[发明专利]大型薄壁铂铑合金管内支撑循环冷却喷涂方法及其内支撑机构

摘要

本发明涉及一种大型薄壁铂铑合金管内支撑循环冷却喷涂方法及其内支撑机构，属于金属材料工艺学领域。其通过在工件内采用内支撑结构进行约束，对支撑结构和工件进行密封装配，通入冷却介质进行循环冷却，通过红外线进行控制，最后进行机器人自动等离子喷涂。所述喷涂设备包括喷涂机器人、等离子喷枪、铂铑合金管、红外线测温仪、内支撑结构、可调节旋转装置和移动支架；所述喷涂机器人前端连接有等离子喷枪，等离子喷枪上设置红外线测温仪；等离子喷枪正前方放置铂铑合金管，铂铑合金管内通过内支撑结构进行支撑；内支撑结构通过可调节旋转装置与移动支架连接。本发明结构简单，成本较低，可在薄壁件等离子喷涂工艺中广泛应用。本发明不限于铂铑合金薄壁管材喷涂，可适用其他薄壁型管材的喷涂，如铜合金、铝合金、镁合金等。

主权项

1.大型薄壁铂铑合金管内支撑循环冷却喷涂方法，其特征是：通过在工件内采用内支撑结构进行约束，对支撑结构和工件进行密封装配，通入冷却介质进行循环冷却，通过红外线进行控制，最后进行机器人自动等离子喷涂；

所述喷涂设备包括喷涂机器人（1）、等离子喷枪（2）、铂铑合金管（3）、红外线测温仪（4）、内支撑结构（5）、可调节旋转装置（6）和移动支架（7）；所述喷涂机器人（1）前端连接有等离子喷枪（2），等离子喷枪（2）上设置红外线测温仪（4）；等离子喷枪（2）正前方放置铂铑合金管（3），铂铑合金管（3）内通过内支撑结构（5）进行支撑；内支撑结构（5）通过可调节旋转装置（6）与移动支架（7）连接。

2.如权利要求1所述大型薄壁铂铑合金管内支撑循环冷却喷涂方法，其特征是具体步骤如下：

（1）内支撑结构的装配：其包括主支撑杆（5‑1）、机械式千斤顶（5‑2）、次支撑杆（5‑3）、平面支撑板（5‑4）、半圆形支撑杆（5‑5）、密封端板（5‑6）、密封端盖（5‑7）、外抱箍卡环（5‑8）、密封圈（5‑9）、冷却介质入口（5‑10）、冷却介质出口（5‑11）、主支撑杆连接轴（5‑12）和次支撑杆连接轴（5‑13）；

（2）密封装配：将步骤（1）装配所得内支撑结构通过收拢机械式千斤顶（5‑2）对主支撑杆（5‑1）和次支撑杆（5‑3）进行收拢，随后将内支撑结构装入铂铑合金管（3）中，通过扭转机械式千斤顶（5‑2）撑开次支撑杆（5‑3）固定；用螺栓将密封端板（5‑6）、密封圈（5‑9）、主支撑杆（5‑1）和次支撑杆（5‑3）连接于铂铑合金管（3）两端端侧，然后将外抱箍卡环（5‑8）装卡于密封端板（5‑6）同平面，密封端盖（5‑7）密封连接于密封端板（5‑6）外侧，使得内支撑结构（5）与铂铑合金管（3）形成可循环的密闭空间，最后将支撑平台（7）移动到合适位置，将装置插入可调旋转装置（6）的连接槽口并对其进行固定；

（3）循环冷却：将步骤（2）所得工装通入冷却介质，冷却介质自冷却介质入口（5‑10）进入，在内支撑结构（5）与铂铑合金管（3）形成的密闭空间中流动，于冷却介质出口（5‑11）流出；通过调节冷却介质的流量，控制喷涂过程中铂铑合金管（3）的表面温度；

（4）红外传感：通过设置于等离子喷枪（2）上的红外线测温仪（4）对喷涂温度进行监控，调节冷却介质流量和喷涂行进速度，保证工件表面温度不超过热力学再结晶温度T_m；

（5）喷涂：通过上述步骤控制喷涂机器人（1）、等离子喷枪（2）和红外线测温仪（4），按照喷涂介质进行等离子设备参数设置，对铂铑合金管件进行等离子喷涂；喷涂过程结合冷却介质流速、喷枪行进速度调节红外线传感温度，经多道次喷涂和涂层测厚仪测量检测达到喷涂效果。

3.如权利要求1所述大型薄壁铂铑合金管内支撑循环冷却喷涂方法，其特征是：所述铂铑合金管（3）中的铑含量按质量比计为0.1%~20%；

所述铂铑合金管（3）的管壁厚度为0.3~1mm；管体截面尺寸为200~680mm，管体长度小于6000mm；

所述管体截面为圆形、椭圆形、腰圆形、方形或矩形。

4.如权利要求1所述大型薄壁铂铑合金管内支撑循环冷却喷涂方法，其特征是：所述喷涂介质为Al₂O₃粉或ZrO₂粉；

喷涂介质为Al₂O₃粉时，喷涂电流为550~600A，喷涂电压为58~62V，喷涂速度为1.1~1.3L/min；等离子喷枪（2）焰心距离铂铑合金管（3）的间距为100~120mm；

喷涂介质为ZrO₂粉时，喷涂电流为580~680A，喷涂电压为64~66V，喷涂速度为1.4~1.6L/min；等离子喷枪（2）焰心距离铂铑合金管（3）的间距为120‑150mm。

5.用于大型薄壁铂铑合金管内支撑循环冷却喷涂的内支撑机构，其特征是：包括内支撑结构（5）、可调节旋转装置（6）和移动支架（7）；所述内支撑结构（5）包括支撑调节机构和端部连接机构，支撑调节机构用于对产品进行支撑和调节，支撑调节机构两端分别通过端部连接机构与可调节旋转装置（6）连接；所述可调节旋转装置（6）下端通过移动支架（7）支撑。

6.如权利要求5所述用于大型薄壁铂铑合金管内支撑循环冷却喷涂的内支撑机构，其特征是：所述内支撑结构（5）包括主支撑杆（5‑1）及位于主支撑杆（5‑1）两侧的次支撑杆（5‑3）；所述主支撑杆（5‑1）和次支撑杆（5‑3）之间通过机械式千斤顶（5‑2）进行连接；所述主支撑杆（5‑1）两端均与主支撑杆连接轴（5‑12）连接，次支撑杆（5‑3）两端均与次支撑杆连接轴（5‑13）连接。

7.如权利要求6所述用于大型薄壁铂铑合金管内支撑循环冷却喷涂的内支撑机构，其特征是：所述主支撑杆连接轴（5‑12）和次支撑杆连接轴（5‑13）均通过密封圈（5‑9）与密封端板（5‑6）连接，密封端板（5‑6）上设置密封端盖（5‑7）。

8.如权利要求7所述用于大型薄壁铂铑合金管内支撑循环冷却喷涂的内支撑机构，其特征是：所述密封端板（5‑6）与外抱箍卡环（5‑8）相连，在外抱箍卡环（5‑8）、密封端盖（5‑7）和密封端板（5‑6）间形成密闭空间；一侧密封端板（5‑6）上设有冷却介质入口（5‑10），另一侧密封端板（5‑6）上设有冷却介质出口（5‑11）。

9.如权利要求5所述用于大型薄壁铂铑合金管内支撑循环冷却喷涂的内支撑机构，其特征是：主支撑杆（5‑1）上均匀分布若干块平面支撑板（5‑4），次支撑杆（5‑3）上均匀分布若干块半圆形支撑杆（5‑5）。

10.如权利要求5所述用于大型薄壁铂铑合金管内支撑循环冷却喷涂的内支撑机构，其特征是：所述可调节旋转装置（6）包括双列深沟球轴承（6‑1）、固定法兰盘（6‑2）、旋转轴套（6‑3）和封油盖（6‑4）；所述内支撑结构（5）两侧分别与一个可调节旋转装置（6）连接；所述主支撑杆连接轴（5‑12）与旋转轴套（6‑3）连接，旋转轴套（6‑3）与固定法兰盘（6‑2）连接；所述固定法兰盘（6‑2）内部设有双列深沟球轴承（6‑1），固定法兰盘（6‑2）由封油盖（6‑4）进行密封；

所述可调节旋转装置（6）下方均设有移动支架（7），移动支架（7）包括支架本体（7‑1）和万向轮（7‑2），万向轮（7‑2）设置于支架本体（7‑1）下方。