[發(fā)明專利]用于熱涂覆表面的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380069585.6
• 申請(qǐng)日: 2013-12-18
• 公開（公告）號(hào): CN104955582A
• 公開（公告）日: 2015-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 克萊門斯·瑪麗亞·瓦普特;利安得·施拉姆;恩里科·豪瑟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福特全球技術(shù)公司
• 主分類號(hào): B05B7/22
• 分類號(hào): B05B7/22;B05B13/06;C23C4/12;H05H1/48
• 代理公司: 北京連和連知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11278
• 代理人: 包紅健

說明書

本發(fā)明涉及一種具有權(quán)利要求1的特征的用于熱涂覆表面的裝置。

例如，在專利文獻(xiàn)US?6,372,298?B1、US?6,706,993?B1、US?5,808,270?A和WO2010/112567?A1中描述用于熱涂覆表面的裝置。那里提到的裝置具有以下共同之處：用于進(jìn)給可消耗金屬絲的金屬絲進(jìn)料裝置，其中金屬絲用作電極；用于產(chǎn)生等離子氣體流的等離子氣體源；具有噴嘴口的噴嘴主體，等離子氣體流通過噴嘴口在一個(gè)金屬絲端引導(dǎo)為等離子氣體射流；以及第二電極，其在等離子氣體流進(jìn)入噴嘴口之前設(shè)置在等離子氣體流中。專利文獻(xiàn)US?6,610,959?B2和WO2012/95371?A1也涉及這種類型的裝置。

電弧通過噴嘴口在兩個(gè)電極之間形成。從噴嘴口出現(xiàn)的等離子射流沖擊金屬絲端并且在那里通過電弧引起金屬絲熔化，并且在要涂覆的表面的方向上運(yùn)走熔化的金屬絲材料。二次空氣噴嘴圍繞噴嘴口以環(huán)形形狀設(shè)置，其產(chǎn)生次級(jí)氣體射流，次級(jí)氣體射流沖擊已經(jīng)從金屬絲端熔化掉的材料，因此引起熔化的金屬絲材料在要涂覆的表面的方向上的轉(zhuǎn)移的加速和二次原子化。

專利文獻(xiàn)WO2010/112567?A1公開了電弧可以在陽(yáng)極和陰極之間直接引燃，消除對(duì)導(dǎo)引電弧的需要。然而，根據(jù)專利文獻(xiàn)US?5,808,270A(＝DE?697?29?805?T2)的教導(dǎo)，導(dǎo)引電弧是等離子氣體噴嘴和陰極之間的首先引燃。一俟這個(gè)電弧已經(jīng)引燃，電弧可以轉(zhuǎn)移到金屬絲。此外，專利文獻(xiàn)US?5,808,270?A公開了陰極單元，其是由具有敷釷鎢的插入物的銅殼體組成。陰極單元擰緊到陰極夾座。陰極夾座然后以傳統(tǒng)的方式插入到殼體中。

專利文獻(xiàn)DE?10?2009?004?581?A1公開了用于金屬絲電弧噴涂的噴涂裝置，包含自耗金屬絲電極、非自耗電極、用于產(chǎn)生和維持兩個(gè)電極之間的電弧的能量源和用于供應(yīng)自耗金屬絲電極的金屬絲進(jìn)料裝置。指出可以通過控制單元監(jiān)控能量源的電壓和/或電流強(qiáng)度。控制單元按照能量源的電流強(qiáng)度和/或電壓自動(dòng)地控制金屬絲進(jìn)給速率。通過金屬絲矯直裝置，當(dāng)自耗電極送入焊炬時(shí)，自耗電極變直，以便確保自耗金屬絲電極與非自耗電極的軸向?qū)?zhǔn)和自耗金屬絲電極到非自耗電極的精確進(jìn)給。

專利文獻(xiàn)WO97/14527?A1涉及特別用于電弧工藝的金屬絲進(jìn)料裝置。專利文獻(xiàn)WO97/14527?A1描述具有再循環(huán)滾珠螺桿的進(jìn)給裝置，其滾珠圍繞金屬絲在螺旋路徑上移動(dòng)。這里，裝置的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成金屬絲電極的直線運(yùn)動(dòng)。

現(xiàn)代的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)或其發(fā)動(dòng)機(jī)缸體——尤其具有在其汽缸孔上的鐵或金屬層——可以由金屬或例如鋁、鋁塊這樣的輕合金鑄造。金屬層可以通過熱工藝噴涂。除雙金屬絲電弧噴涂方法(TWA)、HVOF(高速氧燃料)噴涂方法和等離子粉末噴涂方法以外，已知的熱噴涂方法包括等離子金屬絲噴涂方法或PTWA(等離子轉(zhuǎn)移金屬絲電弧)方法。通過等離子金屬絲噴涂方法即通過PTWA涂覆汽缸孔，是有利的，因?yàn)橐赃@種方式產(chǎn)生涂層是可能的，與由灰鑄鐵制成的鑄造襯墊提供的傳統(tǒng)襯里相比，涂層在降低磨損因子和具有降低油耗的發(fā)動(dòng)機(jī)的較長(zhǎng)使用壽命方面具有積極效果。

然而，用于熱涂覆的已知裝置和利用該裝置實(shí)施的方法具有一些缺點(diǎn)。例如，已知裝置送入要涂覆的汽缸孔中，并且在操作中，旋轉(zhuǎn)自身同時(shí)進(jìn)行線性上下運(yùn)動(dòng)。這里明顯的是，在裝置的旋轉(zhuǎn)期間，流入汽缸孔的工藝氣體以與葉片相似的方式由裝置上的平坦表面——尤其殼體上的平坦表面——攜帶，引起附加湍流。

對(duì)于較高的金屬絲進(jìn)給速率，需要相應(yīng)較高的電流，并且這些同時(shí)引起裝置上較高的熱應(yīng)力。來自等離子體和來自液體噴涂微粒的熱量輸入，引起孔的表面的劇烈加熱，并且出現(xiàn)非常高的表面溫度。流出孔的加熱的工藝氣體，導(dǎo)致裝置的附加加熱。除高工作溫度以外，噴涂粉末和過度噴涂微粒也代表關(guān)于焊炬的可靠的長(zhǎng)期操作的問題。

不是所有的液體噴涂微粒粘附到表面，孔中的施加效率大約87％，因此伴隨例如10kg/h這樣的相應(yīng)較高的金屬絲進(jìn)給速率，生成非常大量的粉末。這些噴涂粉末是熱的面糊狀的微粒，其通過孔中的流動(dòng)的工藝氣體從(鋁)表面或從已經(jīng)形成的噴涂層偏轉(zhuǎn)。這些微粒然后可以導(dǎo)致在裝置表面上——特別是在其殼體上——的沉積物，并且這些可以隨著噴涂時(shí)間增加而成長(zhǎng)為厚層，并且接著可以作為大塊以不受控制的方式剝落，大塊然后可以使自身嵌入到功能涂層中或?qū)е卵b置上的短路。一俟在裝置的外表面上形成封閉的導(dǎo)電層，可以發(fā)生這種短路。

此外，已知裝置以這樣的方式形成尺寸，它們可以不再按照成功所需的參數(shù)涂覆汽缸孔，歸因于所述孔不斷減少的直徑。