递，避免粉末涂料在流化粉末输送管的管壁除熔融粘结。降温风扇5-8、防护壳5-9和散热孔5-1，则可以为电感线圈5-3、粉末加热管5-4、测温仪5-5和石英衬管5-7等组件及其连接线路散热降温。也就是说，本方案的电感热熔模块，用于实现粉末涂料的熔射加热，而且是在惰性气体氛围中加热粉末涂料，使其熔融形成熔滴。
再进一步地，如图1所示，熔射热喷涂模块还包括静电加速模块6；
如图7所示，静电加速模块6包括：静电发生器6-1和静电加速喷头6-3；
静电加速喷头6-3设置于隔热筒5-6第二部分的端口，且与静电发生器6-1电连接，静电加速喷头6-3具有金属百叶窗结构。
在本实施例中，如图7所示，静电加速模块包括：静电发生组件以及静电加速喷头组件。其中，静电发生组件包括静电发生器6-1和连接导线6-2；静电加速喷头组件为具有金属百叶窗结构的静电加速喷头6-3；其中，静电加速喷头6-3通过连接导线6-2与静电发生器6-1电连接。此外，静电加速模块的工作原理为：
首先静电发生器6-1将设定满足工艺要求的静电电压，通过连接导线6-2传输给静电加速喷头6-3，粉末涂料经过粉末加热管后形成的涂料熔滴6-4，在惰性气体的推动下喷射至静电加速喷头6-3金属百叶窗结构的表面，再带上相应的电荷以后，被惰性气体的气流喷出，使得向工件表面运动。静电加速喷头6-3具有的百叶窗结构如图7所示，并优选采用圆盘形设计。也就是说，本方案的静电加速模块，一方面用于给涂料熔滴施加静电，以维持熔滴的独立与稳定性，避免熔滴在接触工件表面之前聚集熔合，另一方面在熔射喷头与被喷涂工件表面之间形成电场，加快熔滴喷射速度。
为了进一步优化上述技术方案，如图8所示，隔热筒5-6第二部分的轴线与静电加速喷头6-3的轴线相交，且隔热筒5-6第二部分端口的外壁开设有激光穿过孔；
如图1所示，熔射热喷涂模块还包括激光细化模块7；
如图8所示，激光细化模块7包括：激光光源组件和激光导向筒7-4；
激光导向筒7-4的第一端与激光光源组件的照射端连接，第二端与激光穿过孔连接，且激光光源组件的照射端、激光穿过孔与静电加速喷头6-3共线。
具体地，激光光源组件包括第一激光光纤7-1、激光调节组件7-2和石英防尘组件7-3；
第一激光光纤7-1与激光调节组件7-2电连接；激光调节组件7-2的照射端与激光导向筒7-4的第一端连接，且石英防尘组件7-3设置于激光调节组件7-2的照射端；激光导向筒7-4内部设有环形内腔，且其外壁开设有连通于环形内腔的进气孔，内壁开设有连通于环形内腔的导流孔；
熔射热喷涂模块还包括气体防尘组件；
气体防尘组件包括惰性气体加热组件7-7；惰性气体加热组件7-7的进气口用于通入惰性气体，出气口与激光导向筒7-4的进气孔连接。
在本实施例中，如图8所示，激光细化模块包含：激光光源组件和气体防尘组件。其中，激光光源组件包括第一激光光纤7-1、激光调节组件7-2和石英防尘组件7-3；气体防尘组件包括惰性气体输送管7-6、惰性气体加热组件7-7和激光导向筒7-4；其中，惰性气体输送管7-6与惰性气体加热组件7-7的进气口连接。此外，激光细化模块的工作原理为：
首先利用第一激光光纤7-1将预设功率、频率以及特定波长的激光导入激光调节组件7-2，经过激光调节组件7-2调控的激光光束，再穿过石英防尘组件7-3后照射在静电加速喷头6-3的百叶窗式叶片上，当粉末涂料经过电感热熔组件7-5加热熔融、形成的涂料熔滴喷射在静电加速喷头6-3表面，会被激光照射进而形成等离子体效应，从而使得涂料熔滴劈裂，可实现涂料熔滴的进一步细化。另外，本方案通过控制激光光源的功率、频率以及波长等参数，即可实现对涂料熔滴尺寸的调控，从而控制熔射热喷涂效果。在激光照射过程中，为防止涂料熔滴在气流作用下、逆流而上喷溅至激光调节组件镜头表面，本方案设置了石英防尘组件7-3，保护镜头及其内部光学原件；同时还设置了气体防尘组件，惰性气体由惰性气体输送管7-6送至惰性气体加热组件7-7，经加热至预设温度后进入激光导向筒7-4，气流从导流孔喷出以吹扫石英防尘组件7-3表面的同时，形成吹向静电加速喷头6-3的气流，避免涂料熔滴逆流而上，污染激光镜头。也就是说，本方案的激光细化模块，用于实现辐射劈裂涂料熔滴，可进一步降低熔滴的尺寸，以便于实现控制喷涂效果。
在本方案中，如图1所示，表面处理模块包括激光清洗模块1；
如图2所示，激光清洗模块1包括激光光源主机1-1、第二激光光纤1-2、清洗枪组件1-3、第二运动组件1-5和摄录检测组件；
摄录检测组件包括摄像镜头1-6；清洗枪组件1-3设置于第二运动组件1-5的活动端，且通过第二激光光纤1-2与激光光源主机1-1电连接，清洗枪组件1-3设有激光发射镜头1-4；摄像镜头1-6设置于清洗枪组件1-3，且与激光发射镜头1-4相邻分布；激光光源主机1-1、第二运动组件1-5和摄像镜头1-6均用于与计算机1-8通讯连接。作为优选，本方案所有运动组件可选用机械手。
进一步地，如图2所示，激光清洗模块1还包括防尘组件；
防尘组件包括防尘吹气主1-9和压缩气体源1-10；
防尘吹气主体1-9设置于清洗枪组件1-3，且围绕激光发射镜头1-4和摄像镜头1-6分布，防尘吹气主体1-9设有防尘导流孔1-1，其中，防尘导流孔1-1的数量为多个，且围绕激光发射镜头1-4和摄像镜头1-6分布；压缩气体源1-10的出气口与防尘吹气主体1-9的进气口连接。
在本实施例中，如图2所示，激光清洗模块包含：激光光源组件、清洗枪组件、第二运动组件1-5、摄录检测组件和防尘组件。此外，激光清洗模块的工作原理为：
激光光源主机1-1产生的激光，经过第二激光光纤1-2传导至清洗枪组件1-3，再经过激光发射镜头1-4辐照工件表面。第二运动组件1-5用于自动控制激光清洗枪在工件表面的扫描路径。为了控制激光清洗工艺的质量标准，本激光清洗模块中集成有摄录检测组件，包括摄像镜头1-6和信号线1-7，摄像镜头1-6用于采集工件表面的图像，信号线1-7用于将摄像镜头1-6采集到的图像信号数据传送到计算机1-8。此外，计算机1-8还可以程序化控制激光光源主机1-1和第二运动组件1-5，程序化控制激光功率、激光频率、激光通量以及局部激光照射的驻留时间等参数。也就是说，本方案的激光清洗模块一方面利用脉冲激光清除被喷涂工件的表面油污、锈蚀以及其他污染物，实现工件表面的清洁处理；另一方面可控烧蚀工件表面，在工件表面形成适当的粗糙度，提高喷涂涂层的结合力。
另外，针对激光清洗过程中产生的粉尘，容易喷溅污染激光发射镜头1-4和摄像镜头1-6，造成激光发射镜头积热灼伤、影响摄像镜头的成像效果等实际问题。为此，本激光清洗模块中集成了防尘组件。利用压缩气体源1-10通过压缩气体输气管1-11为防尘吹起主体供气，压缩气体通过防尘吹起主体1-9上环形分布设置的防尘导流孔1-12可控喷出，以便于吹扫激光发射镜头1-4和摄像镜头1-6，从而防止粉尘聚集吸附。此外，本发明设计将压缩空气先通过清洗枪组件1-3的腔体，然后再进入防尘组件，还可以实现对清洗枪组件1-3中内部构件的降温、散热功能。
换言之，本方案的激光清洗模块，一方面用于清除被喷涂工件的表面油污、锈蚀以及其他污染物，另一方面通过程序化控制激光通量以及局部激光照射的驻留时间，可控烧蚀工件表面，形成适当的粗糙度，提高涂层的结合力，从而有助于实现表面前处理的高效节能。
除此之外，如图1所示，本方案的粉末涂料熔射热喷涂设备系统还包括粉尘收集模块，用于收集激光清洗模块运行过程中产生的粉尘和被污染的气体，并优选为配置有毒、有害气体吸收与净化装置。
在本实施例中，如图3所示，粉尘收集模块包含：吹扫组件、粉尘收集组件、粉尘处理组件，并优选配置有毒有害气体吸收与净化组件。其中，吹扫组件由空气压缩机2-1、压缩空气储罐2-2、压缩空气输气管2-3、第一运动组件2-4以及压缩气体吹扫枪2-5组成。此外，粉尘收集模块的工作原理为：
压缩气体吹扫枪2-5在第一运动组件2-4的带动下，可控吹扫激光清洗组件的清洗区域、使粉尘从工件表面脱离形成带有粉尘的尾气；带有粉尘和有毒气体的尾气，被带有格栅状筛板的漏斗型粉尘收集组件2-6收集后，经过尾气传输管2-7进入粉尘处理组件2-8进行过滤除尘，随后再进入有毒有害气体净化组件2-9，先后通过液态、固态吸附剂，完成净化、达标后经过抽气设备2-10排放。
再进一步地，如图4所示，工件预热模块3包括工件承载组件3-1、工件加热组件3-3、温度检测组件和温度控制组件；
工件承载组件3-1用于放置工件3-2；
工件加热组件3-3用于对放置于工件承载组件3-1的工件3-2加热；温度检测组件用于检测工件3-2的加热温度；温度检测组件和工件加热组件3-3均与温度控制组件通讯连接。
在本实施例中，如图4所示，工件预热模块3包含：工件承载组件、工件加热组件、温度检测组件以及温度控制组件。此外，工件预热模块的工作原理为：
首先将工件3-2放置于工件承载组件3-1上，再通过工件加热组件3-3快速加热工件3-2。工件3-2的温度数据被信号线3-4和红外测温仪3-5组成的温度检测组件采集后，传输给由计算机和温度控制器3-7组成的温度控制组件，最后通过加热导线3-8实现对工件的高效预热。其中，工件加热组件3-3优选利用电感线圈或低电压大电流原理加热，即工件加热组件3-3优选利用电感线圈感应加热原理或者低电压大电流直接加热原理实现高效快速加热。
此外，本方案的封孔处理模块包括流平封孔模块，如图9所示，流平封孔模块可共用工件预热模块的结构，即流平封孔模块优选可以与工件预热模块集成为一体。另外，如图9所示，流平封孔模块还包括气体辅助组件8-1和第三运动组件8-2。流平封孔模块的工作原理为：
首先将工件3-2放置于工件承载组件3-1上，通过工件加热组件3-3快速加热工件3-2。温度检测组件的红外测温仪3-5采集的工件温度数据，经过信号线传输给由计算机和温度控制器组成的温度控制组件，最后通过加热导线连接工件加热组件，控制加热速率、实现对工件的加热。通过在特定温度下加热喷涂后的工件，使涂层熔融流平、消除粉末涂料熔滴颗粒凝固后的微孔以及间隙结构。其中，工件加热组件优选利用电感线圈感应加热或低电压大电流原理加热。为了控制的涂层流平效果，本方案设计配置有气体辅助组件8-7，利用常温或加热到一定温度的惰性气体气流，可控吹扫、辅助增强流平效果；并配置第三运动组件8-2，自动化调节气体吹扫的角度、距离和气体流速。
在本方案另一种实施方式中，如图10所示，激光清洗模块、电感热熔模块、静电加速模块以及激光细化模块优选可集成为一体。其中，由表面摄录组件9-1、压缩气体输送管9-2、激光清洗组件9-3和防尘组件9-4构成激光清洗模块。激光通过激光光纤9-5，传导进入激光光路转换器9-6。第一激光反射镜9-7为活动式激光反射镜，当第一激光反射镜9-7处在拔出状态，则激光进入激光清洗组件9-3，进行激光清洗作业；当第一激光反射镜9-7处在插入状态，则激光经过第一激光反射镜9-7和第二激光反射镜9-8二次反射后，进入激光细化组件9-9，进行激光细化作业。惰性气体由惰性气体输送管7-6、输送进入惰性气体加热组件7-7，经过加热后进入激光细化组件9-9，起到防尘作用。流化粉末涂料经过粉末涂料电感热熔组件7-5加热熔融后，喷向静电加速喷头6-3，经过激光细化处理后，进一步加速喷向工件表面。
也就是说，本发明提供的粉末涂料熔射热喷涂设备系统主要包含：激光清洗模块、粉尘收集模块、工件预热模块、涂料脱氧模块、电感热熔模块、静电加速模块、激光细化模块和流平封孔模块。
所述激光清洗模块，包含激光光源组件、清洗枪组件、控制运动组件、摄录检测组件以及防尘组件。一方面利用脉冲激光清除被喷涂工件的表面油污、锈蚀以及其他污染物，实现工件表面的清洁处理；另一方面通过程序化控制激光通量以及局部激光照射的驻留时间，可控烧蚀工件表面，在工件表面形成适当的粗糙度，以提高涂层的结合力。
所述粉尘收集模块，包含吹扫组件、粉尘收集组件、粉尘处理组件，并优选配置有毒有害气体吸收与净化组件。用于收集激光清洗模块运行过程中，产生的粉尘和被污染的气体，经过除尘、净化后合理排放，避免粉尘污染。
所述工件预热模块，包含工件承载组件、工件加热组件、温度检测组件以及温度控制组件。所述工件加热组件优选利用电感线圈感应加热或低电压大电流直接加热原理高效、快速预热。
所述涂料脱氧模块，包含气体置换组件和涂料流化组件。用于脱出粉末涂料中的空气，并以惰性保护气体进行置换，从而实现脱除体系中氧气的目的。所述气体置换组件优选具有氧气含量测定仪。
所述电感热熔模块，包含电感加热组件、控温组件以及隔热组件。用于粉末涂料的熔射加热，在惰性气体氛围中加热粉末涂料，使其熔融形成熔滴后喷出。
所述静电加速模块，包含静电发生组件以及静电加速喷头组件。一方面用于给涂料熔滴施加静电，以维持熔滴的独立与稳定性，避免熔滴在接触工件表面之前聚集熔合，控制喷涂效果；另一方面在熔射喷头与被喷涂工件表面之间形成电场，加快熔滴喷射速度。
所述激光细化模块，包含激光光源组件和气体防尘组件。用于辐射劈裂涂料熔滴，进一步调节熔滴的尺寸，控制喷涂效果。
所述激光清洗模块、电感热熔模块、静电加速模块以及激光细化模块优选可以集成为一体。
所述流平封孔模块，包含工件承载组件、工件加热组件、温度检测组件、温度控制组件以及气体辅助组件。用于加热喷涂后的工件使涂层熔融流平，消除粉末熔滴颗粒凝固后的微孔以及间隙结构。所述流平封孔模块优选可以与工件预热模块集成为一体。
综上所述，本发明提供一种粉末涂料熔射热喷涂设备系统，所述熔射热喷涂设备系统主要包含：激光清洗模块、粉尘收集模块、工件预热模块、涂料脱氧模块、电感热熔模块、静电加速模块、激光细化模块和流平封孔模块。所述激光清洗模块，一方面用于清除被喷涂工件的表面油污、锈蚀以及其他污染物，另一方面通过程序化控制激光通量以及局部激光照射的驻留时间，可控烧蚀工件表面，形成适当的粗糙度，以提高涂层的结合力。所述粉尘收集模块，用于收集激光清洗模块运行过程中产生的粉尘和被污染的气体，并优选为配置有毒、有害气体吸收与净化装置。所述工件预热模块，用于被喷涂工件的预热处理。所述涂料脱氧模块，用于脱出粉末涂料中的氧气和空气，并以惰性保护气体进行置换。所述电感热熔模块，用于粉末涂料的熔射加热，在惰性气体氛围中加热粉末涂料，使其熔融形成熔滴。所述静电加速模块，一方面用于给涂料熔滴施加静电，以维持熔滴的独立与稳定性，避免熔滴在接触工件表面之前聚集熔合，另一方面在熔射喷头与被喷涂工件表面之间形成电场，加快熔滴喷射速度。所述激光细化模块，用于辐射劈裂涂料熔滴，进一步降低熔滴的尺寸。所述流平封孔模块，用于使涂层熔融流平，消除粉末熔滴颗粒凝固后的微孔结构。本发明提供的粉末涂料熔射热喷涂设备系统，该系统采用模块化设计，在高效、环保地完成粉末涂料熔射热喷涂的同时，可以有效避免涂料在熔射热喷涂过程中被加热氧化，进而可以提高熔射热喷涂涂层的性能与质量。本设备系统特别适用于高分子树脂粉末涂料熔射热喷涂的自动化控制，可以有效降低喷涂作业的劳动强度，减少环境污染与人员健康危害。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种粉末涂料熔射热喷涂设备系统，包括:表面处理模块、工件预热模块、熔射热喷涂模块和封孔处理模块，其特征在于，还包括：
能够在熔射热喷涂前脱出粉末涂料中的氧气的涂料脱氧模块（4）；
所述熔射热喷涂模块还包括激光细化模块（7）；
所述表面处理模块包括激光清洗模块（1）；
所述激光细化模块（7）和所述激光清洗模块（1）集成为一体，通过活动式激光反射镜的拔出状态实现激光清洗作业，和通过所述活动式激光反射镜的插入状态实现激光细化作业。
2.根据权利要求1所述的粉末涂料熔射热喷涂设备系统，其特征在于，所述涂料脱氧模块（4）包括气体置换组件；
所述气体置换组件包括：气体置换罐（4-2）、真空机组（4-3）、过滤组件（4-4）、惰性气体储罐（4-6）和氧含量测定仪（4-8）；
所述气体置换罐（4-2）的补料口（4-1）用于装入粉末涂料，置换口分别与所述真空机组（4-3）的进气口和所述惰性气体储罐（4-6）的第一出气口连接；所述过滤组件（4-4）设置于所述气体置换罐（4-2）内，且与所述气体置换罐（4-2）的置换口连通；所述氧含量测定仪（4-8）设置于所述气体置换罐（4-2）内。
3.根据权利要求2所述的粉末涂料熔射热喷涂设备系统，其特征在于，所述涂料脱氧模块（4）还包括涂料流化组件；
所述涂料流化组件包括出料螺杆（4-9）和粉末流化罐（4-10）；
所述出料螺杆（4-9）的进料口与所述气体置换罐（4-2）的出料口连接，出料口与所述粉末流化罐（4-10）的进料口连接；所述粉末流化罐（4-10）的进气口与所述惰性气体储罐（4-6）的第二出气口连接，出料口用于与所述熔射热喷涂模块的进料口连接。
4.根据权利要求3所述的粉末涂料熔射热喷涂设备系统，其特征在于，所述熔射热喷涂模块包括电感热熔模块（5）；
所述电感热熔模块（5）包括：防护壳（5-9）、电感加热电源（5-2）、隔热筒（5-6）、测温仪（5-5）和设置于所述防护壳（5-9）内的电感线圈（5-3）与粉末加热管（5-4）；
所述粉末加热管（5-4）的入口与所述粉末流化罐（4-10）的出料口连接，且其内部设有微通道阵列；所述电感线圈（5-3）缠绕于所述粉末加热管（5-4）的外侧，且与所述电感加热电源（5-2）电连接；所述隔热筒（5-6）的第一部分套设在所述电感线圈（5-3）与所述粉末加热管（5-4）之间，第二部分穿出所述防护壳（5-9）外；所述测温仪（5-5）设置于所述隔热筒（5-6）的第二部分内。
5.根据权利要求4所述的粉末涂料熔射热喷涂设备系统，其特征在于，所述熔射热喷涂模块还包括静电加速模块（6）；
所述静电加速模块（6）包括：静电发生器（6-1）和静电加速喷头（6-3）；
所述静电加速喷头（6-3）设置于所述隔热筒（5-6）第二部分的端口，且与所述静电发生器（6-1）电连接，所述静电加速喷头（6-3）具有金属百叶窗结构。
6.根据权利要求5所述的粉末涂料熔射热喷涂设备系统，其特征在于，所述隔热筒（5-6）第二部分的轴线与所述静电加速喷头（6-3）的轴线相交，且所述隔热筒（5-6）第二部分端口的外壁开设有激光穿过孔；
所述激光细化模块（7）包括：激光光源组件和激光导向筒（7-4）；
所述激光导向筒（7-4）的第一端与所述激光光源组件的照射端连接，第二端与所述激光穿过孔连接，且所述激光光源组件的照射端、所述激光穿过孔与所述静电加速喷头（6-3）共线。
7.根据权利要求6所述的粉末涂料熔射热喷涂设备系统，其特征在于，所述激光光源组件包括第一激光光纤（7-1）、激光调节组件（7-2）和石英防尘组件（7-3）；
所述第一激光光纤（7-1）与所述激光调节组件（7-2）电连接；所述激光调节组件（7-2）的照射端与所述激光导向筒（7-4）的第一端连接，且所述石英防尘组件（7-3）设置于所述激光调节组件（7-2）的照射端；所述激光导向筒（7-4）内部设有环形内腔，且其外壁开设有连通于所述环形内腔的进气孔，内壁开设有连通于所述环形内腔的导流孔；
所述熔射热喷涂模块还包括气体防尘组件；
所述气体防尘组件包括惰性气体加热组件（7-7）；所述惰性气体加热组件（7-7）的进气口用于通入惰性气体，出气口与所述激光导向筒（7-4）的进气孔连接。
8.根据权利要求1所述的粉末涂料熔射热喷涂设备系统，其特征在于，
所述激光清洗模块（1）包括激光光源主机（1-1）、第二激光光纤（1-2）、清洗枪组件（1-3）、第二运动组件（1-5）和摄录检测组件；
所述摄录检测组件包括摄像镜头（1-6）；所述清洗枪组件（1-3）设置于所述第二运动组件（1-5）的活动端，且通过所述第二激光光纤（1-2）与所述激光光源主机（1-1）电连接，所述清洗枪组件（1-3）设有激光发射镜头（1-4）；所述摄像镜头（1-6）设置于所述清洗枪组件（1-3），且与所述激光发射镜头（1-4）相邻分布；所述激光光源主机（1-1）、所述第二运动组件（1-5）和所述摄像镜头（1-6）均用于与计算机（1-8）通讯连接。
9.根据权利要求8所述的粉末涂料熔射热喷涂设备系统，其特征在于，所述激光清洗模块（1）还包括防尘组件；
所述防尘组件包括防尘吹气主体（1-9）和压缩气体源（1-10）；
所述防尘吹气主体（1-9）设置于所述清洗枪组件（1-3），且围绕所述激光发射镜头（1-4）和所述摄像镜头（1-6）分布，所述防尘吹气主体（1-9）设有防尘导流孔（1-12）；所述压缩气体源（1-10）的出气口与所述防尘吹气主体（1-9）的进气口连接。
10.根据权利要求1所述的粉末涂料熔射热喷涂设备系统，其特征在于，所述工件预热模块（3）包括工件承载组件（3-1）、工件加热组件（3-3）、温度检测组件和温度控制组件；
所述工件承载组件（3-1）用于放置工件（3-2）；
所述工件加热组件（3-3）用于对放置于所述工件承载组件（3-1）的所述工件（3-2）加热；所述温度检测组件用于检测所述工件（3-2）的加热温度；所述温度检测组件和所述工件加热组件（3-3）均与所述温度控制组件通讯连接。
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