噴涂器對準(zhǔn)組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型總體涉及將熱噴涂涂層涂敷到凹面，如發(fā)動機組中的圓柱形孔，并且更具體地，涉及用于將熱孔噴槍與將用槍進行涂覆的凹面的縱向軸線對準(zhǔn)的設(shè)備和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]不同行業(yè)都采用熱噴涂工藝將保護涂層涂敷到將要經(jīng)受嚴苛運行條件(如高溫和研磨材料的撞擊)的部件的表面。在這些熱噴涂工藝中，涂層材料被熔化或蒸發(fā)并噴涂到待涂覆的基板表面上。典型地，通過電氣手段(如等離子體或電弧)或化學(xué)手段(如燃燒火焰)將金屬絲或粉末形式的“原料”物質(zhì)加熱至熔融或半熔融狀態(tài)，并通過等離子體氣體射流和/或另一種高壓空氣射流朝向基底表面加速。熱噴涂工藝優(yōu)于其它涂層工藝，如電鍍，因為可以在較短的處理時間內(nèi)以較厚的涂層覆蓋基底的大片表面區(qū)域。
[0003]等離子體轉(zhuǎn)移弧(PTWA)熱噴涂是用于將原料物質(zhì)的涂層沉積到外部兼內(nèi)部基底表面的一種熱噴涂工藝。PTWA熱噴涂特別適用于涂覆內(nèi)燃機缸膛的凹形內(nèi)表面。缸膛上的耐熱和耐磨涂層允許在不需要重鑄鐵套筒的情況下使用鋁發(fā)動機組，如果沒有這些涂層，本應(yīng)需要重鑄鐵套筒來承受在燃燒循環(huán)期間產(chǎn)生的熱。在眾多PTWA孔噴槍中，單一的金屬絲被用作系統(tǒng)原料。由非消耗陰極和原料金屬絲間的轉(zhuǎn)移弧形成的超音速等離子體射流熔化并霧化金屬絲，并且，當(dāng)槍在缸膛內(nèi)旋轉(zhuǎn)時，額外的強制氣體射流將熔融液滴輸送到缸膛的表面上以將均勻涂層涂敷到整個表面。
[0004]各種形式的PTWA孔噴槍是本領(lǐng)域已知的。例如，1994年3月22日授予Marantz等人的題為“高速電弧噴涂設(shè)備及形成材料方法”的第5296667號美國專利教導(dǎo)了以適合用于在凹面(例如孔)表面上沉積均勻涂層的方式采用的槍組件。該槍組件安裝在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件上以允許其利用電動機驅(qū)動裝置相對于孔做同心旋轉(zhuǎn)。在相對端處，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件安裝在固定端板上，并形成為具有穿過其旋轉(zhuǎn)軸線延伸的絕緣送絲管。該槍組件安裝在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的半徑上，使得等離子體射流向著絕緣送絲管延伸。通過送絲管在孔的中心軸線上送進金屬絲，與槍組件的氣連接和電連接通過固定端板送至旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，并通過旋轉(zhuǎn)構(gòu)件送至槍組件。隨著金屬絲不斷地被送進等離子體射流中，轉(zhuǎn)移弧等離子體熔化其尖端，熔融液滴被霧化并被等離子體流朝孔的內(nèi)壁推動。當(dāng)旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和轉(zhuǎn)移弧等離子體槍組件旋轉(zhuǎn)時，涂層在孔壁上均勻沉積。當(dāng)沉積通過旋轉(zhuǎn)運動形成時，該組件在孔內(nèi)軸向地往復(fù)運動，使得沉積沿著孔的整個圓周及孔的長度形成。
[0005]在另一個實例中，1995年11月21日授予Marantz等人的題為“熱噴涂內(nèi)表面的方法和設(shè)備”的第5468295號美國專利公開了一種用金屬涂層材料熱噴涂表面的方法，該方法包括在熱噴涂設(shè)備(例如雙線電弧設(shè)備)四周設(shè)置噴嘴。該噴嘴包括多個大致徑向向內(nèi)面向涂層材料顆粒流(例如雙線熱噴涂設(shè)備的霧化熔融金屬流)的端口。端口依次接收偏轉(zhuǎn)氣流，從而圍繞顆粒流的軸線周向地移動。偏轉(zhuǎn)氣流夾帶涂層材料并徑向?qū)⑵鋽y帶至待涂覆部分的表面或噴嘴組件。多個閥口允許對圓柱形表面進行涂覆，而不旋轉(zhuǎn)組件的末端。同時對主體(例如發(fā)動機組)的多個孔進行涂覆的方法和設(shè)備包括多個同時插入每個孔中的偏轉(zhuǎn)噴嘴。
[0006]為確保均勻且完整地涂覆圓柱形孔的內(nèi)表面，在示例性專利中的槍組件和噴嘴，以及其它發(fā)生噴涂器或是噴霧器圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的相似的裝置，旋轉(zhuǎn)軸線與孔的縱向軸線的重合對準(zhǔn)允許噴涂器在內(nèi)表面沉淀一層均勻且完整的涂層。一旦噴涂器和圓柱形孔的相對位置和對準(zhǔn)得以確定，隨著發(fā)動機組經(jīng)過生產(chǎn)線的噴涂工位或是經(jīng)噴涂工位被回收，噴涂器可重復(fù)地被插入到孔中。然而，不時地重建噴涂器和圓柱形孔的空間關(guān)系是有必要的。例如，當(dāng)噴涂器撞擊到發(fā)動機組或是其它阻礙時或是為維護或更換之目的噴涂器必須從組件中拆掉時，對準(zhǔn)就可能受到影響。目前，不存在可靠的機制或是方法來使這些類型的噴涂器與正被噴涂的部位對準(zhǔn)。如果沒有同軸度，則不能恰當(dāng)?shù)赝扛脖砻?，并可能產(chǎn)生過多的缺陷，如由于涂層不足以承受燃燒循環(huán)過程中產(chǎn)生的熱量以及發(fā)生的磨損所導(dǎo)致的孔端部的過熱點。鑒于此，需要一種改進的設(shè)備和方法，使得噴涂器在圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)時，與孔或是其它待涂覆的凹面對準(zhǔn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實用新型的目的在于提供一種噴涂器對準(zhǔn)組件，使得噴涂器在圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)時，與孔或是其它待涂覆的凹面的縱向軸線對準(zhǔn)。
[0008]在本實用新型的一方面，公開了一種噴涂器對準(zhǔn)組件，其用于使旋轉(zhuǎn)噴涂器的噴涂器旋轉(zhuǎn)軸線與凹面的孔的縱向軸線對準(zhǔn)；所述旋轉(zhuǎn)噴涂器安裝在噴涂器定位組件上，所述噴涂器定位組件相對于所述凹面移動所述旋轉(zhuǎn)噴涂器；所述噴涂器對準(zhǔn)組件包括:細長的對準(zhǔn)基座，其具有第一端和相對設(shè)置的第二端；對準(zhǔn)基座連接機構(gòu)，其位于細長的對準(zhǔn)基座的第一端，并配置成與噴涂器定位組件的連接機構(gòu)接合，并使對準(zhǔn)基座縱向軸線與由噴涂器定位組件限定的噴涂器旋轉(zhuǎn)軸線對準(zhǔn)；以及指示器裝置，其位于細長的對準(zhǔn)基座的第二端并在細長的對準(zhǔn)基座連接到噴涂器定位組件時圍繞噴涂器旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)；所述指示器裝置具有視覺指示器和可操作地連接到所述視覺指示器的觸針，使得視覺指示器的顯示在觸針相對于觸針中間位置移動時發(fā)生改變。
[0009]進一步的，所述對準(zhǔn)基座連接機構(gòu)與所述旋轉(zhuǎn)噴涂器的噴涂器連接機構(gòu)相同，所述旋轉(zhuǎn)噴涂器的所述噴涂器連接機構(gòu)配置成與所述噴涂器定位組件的連接機構(gòu)接合，并使所述旋轉(zhuǎn)噴涂器與所述噴涂器旋轉(zhuǎn)軸線對準(zhǔn)。
[0010]其中，所述細長的對準(zhǔn)基座具有從所述第一端至所述第二端的縱向長度，使得當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)噴涂器連接到所述噴涂器定位組件時，所述指示器裝置連接到所述第二端的連接點位于所述旋轉(zhuǎn)噴涂器的噴涂器輸出的位置。
[0011]其中，所述細長的對準(zhǔn)基座包括第一基座部分和第二基座部分，所述第一基座部分具有從所述第一端朝所述第二端延伸的第一基座部分外徑，所述第二基座部分具有從所述第二端朝所述第一端延伸的第二基座部分外徑，其中，所述第一基座部分外徑大于所述第二基座部分外徑。
[0012]進一步的，所述細長的對準(zhǔn)基座還包括中間基座部分，所述中間基座部分設(shè)置在所述第一基座部分和所述第二基座部分之間，且具有小于所述第一基座部分外徑并大于所述第二基座部分外徑的中間基座部分外徑。
[0013]優(yōu)選的，所述視覺指示器包括具有可旋轉(zhuǎn)指針的刻度盤，其中，所述可旋轉(zhuǎn)指針可操作地連接到所述觸針上，使得所述觸針從所述觸針中間位置移開時，所述可旋轉(zhuǎn)指針在刻度盤上從零位置旋轉(zhuǎn)。
[0014]進一步的，所述指示器裝置包括指示器裝置主體和支撐臂，所述指示器裝置主體具有安裝在其上的所述視覺指示器和可樞轉(zhuǎn)地安裝在其上的所述觸針，所述支撐臂可樞轉(zhuǎn)地連接到所述指示器裝置主體，且配置成附接到所述細長的對準(zhǔn)基座的所述第二端并與所述噴涂器旋轉(zhuǎn)軸線對準(zhǔn)，使得指示器裝置主體可相對于所述支撐臂和所述細長的對準(zhǔn)基座圍繞垂直于所述噴涂器旋轉(zhuǎn)軸線的指示器裝置旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。
[0015]在本實用新型的另一方面，公開了一種對準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)噴涂器與凹面的方法。所述方法可包括:從噴涂器定位組件上分離所述旋轉(zhuǎn)噴涂器；將噴涂器對準(zhǔn)組件連接到所述噴涂器定位組件，其中所述噴涂器對準(zhǔn)組件包括指示器裝置，所述指示器裝置具有視覺指示器和可操作地連接到所述視覺指示器的觸針，使得所述視覺指示器的顯示在所述觸針相對于觸針中間位置移動時發(fā)生改變；以及移動所述噴涂器定位組件到相對于所述凹面的第一縱向位置，其中所述指示器裝置的所述觸針接觸所述凹面。所述方法還可包括:圍繞由所述噴涂器定位組件限定的噴涂器旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)所述指示器裝置；確定當(dāng)所述觸針相對于所述觸針中間位置移動導(dǎo)致所述指示器裝置圍繞所述噴涂器旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)時所述視覺指示器的所述顯示是否隨之改變；以及響應(yīng)于確定在所述指示器裝置圍繞所述噴涂器旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)期間所述視覺指示器的所述顯示改變，在更接近對準(zhǔn)所述噴涂器旋轉(zhuǎn)軸線與凹面縱向軸線的方向上，改變所述噴涂器定位組件的位置。
[0016]在本實用新型的另一方面，公開了一種噴涂器對準(zhǔn)組件，用于將旋轉(zhuǎn)噴涂器的噴涂器旋轉(zhuǎn)軸線對準(zhǔn)凹面的孔的縱向軸線；所述旋轉(zhuǎn)噴涂器安裝在噴涂器定位組件上，所述噴涂器定位組件相對于所述凹面移動所述旋轉(zhuǎn)噴涂器；所述噴涂器對準(zhǔn)組件包括具有第一端和相對設(shè)置的第二端的細長的對準(zhǔn)基座、設(shè)置在所述細長的對準(zhǔn)基座的第一端并且配置為接合噴涂器定位組件的連接機構(gòu)并使對準(zhǔn)基座縱向軸線與由所述噴涂器定位組件限定的所述噴涂器旋轉(zhuǎn)軸線對準(zhǔn)的指示器基座連接機構(gòu)，以及設(shè)置在所述細長的對準(zhǔn)基座第二端的指示器裝置；所述指示器裝置配置為在圍繞所述噴涂器旋轉(zhuǎn)軸線的多個位置處測定所述噴涂器旋轉(zhuǎn)軸線和所述凹面之間的徑向距離，并提供關(guān)于圍繞所述噴涂器旋轉(zhuǎn)軸線的所述多個位置處的所述徑向