[发明专利]一种在大尺寸弯管类工件上热喷涂制备涂层的方法在审

专利信息
申请号: 201410775126.6 申请日: 2014-12-16
公开(公告)号: CN104611665A 公开(公告)日: 2015-05-13
发明(设计)人: 毛杰;邓畅光;黄科;邝子奇;邓春明;刘敏;周克崧 申请(专利权)人: 广东省新材料研究所
主分类号: C23C4/16 分类号: C23C4/16
代理公司: 广东世纪专利事务所 44216 代理人: 刘卉
地址: 510651 广*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 一种 尺寸 弯管 工件 喷涂 制备 涂层 方法
【说明书】:

一种在大尺寸弯管类工件上热喷涂制备涂层的方法,先对弯管类工件的表面进行预处理,再采用特殊设计的弯管喷涂工装进行夹持固定,该喷涂工装主要包括工装主体、支撑架、马达、主动链轮、从动链轮、主轴、副轴、固定套和防护板,工件通过固定套和紧固螺丝固定在主轴和副轴上并通过马达带动的主动链轮、从动链轮、主轴和副轴的带动下作旋转运动。喷涂时,喷枪沿着A、B、C轨迹线分别喷涂一次为一个喷涂道次,重复多道次直到获得需要的涂层厚度,同时通过高速气幕对工件进行冷却。本发明能够确保弯管类工件的弧长方向和外圆周向上的涂层厚度、组织和性能均匀,能有效防止部件变形,尤其适用于曲率半径大于或等于2m,长度小于2m,口径在30~140mm之间的大尺寸弯管类工件的热喷涂制备涂层。

技术领域

本发明涉及现代材料表面工程技术领域的热喷涂工艺,特别是涉及一种采用热喷涂技术在大尺寸弯管或弯棒类工件上制备涂层的方法。

背景技术

热喷涂技术最早出现在20世纪早期的瑞士,随后的一百多年中大量成果不断涌现,包括各种热喷涂设备的研制、新的热喷涂材料的开发及新技术的应用。热喷涂技术是一种将涂层材料(粉末或丝材)送入某种热源(电弧、燃烧火焰、等离子体等)中熔化,并利用高速气流将其喷射到基体材料表面形成涂层的工艺。热喷涂涂层取材范围广,几乎所有的金属、合金、陶瓷乃至有机高分子材料均可喷涂,赋予基体耐磨损、耐腐蚀、耐高温和隔热等优良性能,并能对磨损、腐蚀或加工超差引起的零件尺寸减小进行修复,在航空航天、机械制造、石油化工等领域中得到了广泛的应用。

通过选择合适的工艺方法几乎任何固体材料均可作为基体进行喷涂加工。既可以是大型构件的大面积喷涂,也可以是工件的局部喷涂。但是不管热喷涂的热源是何种形式,如电弧、火焰或等离子体等,均需要形成高速(几倍音速)气流,将材料喷射到基体表面形成涂层。这种工艺特点决定了对可喷涂工件的形状限制,一般来说,平板类或回旋体工件是适于喷涂的。平板类工件一般通过夹具固定,喷枪面向需要喷涂的部位沿着预定轨迹移动进行喷涂。回旋体工件一般通过转台围绕回旋轴按一定角速度旋转,喷枪沿着回旋轴向上下移动进行喷涂。这样喷涂角较大,可以保证涂层在基体上的结合力和厚度均匀性。实际上随着机器人技术和热喷涂设备的发展,热喷涂工艺通过计算机控制,编程和机器人操作能实现更加复杂型面的工件如异型面叶片的喷涂。但对于大尺寸弯管类工件的喷涂还是具有非常大的挑战。

主要难点在于:一是普通圆柱管(棒)工件喷涂时,工件围绕中心轴旋转,喷枪沿着中心轴向往复移动进行喷涂即可。但弯管类工件的中心线是一段圆弧线,如果工件旋转轴选择不恰当,在弯管类工件的弧长方向和外圆周向上的涂层厚度很难保证一致,涂层组织和性能均匀性受到很大影响。二是大量弯管(棒)部件或属于薄壁管件或是长度/直径比很大,这类大尺寸工件的本身刚性有限,且对温度敏感,在进行喷涂加工过程中, 容易出现弯曲变形的问题, 甚至会导致工件精度达不到规定要求。因此,必须严格控制涂层工艺对部件的热输入,防止部件变形。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在问题和不足,提供一种在大尺寸弯管类工件上热喷涂制备涂层的方法,该方法采用了大尺寸弯管类工件固定和旋转的特殊喷涂工装、特殊设计的喷涂轨迹和气幕冷却方式,确保弯管类工件的弧长方向和外圆周向上的涂层厚度、组织和性能均匀,同时严格控制涂层工艺对工件的热输入,防止部件变形。

本发明的技术方案是这样实现的:

本发明所述的在大尺寸弯管类工件上热喷涂制备涂层的方法,其特点是包括以下步骤:

步骤一:采用常规处理工艺对大尺寸弯管类工件的外表面进行清洁、非涂层部位的遮蔽和需喷涂部位的表面粗化;

步骤二:采用特殊设计的弯管喷涂工装对工件进行夹持固定;

步骤三:喷涂时,工件在弯管喷涂工装的带动下旋转,喷枪沿着特殊设计的轨迹运动,即沿着A轨迹线、B轨迹线和C轨迹线分别喷涂一次为一个喷涂道次,重复多道次直到获得需要的涂层厚度为止,喷涂的同时采用气幕冷却工件;

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