[发明专利]一种外场智能辅助的绿色再制造加工方法

说明书

一种外场智能辅助的绿色再制造加工方法，具体包括以下步骤：（一）、设计一种磁场调控超音速等离子体热喷涂装置，包括底板、超音速等离子体火焰枪、一级磁场调控机构、二级磁场调控机构、驱动机构、在线监控仪和控制电柜；（二）、启动磁场调控超音速等离子体热喷涂装置；（三）、调整等离子体通过一级磁场调控机构的羽形；（四）、调整等离子体通过二级磁场调控机构的羽形；（五）、获取等离子体中飞行粒子参数；（六）、评估磁场调控超音速等离子体热喷涂羽形的质量；（七）、再重复步骤（三）—（六）进行下一周期的磁场调控。本发明能够对等离子体热喷涂羽形实时调控，使超音速等离子体热喷涂工作处于理想的状态。

技术领域

本发明涉及表面工程技术领域，具体地说，涉及一种外场智能辅助的绿色再制造加工方法。

背景技术

近年来，为适应国家可持续发展的需求，面向绿色制造与再制造的热喷涂技术得到越来越多的重视。热喷涂是一种将粉末状或丝状的金属或非金属材料，通过某种热源（如电弧、等离子喷涂或燃烧火焰等）加热到熔融或半熔融状态，然后借助焰流本身或压缩空气以一定速度喷射到预处理过的基体表面，沉积而形成具有各种功能的表面涂层加工技术。热喷涂技术工艺简单，涂层和基体材料选择范围广，易形成耐磨、隔热、抗氧化、耐腐蚀、绝缘和导电等复合功能涂层且涂层厚度易控，可在现场实施大面积施工，因此，被广泛应用于航空、航天、钢铁、石化、能源、汽车等领域装备的表面防护处理和废旧零部件的修复再制造。

热喷涂过程中，细微而分散的金属或非金属的涂层材料，以一种熔化或半熔化状态，沉积到一种经过制备的基体表面，形成某种喷涂沉积层。但热喷涂涂层由高速飞行液滴撞击基材铺展、变形、堆积凝固形成的工艺特性决定了其具有组织成分不均匀、存有气孔、裂纹和板条层间弱结合等结构缺陷，尤其是涂层与基体之间的弱结合(以机械咬合为主)，这在很大程度上限制了涂层的应用范围与服役寿命。以制造高超声速飞行器尖锥热防护构件为例，该构件一般采用高温陶瓷类材料（例如，碳纤维增强碳化硅复合材料Cf/SiC）作为基体，由于超高温陶瓷材料熔点普遍高于3000℃，现有涂层喷涂技术的能量密度不足，会存在大量未熔陶瓷颗粒，导致涂层厚度难以精确可控、涂层致密度严重不够，从而减弱超高温陶瓷涂层的抗氧化烧蚀能力，并且容易形成局部高温，致使尖锥表面产生大量烧蚀凹坑，热防护涂层破损失效。

发明内容

本发明的目的是提供一种外场智能辅助的绿色再制造加工方法，本发明能够对等离子体热喷涂羽形实时调控，使超音速等离子体热喷涂工作处于理想的状态。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种外场智能辅助的绿色再制造加工方法，具体包括以下步骤：

（一）、设计一种磁场调控超音速等离子体热喷涂装置，一种磁场调控超音速等离子体热喷涂装置包括底板、超音速等离子体火焰枪、一级磁场调控机构、二级磁场调控机构、驱动机构、在线监控仪和控制电柜，超音速等离子体火焰枪通过支撑架沿前后方向水平固定安装在底板的中部前侧上方并向后发射等离子体，一级磁场调控机构套在超音速等离子体火焰枪的外部并转动安装在底板上方中部前侧，二级磁场调控机构固定安装在底板上方中部后侧，一级磁场调控机构的后端与二级磁场调控机构的前端前后对接，驱动机构设置在底板的左前侧并驱动一级磁场调控机构转动，在线监控仪设置在底板的右后侧且位于二级磁场调控机构的右侧后方，在线监控仪朝左对着二级磁场调控机构的后侧拍摄，控制电柜设置在底板的右前侧且内部设置有供电模块和控制模块，供电模块分别与超音速等离子体火焰枪、一级磁场调控机构、二级磁场调控机构、驱动机构和在线监控仪电连接，控制模块分别与一级磁场调控机构、二级磁场调控机构、驱动机构和在线监控仪信号连接；

（二）、启动超音速等离子体火焰枪、一级磁场调控机构、二级磁场调控机构、驱动机构和在线监控仪，超音速等离子体火焰枪产生并向后发射等离子体，等离子体向后依次通过一级磁场调控机构和二级磁场调控机构喷出；

（三）、通过控制模块在线调整一级磁场调控机构的磁场方向和强度，实现等离子体在一级磁场调控机构内部均匀地压缩或扩散，调整等离子体通过一级磁场调控机构的羽形；