[發明專利]可變式加速型微內孔冷噴涂及磨削一體化裝置及方法

有效

• 申請號: 202110354700.0
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN112975611B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 王勻;楊志濤;李瑞濤;許楨英;李富柱;劉為力;何培瑜;張學超;林欣;顧宇佳
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B24B5/35
• 分類號: B24B5/35;B24B5/48;B24B41/04;B24B41/06;B24B47/12;B24B47/20;B24B47/22;B05B1/00
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1.可變式加速型微內孔冷噴涂及磨削一體化裝置，其特征在于，包括冷噴涂裝置、彈性裝置(4)、磨削裝置(3)和固定夾緊裝置；所述冷噴涂裝置將涂料噴涂到彈性裝置(4)上，彈性裝置(4)將涂料彈射到工件(7)內壁上，其中，工件(7)通過固定夾緊裝置夾持，彈性裝置(4)下方同軸設置有磨削裝置(3)，磨削裝置(3)用來對噴涂后的工件(7)內壁進行磨削處理；

所述彈性裝置(4)包括彈性片(401)、轉軸(403)、鉸鏈機構(404)和第二氣動伸縮裝置(405)；所述轉軸(403)上鉸接安裝有數片所述彈性片(401)；所述彈性片(401)中間段上安裝有鉸鏈機構(404)，鉸鏈機構(404)可通過第二氣動伸縮裝置(405)驅動從而帶動彈性片(401)繞轉軸(403)轉動；所述第二氣動伸縮裝置(405)通過驅動鉸鏈機構(404)來實現彈性片(401)相對中心軸角度α變換；角度α的范圍為30～60°，當α為60°時，數個彈性片(401)組成一個完整圓錐體結構；

所述冷噴涂裝置包括儲氣罐(21)、氣體控制器(20)、送粉器(17)、管路(18)、氣體加熱器(19)和冷噴涂噴槍(8)；所述儲氣罐(21)內的氣體通過管路(18)經氣體控制器(20)處進入氣體加熱器(19)加熱后與送粉器(17)中的粉末匯合后通過管路(18)被冷噴涂噴槍(8)噴出到彈性裝置(4)上；所述冷噴涂噴槍(8)設置在第一升降裝置(10)上；所述儲氣罐(21)釋放出的氣體氣壓為1.5～3.5MPa；所述送粉器(17)中加入的粉末顆粒粒徑為D，D＝15～50μm，適用的微內孔內徑范圍為10D～20D；送粉速率為50～250g/min；所述氣體加熱器(19)預熱溫度為300～800℃；顆粒經所述冷噴涂噴槍(8)加速后速度為300～1500m/s。

2.根據權利要求1所述的可變式加速型微內孔冷噴涂及磨削一體化裝置，其特征在于，所述彈性裝置(4)還包括硬質層(402)，轉軸(403)安裝在硬質層(402)內部；所述彈性裝置(4)撐開后為傘狀結構；彈性裝置(4)設置在第二升降旋轉裝置(16)上。

3.根據權利要求1所述的可變式加速型微內孔冷噴涂及磨削一體化裝置，其特征在于，所述磨削裝置(3)包括4塊1/4磨削砂輪(301)和第一氣動伸縮裝置(302)；4塊所述1/4磨削砂輪(301)可組成空心圓柱結構，且1/4磨削砂輪(301)均可通過第一氣動伸縮裝置(302)驅動從而改變1/4磨削砂輪(301)組成的空心圓柱結構的直徑。

4.根據權利要求1所述的可變式加速型微內孔冷噴涂及磨削一體化裝置，其特征在于，所述固定夾緊裝置包括拉桿(6)、彈簧(12)、夾具(11)、支撐架(9)和支撐平面(14)；所述拉桿(6)均勻設置在可旋轉圓柱體(5)上，拉桿(6)上伸出可旋轉圓柱體(5)端套裝有彈簧(12)，且拉桿(6)末端滑動安裝有夾具(11)，通過夾具(11)壓縮彈簧(12)可實現對不同尺寸的工件的夾緊。

5.根據權利要求4所述的可變式加速型微內孔冷噴涂及磨削一體化裝置，其特征在于，電機(23)可帶動安裝在工作臺(15)上的第二升降旋轉裝置(16)工作，第二升降旋轉裝置(16)輸出末段從下至上依次安裝有磨削裝置(3)和彈性裝置(4)；第二升降旋轉裝置(16)輸出中間段安裝有齒輪組(2)，齒輪組(2)可帶動可旋轉圓柱體(5)沿圓環導軌(1)旋轉；通過第二升降旋轉裝置(16)工作，可實現磨削裝置(3)、彈性裝置(4)和工件(7)同軸旋轉。

6.根據權利要求1-5任一項所述的可變式加速型微內孔冷噴涂及磨削一體化裝置的工作方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：拉動拉桿(6)使彈簧(12)收縮，將工件(7)放置在可旋轉圓柱體(5)內的支撐平面(14)上；放松拉桿(6)，利用彈簧(12)彈力使夾具(11)內壁緊貼工件(7)外壁，實現工件(7)的固定夾緊；由中央控制系統(22)通過控制第一升降裝置(10)和第二升降旋轉裝置(16)使冷噴涂噴槍(8)與彈性裝置(4)的距離為20～30mm且在作業時保持這個距離；初始位置時彈性裝置(4)頂點與工件(7)下端水平，終止位置時磨削砂輪(301)下端與工件(7)上端水平；

步驟二：噴涂前，根據需要通過中央控制系統(22)調節參數；根據噴涂顆粒形狀調節彈性裝置(4)展角；根據工件(7)孔徑和涂層(13)厚度調節磨削裝置(3)半徑；由氣體控制器(20)調節氣體壓力為1.5～3.5MPa；氣體加熱器(19)的預熱溫度為300～800℃；在送粉器(17)中放入平均粒徑為15～50μm的噴涂粉末，控制送粉速率為50～250g/min；設置第一升降裝置(10)與第二升降旋轉裝置(16)的上升、下降線速度為1～3mm/s；通過上述設置后的參數，來形成指定厚度的涂層(13)；

步驟三：由中央控制系統(22)控制冷噴涂裝置開始噴涂：噴涂顆粒由冷噴涂噴槍(8)噴向彈性裝置(4)，由于彈性片(401)的高彈性將噴涂顆粒垂直于工件(7)內壁進行彈射，從而形成涂層(13)；

步驟四：第二升降旋轉裝置(16)的升降桿由電機(23)驅動帶動彈性裝置(4)、磨削裝置(3)和齒輪組(2)旋轉；由齒輪組(2)的旋轉帶動可旋轉圓柱體(5)沿著圓環導軌(1)進行旋轉，從而帶動工件(7)旋轉；由于齒輪組(2)的內外嚙合使工件(7)與彈性裝置(4)、磨削砂輪(301)產生轉向相反的旋轉；冷噴涂噴槍(8)由第一升降裝置(10)帶動做向上移動，彈性裝置(4)和磨削裝置(3)由第二升降旋轉裝置(16)帶動向上移動；通過冷噴涂噴槍(8)與彈性裝置(4)的同步移動逐步在工件(7)內壁形成涂層，并在涂層(13)形成后利用磨削裝置(3)進行磨削加工；

步驟五：完成噴涂和磨削作業后，中央控制系統(22)控制冷噴涂裝置停止噴涂，同時控制第一升降裝置(10)與第二升降旋轉裝置(16)回到初始位置并停止電機(23)旋轉；拉動拉桿(6)，松開夾具(11)，取出工件(7)。