[發明專利]一種外場智能輔助的綠色再制造加工方法

在審

• 申請號: 202210195984.8
• 申請日: 2022-03-02
• 公開（公告）號: CN115537707A
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 馬軍;張圣飛;段留洋;江智文;張臻;李曉科;曹陽;劉琨;何文斌;都金光;徐穎杰;明五一
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業大學
• 主分類號: C23C4/134
• 分類號: C23C4/134;G06V10/32;G06V10/764;G06V10/82;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙) 41131
• 代理人: 朱俊峰;田文舉

一種外場智能輔助的綠色再制造加工方法，具體包括以下步驟：（一）、設計一種磁場調控超音速等離子體熱噴涂裝置，包括底板、超音速等離子體火焰槍、一級磁場調控機構、二級磁場調控機構、驅動機構、在線監控儀和控制電柜；（二）、啟動磁場調控超音速等離子體熱噴涂裝置；（三）、調整等離子體通過一級磁場調控機構的羽形；（四）、調整等離子體通過二級磁場調控機構的羽形；（五）、獲取等離子體中飛行粒子參數；（六）、評估磁場調控超音速等離子體熱噴涂羽形的質量；（七）、再重復步驟（三）—（六）進行下一周期的磁場調控。本發明能夠對等離子體熱噴涂羽形實時調控，使超音速等離子體熱噴涂工作處于理想的狀態。

技術領域

本發明涉及表面工程技術領域，具體地說，涉及一種外場智能輔助的綠色再制造加工方法。

背景技術

近年來，為適應國家可持續發展的需求，面向綠色制造與再制造的熱噴涂技術得到越來越多的重視。熱噴涂是一種將粉末狀或絲狀的金屬或非金屬材料，通過某種熱源（如電弧、等離子噴涂或燃燒火焰等）加熱到熔融或半熔融狀態，然后借助焰流本身或壓縮空氣以一定速度噴射到預處理過的基體表面，沉積而形成具有各種功能的表面涂層加工技術。熱噴涂技術工藝簡單，涂層和基體材料選擇范圍廣，易形成耐磨、隔熱、抗氧化、耐腐蝕、絕緣和導電等復合功能涂層且涂層厚度易控，可在現場實施大面積施工，因此，被廣泛應用于航空、航天、鋼鐵、石化、能源、汽車等領域裝備的表面防護處理和廢舊零部件的修復再制造。

熱噴涂過程中，細微而分散的金屬或非金屬的涂層材料，以一種熔化或半熔化狀態，沉積到一種經過制備的基體表面，形成某種噴涂沉積層。但熱噴涂涂層由高速飛行液滴撞擊基材鋪展、變形、堆積凝固形成的工藝特性決定了其具有組織成分不均勻、存有氣孔、裂紋和板條層間弱結合等結構缺陷，尤其是涂層與基體之間的弱結合(以機械咬合為主)，這在很大程度上限制了涂層的應用范圍與服役壽命。以制造高超聲速飛行器尖錐熱防護構件為例，該構件一般采用高溫陶瓷類材料（例如，碳纖維增強碳化硅復合材料Cf/SiC）作為基體，由于超高溫陶瓷材料熔點普遍高于3000℃，現有涂層噴涂技術的能量密度不足，會存在大量未熔陶瓷顆粒，導致涂層厚度難以精確可控、涂層致密度嚴重不夠，從而減弱超高溫陶瓷涂層的抗氧化燒蝕能力，并且容易形成局部高溫，致使尖錐表面產生大量燒蝕凹坑，熱防護涂層破損失效。

發明內容

本發明的目的是提供一種外場智能輔助的綠色再制造加工方法，本發明能夠對等離子體熱噴涂羽形實時調控，使超音速等離子體熱噴涂工作處于理想的狀態。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種外場智能輔助的綠色再制造加工方法，具體包括以下步驟：

（一）、設計一種磁場調控超音速等離子體熱噴涂裝置，一種磁場調控超音速等離子體熱噴涂裝置包括底板、超音速等離子體火焰槍、一級磁場調控機構、二級磁場調控機構、驅動機構、在線監控儀和控制電柜，超音速等離子體火焰槍通過支撐架沿前后方向水平固定安裝在底板的中部前側上方并向后發射等離子體，一級磁場調控機構套在超音速等離子體火焰槍的外部并轉動安裝在底板上方中部前側，二級磁場調控機構固定安裝在底板上方中部后側，一級磁場調控機構的后端與二級磁場調控機構的前端前后對接，驅動機構設置在底板的左前側并驅動一級磁場調控機構轉動，在線監控儀設置在底板的右后側且位于二級磁場調控機構的右側后方，在線監控儀朝左對著二級磁場調控機構的后側拍攝，控制電柜設置在底板的右前側且內部設置有供電模塊和控制模塊，供電模塊分別與超音速等離子體火焰槍、一級磁場調控機構、二級磁場調控機構、驅動機構和在線監控儀電連接，控制模塊分別與一級磁場調控機構、二級磁場調控機構、驅動機構和在線監控儀信號連接；

（二）、啟動超音速等離子體火焰槍、一級磁場調控機構、二級磁場調控機構、驅動機構和在線監控儀，超音速等離子體火焰槍產生并向后發射等離子體，等離子體向后依次通過一級磁場調控機構和二級磁場調控機構噴出；

（三）、通過控制模塊在線調整一級磁場調控機構的磁場方向和強度，實現等離子體在一級磁場調控機構內部均勻地壓縮或擴散，調整等離子體通過一級磁場調控機構的羽形；