一种自动化双丝电弧喷涂发动机机体再制造方法技术

本发明专利技术公开了一种自动化双丝电弧喷涂发动机机体再制造方法，所述的方法包括对发动机机体主轴承孔镗削毛螺纹、喷砂预处理、用机器人自动化电弧喷涂系统对主轴承孔按预先规划设计的特定路径和喷涂工艺参数进行涂层制备、涂层镗削后加工以及检测与标识。工作台支撑并固定发动机机体不动，机械人末端手臂夹持喷枪进行喷涂作业，使用的喷涂材料为FeAl粉芯丝材。本发明专利技术可实现各种尺寸和重量的活塞式内燃机发动机机体的规模化再制造生产，提高了喷涂层的性能，改善了喷涂人员的工作环境，节能、降耗和环保效果明显。

【技术实现步骤摘要】
—种自动化双丝电弧喷涂发动机机体再制造方法
本专利技术涉及一种发动机再制造方法，特别是涉及一种利用自动化双丝电弧喷涂技术对活塞式发动机机体进行再制造的方法，属于热喷涂
。
技术介绍
发动机是汽车、船舶、石油钻机、工程机械、武器装备等机械设备的核心组件，需求量大面广。以前，对废旧发动机的主要处理方式是回收原材料，这种方式不能充分体现废旧发动机的价值，而且会造成能源、资源的浪费和环境的污染。因此，开展废旧发动机的再制造对于节约社会资源、降低成本和能耗具有至关重要的作用，为发展循环经济建设具有重要意义。而发动机机体是发动机最重要的零部件之一，其中主轴承孔磨损、变形和划伤是废旧机体损伤失效的主要形式。针对发动机机体主轴承孔的失效，曾经公开报道的修复/再制造方法主要有三种:一是采用胶粘镶圈法修复，该法工艺简单、成本低，但无法解决胶的老化问题；二是基于“减尺寸”的镗削加工法，即用镗床将主轴承孔的尺寸减小一个级别，再装配非标准的轴瓦，这种方法由于改变了零部件的尺寸标准，会给后期的使用和检修带来诸多的麻烦，且减尺寸加工的次数有限；三是电弧喷涂的修复方法，2001年，东北林业大学机械厂的孙彦臣，在《汽车技术》杂志第2期(P41-P42)上发表了题为“发动机主轴承及连杆轴承孔的修复方法”的文章。他们采用电弧喷涂技术进行修复，选用N1-Al复合丝材作打底层喷涂材料，镀锌铁丝作工作层喷涂材料。这种方法涂层硬度低，利于后加工。但也存在一些问题:一是选用的N1-Al复合丝材成本较高，二是手工作业环境较差，产生的粉尘、噪音以及镀锌铁丝熔化时产生的ZnO蒸汽等因素会危害作业人员的健康；三是手工喷涂的工艺稳定性和重复性较差，涂层厚度和性能无法均匀一致，质量难以保证。因此，在以前研究的基础上，提出了自动化高速电弧喷涂再制造发动机机体主轴承孔的方法，但不同的喷涂工艺与路径设计、不同的自动化喷涂设备以及不同的材料体系设计对发动机机体的再制造适用性和涂层性能有很大的影响。已有技术中，仅有发表在《中国表面工程》杂志第20卷第6期的论文“自动化电弧喷涂ICrlSNiOT1-Al复合涂层在废旧发动机缸体再制造中的应用”提出过基于操作机自动化电弧喷涂再制造的工艺方法，该方法用于斯太尔汽车发动机缸体(重量一般小于350公斤)的再制造，选用lCrl8Ni9Ti奥氏体不锈钢丝与Al丝的异质双丝喷涂材料设计，所设计的自动化喷涂工艺是基于变位机带动缸体旋转的同时，操作机在直角坐标系下带动喷枪左右平移和上下往复移动。该工艺方法较手工喷涂技术相比有较大进步，但是喷涂作业需要变位机带动缸体旋转，这对于船舶、石油钻机、工程机械、武器装备等设备使用的大重量发动机机体来说并不适用，因为当工件的重量超过一定限度时，很难找到大载荷与功率的变位机，能够带动这些工件以相当的速度和精度旋转。因此，本专利技术设计了一种适用性更广泛的自动化双丝电弧喷涂再制造发动机机体的新方法，改善了涂层的性能，可实现各种尺寸和重量的活塞式内燃机发动机机体的规模化再制造生产，有极大的推广应用空间。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种发动机机体主轴承孔的自动化双丝电弧喷涂再制造方法，以及使用该方法所涉及的设备、材料和工艺。本专利技术再制造方法所用的机器人自动化电弧喷涂系统组成如图1所示，主要包括:关节式机器人、喷涂电源、送丝机构、高速电弧喷涂枪、固定工件的工作台和中央控制单元。作业时，机械人末端手臂夹持喷涂枪；工作台支撑和定位发动机机体零件，并不运动；中央控制单元按照预先编写的自动化作业程序控制喷涂电源和送丝机构作业，同时控制机器人带动喷枪按预先规划的喷涂路径开始自动化喷涂作业。，其特征在于:工作台支撑并固定活塞式发动机机体不动，机械人末端手臂夹持喷枪进行运动作业，首先采用示教方式或离线编程方式对机器人运行路径进行规划设计，围绕每一个主轴承孔凹形圆周面平均划分出关键点，喷涂时机器人便可调用记存的路径和喷涂工艺参数对已预处理的发动机机体进行自动化喷涂作业，先将喷枪移到第一点，调节好喷枪姿态，喷枪移动速度范围为100~200mm/s，喷枪沿主轴承孔从第一点竖直平移到第二点，而后喷枪水平偏移至下一点，如此按规划路径喷涂，喷涂完一个主轴承孔之后进行下一个主轴承孔的循环喷涂，喷涂完所有主轴承孔后进行镗削加工，使之达到标准尺寸；所设计路径竖直方向轨迹长度比主轴承孔宽度大20~40mm，所设计路径的展开成平面图上的水平方向相邻连接点间距为15~20mm，喷枪在主轴承孔端面的喷涂角度、由以下公式确定:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动化双丝电弧喷涂发动机机体再制造方法，其特征在于：工作台支撑并固定活塞式发动机机体不动，机械人末端手臂夹持喷枪进行运动作业，首先采用示教方式或离线编程方式对机器人运行路径进行规划设计，围绕每一个主轴承孔凹形圆周面平均划分出关键点，喷涂时机器人便可调用记存的路径和喷涂工艺参数对已预处理的发动机机体进行自动化喷涂作业，先将喷枪移到第一点，调节好喷枪姿态，喷枪移动速度范围为100～200mm/s，喷枪沿主轴承孔从第一点竖直平移到第二点，而后喷枪水平偏移至下一点，如此按规划路径喷涂，喷涂完一个主轴承孔之后进行下一个主轴承孔的循环喷涂，喷涂完所有主轴承孔后进行镗削加工，使之达到标准尺寸；所设计路径竖直方向轨迹长度比主轴承孔宽度大20～40mm，所设计路径的展开成平面图上的水平方向相邻连接点间距为15～20mm，喷枪在主轴承孔端面的喷涂角度γ由以下公式确定：γ=π2-(sin-1DsinαR-α),其中R为主轴承孔直径，D为喷涂距离，α为喷枪和靠近喷枪一侧的轴承孔端面的连线与喷枪焰流中心线的夹角；喷涂焰流和主轴承孔不发生遮挡的前提是夹角α不小于喷涂焰流张角的1/2，喷涂焰流张角与喷枪型号相关，选择范围为20°～40°；对于每一种型号的发动机机体，主轴承孔直径R是固定的，由此设计喷涂距离选择范围为R≤D≤R+100mm。...

【技术特征摘要】
1.一种自动化双丝电弧喷涂发动机机体再制造方法，其特征在于:工作台支撑并固定活塞式发动机机体不动，机械人末端手臂夹持喷枪进行运动作业，首先采用示教方式或离线编程方式对机器人运行路径进行规划设计，围绕每一个主轴承孔凹形圆周面平均划分出关键点，喷涂时机器人便可调用记存的路径和喷涂工艺参数对已预处理的发动机机体进行自动化喷涂作业，先将喷枪移到第一点，调节好喷枪姿态，喷枪移动速度范围为100~200mm/s，喷枪沿主轴承孔从第一点竖直平移到第二点，而后喷枪水平偏移至下一点，如此按规划路径喷涂，喷涂完一个主轴承孔之后进行下一个主轴承孔的循环喷涂，喷涂完所有主轴承孔后进行镗削加工，使之达到标准尺寸； 所设计路径竖直方向轨迹长度比主轴承孔宽度大20~40mm，所设计路径的展开成平面图上的水平方向相邻连接点间距为15~20mm，喷枪在主轴承孔端面的喷...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永雄，梁秀兵，徐滨士，蔡志海，胡振峰，乔玉林，张平，张志彬，商俊超，
申请(专利权)人：中国人民解放军装甲兵工程学院，北京戎鲁机械产品再制造技术有限公司，
类型：发明
国别省市：