[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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本發明公開了可變式加速型微內孔冷噴涂及磨削一體化裝置及方法，涉及表面工程技術領域，冷噴涂裝置將涂料噴涂到彈性裝置上，彈性裝置將涂料彈射到工件內壁上，其中，工件通過固定夾緊裝置夾持，彈性裝置下方同軸設置有磨削裝置，磨削裝置用來對噴涂后的工件內壁進行磨削處理。本發明裝置旨在通過彈性裝置的高彈性使冷噴涂顆粒在撞擊彈性片后彈向微內孔內壁，從而實現微內孔內壁的涂層沉積，沉積后立即對涂層進行磨削加工，以此來實現噴涂?磨削的一體化。本裝置不僅可以根據不同顆粒形狀調節彈射角度，還可以調節合適的磨削半徑對涂層進行磨削后處理。有利于在微內孔內壁形成光滑、致密且結合強度高的涂層，大大縮小了可噴涂內孔半徑。

技術領域

本發明涉及表面工程領域中一種材料表面改性的裝置，具體涉及到一種利用冷噴涂技術將粉末顆粒通過彈性裝置彈射后沉積到微內孔內壁以制備涂層的裝置及方法。

背景技術

冷噴涂技術是利用高壓氣體驅動粉末顆粒，經拉瓦爾噴嘴的會聚和發散后形成超音速雙相流，當粉末的速度達到或超過某一“臨界速度”后，噴涂粉末經過較大的塑性變形沉積于基體表面，逐步形成涂層。由于不使用高溫熱源，冷噴涂可以極大程度降低傳統熱噴涂中熱敏感因素的影響，如氧化、相變、殘余應力和晶粒長大等，從而使得傳統的熱噴涂技術難制備的氧敏感涂層、熱敏感涂層、納米材料涂層及非晶涂層成為可能。

冷噴涂涂層可以有效防止高溫、侵蝕、氧化以及化學腐蝕，目前在航空航天、汽車、能源、醫療、海洋等領域有著廣泛的應用。對于易磨損或腐蝕而失效的內孔零部件，可采用冷噴涂技術在內孔表面噴涂涂層，以涂層的磨損來替代內孔表面的磨損并將表面與外界環境隔絕防止腐蝕，從而提高使用壽命。除此之外，也可以對損傷的工件內孔進行修復和再制造，使其重新達到服役要求。

目前，內孔冷噴涂設備主要是將冷噴涂噴嘴伸入工件內孔，通過工件的旋轉來實現涂層沉積。由于噴嘴形狀、噴涂距離以及噴涂速度的限制，內孔冷噴涂設備最小可完成直徑為80mm的內孔噴涂作業。對于噴涂尺寸更小的內孔，往往需要更加優秀的制造工藝來縮減噴槍的尺寸，不利于降低裝置的成本而且可噴涂的最小孔徑提升幅度也較為有限。因此，設計一種簡易的、制造成本低的、能夠噴涂微內孔的冷噴涂裝置非常有意義。

發明內容

針對目前冷噴涂技術在微內孔表面制備涂層中存在的問題：內孔噴涂裝置無法對微內孔進行噴涂，且涂層的后處理較為困難及噴涂裝置中噴嘴形狀受限。本發明提供了一種可變式加速型微內孔冷噴涂及磨削一體化裝置，通過設計彈性裝置、改變噴涂裝置等方式從而解決了上述問題。

本發明是通過如下技術方案得以實現的：

可變式加速型微內孔冷噴涂及磨削一體化裝置，包括冷噴涂裝置、彈性裝置、磨削裝置和固定夾緊裝置；所述冷噴涂裝置將涂料噴涂到彈性裝置上，彈性裝置將涂料彈射到工件內壁上，其中，工件通過固定夾緊裝置夾持，彈性裝置下方同軸設置有磨削裝置，磨削裝置用來對噴涂后的工件內壁進行磨削處理。

進一步的，所述彈性裝置包括彈性片、轉軸、鉸鏈機構和第二氣動伸縮裝置；所述轉軸上鉸接安裝有數片所述彈性片；所述彈性片中間段上安裝有鉸鏈機構，鉸鏈機構可通過第二氣動伸縮裝置驅動從而帶動彈性片繞轉軸轉動。

進一步的，所述彈性裝置還包括硬質層，轉軸安裝在硬質層內部；所述彈性裝置撐開后為傘狀結構；彈性裝置設置在第二升降旋轉裝置上。

進一步的，所述第二氣動伸縮裝置通過驅動鉸鏈機構來實現彈性片相對中心軸角度α變換；角度α的范圍為30～60°，當α為60°時，數個彈性片組成一個完整圓錐體結構。

進一步的，所述冷噴涂裝置包括儲氣罐、氣體控制器、送粉器、管路、氣體加熱器和冷噴涂噴槍；所述儲氣罐通過管路經氣體控制器處進入氣體加熱器加熱后與送粉器中的粉末匯合后通過管路被冷噴涂噴槍噴出到彈性裝置上；所述冷噴涂噴槍設置在第一升降裝置上。