[发明专利]一种柱形表面的均匀热喷涂方法

说明书

本发明公开了一种柱形表面的均匀热喷涂方法，属于热喷涂技术领域。本发明所计算的涂层厚度始终是在法向上的涂层厚度。本发明的技术方案是：通过控制喷枪首先沿着母线连续喷涂一次，再以一定的角度作为旋转步长，依次转过该角度，直至完成整个柱形工件表面的喷涂。这样便可以较好地保证涂层的均匀性。本发明不仅局限于柱形表面的喷涂，也适用于其他曲面工件的喷涂。本发明的提出的喷涂方案降低了成本，提高作业效率。

技术领域

本发明属于热喷涂技术领域，具体涉及到一种柱形表面的均匀热喷涂方法。

背景技术

热喷涂技术是表面工程的重要课题之一，也是工业产品制造业的一种重要的表面保护技术。在热喷涂过程中，使用精确的机器人程序是必要的，以确保涂层性能。为了获得高质量、低成本的涂层，热喷涂过程中轨迹的规划起着重要的作用。在热喷涂过程中，机器人的运动学参数也显著的影响着涂层质量。这些参数包括：喷涂距离，喷涂角，喷枪相对于柱面的速度，喷枪移动的步长以及喷涂的次数。由它们共同作用，确定了涂层的厚度。提高涂层的生产率，需要分析机器人运动学参数。

传统的喷涂工艺，在喷涂轨迹规划方面，面对曲面传统的处理方法是将曲面进行离散造型处理，形成若干个近似平面片，具体针对每个平面片进行喷涂轨迹优化，有时为了适应新的喷涂作业规则，不得不增加分片的数量来逼近平面，这样却降低了喷枪轨迹规划的效率。也有的喷涂工艺是控制喷头绕着曲面连续喷涂，但是机器人对曲面喷涂时,特别是当喷涂曲面有一个很大的转弯角度时,机器人经过此转弯处,速度迅速下降,速度不能够保持为机器人的给定速度值,导致涂层不均匀,严重影响涂层的均匀性和美观的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柱形表面的均匀热喷涂方法，通过控制喷头首先沿着母线连续喷涂一次，再以一定的角度作为旋转步长，依次转过该角度，直至完成整个柱形工件表面的喷涂，这样便可以较好地保证涂层的均匀性。

本发明所采用的技术方案是：一种柱形表面的均匀热喷涂方法，包括如下步骤：

(1)选定要喷涂的柱形工件以及粉末材料；

(2)建立极坐标系，并且获得所要喷涂的柱形工件的端面轮廓；由于涂层轮廓符合正态分布，使用极坐标的表示方法来描述涂层的法向厚度；

(3)控制喷枪与柱形表面垂直，沿着柱形表面的母线匀速的喷涂；

(4)根据实际的涂层要求，选择合适的角度作为此次喷涂的旋转步长，控制喷枪围绕柱形工件表面喷涂，直至完成整个表面一周的喷涂；

(5)通过数值计算的方法拟合出该旋转步长下法向涂层厚度最终的涂层轮廓；

(6)分别选择不同的旋转步长，重复第四步到第五步，获得不同旋转步长下的涂层轮廓；

(7)分析计算各个涂层轮廓的最大以及最小的法向厚度，做差，与实际要求所允许的涂层轮廓度的误差进行比较，选择合适的旋转步长；

(8)根据上一步，导出影响该喷涂轨迹的参数(如喷涂距离，喷枪相对于基板的速度，喷涂的旋转步长等)，形成喷涂机器人的程序语言；

(9)根据上述的步骤以及确定的喷涂轨迹，对实物进行喷涂。

进一步地，所述的步骤二中，柱形工件的端面轮廓由MATLAB绘制。

进一步地，所述的步骤二中，喷枪喷涂一次的涂层轮廓,其方程为：

式中，R--极径，即极点到涂层轮廓的距离；t—极角，任意一涂层法向厚度所对应的位置；σ--标准偏差，代表高斯分布的程度；μ--表示高斯方程的平均值；K--影响涂层厚度的常系数，由喷涂距离和喷涂速度等因素决定。