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技术

本发明专利技术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。本发明专利技术结构简单，成本较低，可在薄壁件等离子喷涂工艺中广泛应用。本发明专利技术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。 1

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术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。
技术介绍
铂铑合金具备优异的高温结构强度和高的化学稳定性使其成为玻璃行业中常见的高温结构材料。由铂铑合金制备的通道是生产TFT-LED(薄膜晶体管液晶显示器)的关键装备，单套装备贵金属(主要是铂铑合金)用量约500～800kg，由于其特殊的高温环境，铂铑合金因发生氧化挥发而产生贵金属损耗，甚至造成价值过亿的装备损坏。为了降低铂铑合金氧化挥发存在的潜在风险和延长设备的使用寿命，研究发现在铂铑合金表面喷涂介质可有效减缓铂铑合金高温氧化。Al2O3和ZrO2粉作为常见的两种喷涂介质材料，通过不同的涂覆技术喷涂在铂铑合金表面可显著降低其高温氧化现象。因热喷涂技术的使用限制，特别是薄壁型部件热喷涂后变形过大，难以保证装备的高精度要求，严重影响涂覆技术在TFT-LED装备中的应用。此外喷涂层的结合强度和均匀性也是影响涂覆技术在铂铑合金材料应用的重要影响因素。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有喷涂技术的不足之处，提供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，其采用内支撑约束与循环冷却、红外线传感联动控制薄壁件等离子喷涂变形技术，旨在提供一种有效的预防铂铑合金薄壁管等离子喷涂变形量控制的方法。本专利技术的技术方案，大型薄壁铂铑合金管内支撑循环冷却喷涂方法，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。具体步骤如下：(1)内支撑结构的装配：其包括主支撑杆、机械式千斤顶、次支撑杆、平面支撑板、半圆形支撑杆、密封端板、密封端盖、外抱箍卡环、密封圈、冷却介质入口、冷却介质出口、主支撑杆连接轴和次支撑杆连接轴；(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对主支撑杆和次支撑杆进行收拢，随后将内支撑结构装入铂铑合金管中，通过扭转机械式千斤顶撑开次支撑杆固定；用螺栓将密封端板、密封圈、主支撑杆和次支撑杆连接于铂铑合金管两端端侧，然后将外抱箍卡环装卡于密封端板同平面，密封端盖密封连接于密封端板外侧，使得内支撑结构与铂铑合金管形成可循环的密闭空间，最后将支撑平台移动到合适位置，将装置插入可调旋转装置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进入，在内支撑结构与铂铑合金管形成的密闭空间中流动，于冷却介质出口流出；通过调节冷却介质的流量，控制喷涂过程中铂铑合金管的表面温度；(4)红外传感：通过设置于等离子喷枪上的红外线测温仪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Tm；(5)喷涂：通过上述步骤控制喷涂机器人、等离子喷枪和红外线测温仪，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。所述冷却介质为水或惰性气体。所述喷涂机器人、等离子喷枪和冷却介质的流量控制装置均匀PLC控制装置连接。所述铂铑合金管中的铑含量按质量比计为0.1％～20％。所述铂铑合金管的管壁厚度为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。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；等离子喷枪焰心距离铂铑合金管的间距为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；等离子喷枪焰心距离铂铑合金管的间距为120～150mm。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，其包括内支撑结构、可调节旋转装置和移动支架；所述内支撑结构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连接；所述可调节旋转装置下端通过移动支架支撑。所述内支撑结构包括主支撑杆及位于主支撑杆两侧的次支撑杆；所述主支撑杆和次支撑杆之间通过机械式千斤顶进行连接；所述主支撑杆两端均与主支撑杆连接轴连接，次支撑杆两端均与次支撑杆连接轴连接。所述主支撑杆连接轴和次支撑杆连接轴均通过密封圈与密封端板连接，密封端板上设置密封端盖。所述密封端板与外抱箍卡环相连，在外抱箍卡环、密封端盖和密封端板间形成密闭空间；一侧密封端板上设有冷却介质入口，另一侧密封端板上设有冷却介质出口。所述主支撑杆上均匀分布若干块平面支撑板，次支撑杆上均匀分布若干块半圆形支撑杆。所述可调节旋转装置包括双列深沟球轴承、固定法兰盘、旋转轴套和封油盖；所述内支撑结构两侧分别与一个可调节旋转装置连接；所述主支撑杆连接轴与旋转轴套连接，旋转轴套与固定法兰盘连接；所述固定法兰盘内部设有双列深沟球轴承，固定法兰盘由封油盖进行密封；所述可调节旋转装置下方均设有移动支架，移动支架包括支架本体和万向轮，万向轮设置于支架本体下方。本专利技术针对大型薄壁铂铑合金管的喷涂变形控制、喷涂层致密度及厚度均匀性控制有显著改善和提高，喷涂层的结合强度也有明显提高，核心在于采用内支撑内循环冷却喷涂方法。其中喷涂作业区温度控制是关键，通过冷却介质的流量控制、喷枪行进速度控制可有效保证喷涂作业区温度＜300℃。在喷涂工作区温度控制的范围内，缩短喷涂枪焰心距离工件的表面越短、喷涂枪行进轨迹越慢和喷涂工件表面粗糙度越大对喷涂表面的着粉率越高，对喷涂层的结合强度和致密度有益。本专利技术喷涂变形控制、喷涂层致密度及厚度均匀性控制和喷涂层的结合强度优异效果的前提采用机器人自动等离子喷涂工艺。本专利技术的有益效果：本专利技术利用内支撑约束与循环冷却、红外线传感联动控制薄壁件热喷涂变形技术，可明显降低等离子喷涂过程薄壁铂铑合金喷涂变形，特别是对喷涂面的平整度有显著效果。针对腰圆形0.8mm厚铂铑合金扁管截面尺寸变形由原来8～10mm变形量控制到现有的1～3mm。本专利技术的循环冷却喷涂法可明显提高喷涂粉的利用率，循环冷却降低工件表面的喷涂温度，可缩短喷枪与工件距离，提高喷射粒子的速度、涂层致密、粘结强度高从而提高喷涂着粉率。本专利技术结构简单，成本较低，可在薄壁件等离子喷涂工艺中广泛应用。本专利技术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。附图说明图1是内支撑循环冷却喷涂工艺示意图。图2是内支撑结构、可调节旋转装置和移动支架装配示意图。图3是内支撑结构、可调节旋转装置和移动支主视图。图4是内支撑结构剖面示意图。图5是密封端板密闭封装局部剖视图。图6是可调节旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
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

【技术特征摘要】
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Tm；（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...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿怀亮，王东新，许伊杰，荣仲，周佳磊，王志江，屈新鑫，
申请(专利权)人：无锡英特派金属制品有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32