一种用于钢构件裂纹冷喷涂修复装置及其修复工艺

文档序号:1948699 发布日期:2021-12-10 浏览:13次 >En<

阅读说明:本技术 一种用于钢构件裂纹冷喷涂修复装置及其修复工艺 (Cold spraying repair device and repair process for cracks of steel member ) 是由 陈浩 高云鹏 王海学 郑建军 乔欣 谢利明 于 2021-09-15 设计创作,主要内容包括:本发明公开一种用于钢构件裂纹冷喷涂修复装置及其修复工艺,包括有设置于底座上用于固定工件的定位组件,该定位组件的上方设置有可沿竖直方向进行移动的喷涂机构,喷涂机构包括有U形板、喷涂容器和第一固定板,U形板的U型口朝下,U形板内侧的底部转动连接有矩形框,喷涂容器通过其两侧连接的轴杆与矩形框的内侧转动相连,喷涂容器的内部沿其中轴线上开设有圆心通孔,圆心通孔的内部转动连接有第一喷涂管,第一喷涂管的内部设有第二喷涂管,第二喷涂管的底端嵌套至第一喷涂管内部并与之沿轴向限位滑动连接。本发明可对不同大小的工件进行冷喷涂操作,并且喷头的喷射方向始终与工件的外侧垂直,喷射距离可调,具有更好的冷喷涂效果。(The invention discloses a cold spraying repair device for cracks of a steel member and a repair process thereof, and the cold spraying repair device comprises a positioning assembly arranged on a base and used for fixing a workpiece, wherein a spraying mechanism capable of moving along the vertical direction is arranged above the positioning assembly, the spraying mechanism comprises a U-shaped plate, a spraying container and a first fixing plate, a U-shaped opening of the U-shaped plate faces downwards, the bottom of the inner side of the U-shaped plate is rotatably connected with a rectangular frame, the spraying container is rotatably connected with the inner side of the rectangular frame through shaft levers connected with two sides of the spraying container, a circle center through hole is formed in the spraying container along the central axis of the spraying container, a first spraying pipe is rotatably connected with the inside of the circle center through hole, a second spraying pipe is arranged in the first spraying pipe, and the bottom end of the second spraying pipe is nested into the first spraying pipe and is in limited sliding connection with the first spraying pipe along the axial direction. The invention can carry out cold spraying operation on workpieces with different sizes, the spraying direction of the spray head is always vertical to the outer side of the workpiece, the spraying distance is adjustable, and the cold spraying effect is better.)

一种用于钢构件裂纹冷喷涂修复装置及其修复工艺

技术领域

本发明属于砂纸制作技术领域,具体涉及一种用于钢构件裂纹冷喷涂修复装置及其修复工艺。

背景技术

金属构件在长时间使用后会因腐蚀产生裂纹,为了延长其使用寿命,通常采用冷喷涂方式将金属材料喷涂至裂纹处对其进行修复,但是现有的喷涂修复装置在使用时还不够灵活,喷头的调节范围小,导致其可适用的钢构件有效无法对其喷涂范围进行调节,针对不同大小的钢构件,其喷头的位置无法全部垂直于钢构件的修复面,进而导致钢构件的的喷涂修复效果差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于钢构件裂纹冷喷涂修复装置及其修复工艺,以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种用于钢构件裂纹冷喷涂修复装置,包括有设置于底座上用于固定工件的定位组件,该定位组件的上方设置有可沿竖直方向进行移动的喷涂机构,喷涂机构包括有U形板、喷涂容器和第一固定板,U形板的U型口朝下,U形板内侧的底部转动连接有矩形框,喷涂容器通过其两侧连接的轴杆与矩形框的内侧转动相连,喷涂容器的内部沿其中轴线上开设有圆心通孔,圆心通孔的内部转动连接有第一喷涂管,第一喷涂管的内部设有第二喷涂管,第二喷涂管的底端嵌套至第一喷涂管内部并与之沿轴向限位滑动连接;U形板的顶部固定安装有第三电机,第三电机的电机轴的轴心与定位组件的轴心处于同一竖直线上,第三电机的电机轴向下贯穿U形板后固定连接有沿水平方向设置的安装框架,安装框架的内侧驱动连接有可沿水平方向上往复运动的传动块,传动块的底部固定连接有连接件,第二喷涂管的顶端端向上延伸出喷涂容器后铰接于连接件上;第一喷涂管的底端延伸至喷涂容器外部后连接有连接板,连接板与第一固定板之间设置有依次滑动相连的第一伸缩管件、第二伸缩管件和第三伸缩管件,第一伸缩管件的一端固定于连接板上并与第一喷涂管相连通,第三伸缩管件的底端固定于第一固定板上,连接板和第一固定板之间位于第一伸缩管件、第二伸缩管件和第三伸缩管件的两侧还连接有第一电动伸缩杆,第一固定板的一侧连接有第二固定板,第二固定板的顶端固定连接有喷头,并且喷头的喷涂方向与第三伸缩管件的伸缩方向平行,喷头与第一固定板之间连接有与第三伸缩管件相连通的连接管。

优选的,安装框架的内侧沿其长度方向固定连接有第二螺纹杆,第二螺纹杆的一端与安装框架转动连接,第二螺纹杆的另一端与固定在安装框架内部的第二电机驱动连接,传动块螺纹套接于第二螺纹杆上,并且传动块的两侧与安装框架内部的两侧限位滑动连接。

优选的,第一固定板与第二固定板之间通过两个第二电动伸缩杆相连,并且两个第二电动伸缩杆的伸缩方向与喷头的喷涂方向垂直。

优选的,第一喷涂管通过轴承与圆心通孔转动连接,第二喷涂管底部的外侧固定连接有四个呈环形分布的滑块,第一喷涂管的内壁上开设有与四个滑块相适配的限位滑槽,滑块嵌套至相对应的限位滑槽内并与之滑动配合连接。

优选的,喷涂容器的内壁与圆心通孔的外侧之间形成腔体,喷涂容器的外侧设有与腔体相通的放料口,圆心通孔的内壁上开设有多个与腔体相通的第一通孔,位于喷涂容器内部的第一喷涂管内壁上开设有多个第二通孔,第二通孔可通过第一通孔与腔体相通,第二喷涂管的顶端连通设置有安装管件,安装管件与外部的高速冷气机构相连接。

优选的,底座的顶部位于定位组件的两侧沿竖直方向安装有支撑架,两个支撑架之间滑动连接有固定框,U形板固定安装于固定框上,每个支撑架的内部沿竖直方向设置有第一螺纹杆,第一螺纹杆的顶端与支撑架的顶部转动连接,第一螺纹杆的底端与固定在底座内部的第一电机驱动连接。

优选的,定位组件包括固定在底座上的放置台,放置台的顶部固定连接有锥形块,第三电机的电机轴的轴心与锥形块的轴心处于同一竖直线上。

本发明还提出一种用于钢构件裂纹冷喷涂修复工艺,基于上述提及的用于钢构件裂纹冷喷涂修复装置,方法如下:

步骤一、将工件水平安装在定位组件上;

步骤二、调整喷头的位置,使喷头的喷射方向与工件的外侧垂直:整个喷涂机构沿竖直方向移动调整喷头的高度;电动驱动传动块沿安装框架内侧向第三电机的电机轴方向滑动,使喷涂容器绕着轴杆顺时针旋转,待第一伸缩管件、第二伸缩管件、第三伸缩管件的伸缩方向与工件的外侧垂直时,传动块保持固定不动,启动第一电动伸缩杆带动第一固定板和喷头移动,待喷头位于工件外壁裂纹处并具有一定的喷涂距离后,关闭第一电动伸缩杆;

步骤三、通过计算机控制第三电机的旋转速度和旋转角度大小,第三电机驱动喷头绕着工件的外侧旋转,在旋转的过程中喷头的喷射方向始终与工件的外侧垂直,喷涂容器内部的金属颗粒依次通过第一喷涂管、第一伸缩管件、第二伸缩管件、第三伸缩管件、连接管后从喷头喷出,喷头沿着裂纹路径进行冷喷涂。

与现有技术相比,本发明提供了用于钢构件裂纹冷喷涂修复装置及其修复工艺,具备以下有益效果:

(1)本发明中的喷涂机构可以适用于各种不同大小的工件,其不仅可以沿竖直方向进行移动,而且其上设置的喷头可调整至与钢构件表面相垂直,喷头通过第一电动伸缩杆还可以调节其与钢构件喷涂面之间的距离,喷涂时喷头不仅可以沿钢构件表面沿水平方向进行三百六十度旋转全面喷涂,而且还能通过第二电动伸缩杆沿钢构件表面上下方向进行移动,从而极大的提升了其喷头的灵活性,适用于各种不同形状的裂纹。

(2)第三电机驱动安装框进行旋转时,安装框架通过传动块带动连接件旋转,通过连接件与滑块的转动连接可使连接件带动第二喷涂管旋转,通过滑块与限位滑槽的限位连接可使第二喷涂管带动第一喷涂管旋转,第一喷涂管旋转的过程中会带动喷涂容器运动,使喷涂容器绕着轴杆摆动,同时矩形框会绕着自身与U形板的转动连接轴进行摆动。喷涂容器的运动可使腔体内部的金属颗粒达到摇匀的效果,使不同的金属颗粒混合的更加充分。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制,在附图中:

图1为本发明提出的修复装置的整体结构示意图;

图2为本发明中修复装置工作状态时的示意图;

图3为本发明中喷涂机构的整体结构示意图;

图4为本发明中喷涂机构的局部三维结构示意图;

图5为本发明中安装框架的三维结构示意图;

图6为本发明中喷涂容器的三维剖面示意图;

图7为本发明中第一喷涂管和第二喷涂管的连接剖面示意图;

图8为本发明中喷涂机构的局部三维剖面示意图。

图中:1、底座;2、放置台;3、锥形块;4、工件;5、支撑架;6、第一电机;7、第一螺纹杆;8、固定框;9、喷涂机构;10、U形板;11、矩形框;12、喷涂容器;13、轴杆;14、放料口;15、圆心通孔;16、腔体;17、第一通孔;18、第一喷涂管;19、第二通孔;20、限位滑槽;21、第二喷涂管;22、滑块;23、连接件;24、传动块;25、安装框架;26、第二电机;27、第二螺纹杆;28、第三电机;29、固定架;30、轴承;31、连接板;32、第一伸缩管件;33、第二伸缩管件;34、第三伸缩管件;35、挡块;36、第一固定板;37、第一电动伸缩杆;38、第二电动伸缩杆;39、第二固定板;40、喷头;41、连接管。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例中附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

在本发明的实施例的描述中,需要理解的是,术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明的实施方式和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的实施方式的限制。

请参阅图1-图8,本实施例提出一种用于钢构件裂纹冷喷涂修复装置,包括有设置于底座1上用于固定工件4的定位组件,该定位组件的上方设置有可沿竖直方向进行移动的喷涂机构9。定位组件为固定在底座1上的放置台2,放置台2的顶部固定连接有锥形块3,修复前,将工件4通过底端的孔安装在锥形块3上,并使其放置水平。

喷涂机构9包括有U形板10、喷涂容器12和第一固定板36,U形板10的U型口朝下,U形板10内侧的底部转动连接有矩形框11,喷涂容器12通过其两侧连接的轴杆13与矩形框11的内侧转动相连,喷涂容器12的内部沿其中轴线上开设有圆心通孔15,圆心通孔15的内部转动连接有第一喷涂管18,第一喷涂管18的内部设有第二喷涂管21,第二喷涂管21的底端嵌套至第一喷涂管18内部并与之沿轴向限位滑动连接,具体的,如图7所示,第一喷涂管18通过轴承30与圆心通孔15转动连接,第二喷涂管21底部的外侧固定连接有四个呈环形分布的滑块22,第一喷涂管18的内壁上开设有与四个滑块22相适配的限位滑槽20,滑块22嵌套至相对应的限位滑槽20内并与之滑动配合连接。

U形板10的顶部固定安装有固定架29,固定架29的内部安装有第三电机28,并且第三电机28的电机轴的轴心与锥形块3的轴心处于同一竖直线上,从而使待修复的钢构件中心处与喷涂机构9的旋转轴线保持同轴,保障了喷涂厚度均匀。第三电机28的电机轴向下贯穿U形板10后固定连接有沿水平方向设置的安装框架25,安装框架25的内侧驱动连接有可沿水平方向上往复运动的传动块24,传动块24的底部固定连接有连接件23,第二喷涂管21的顶端端向上延伸出喷涂容器12后铰接于连接件23上;第一喷涂管18的底端延伸至喷涂容器12外部后连接有连接板31,连接板31与第一固定板36之间设置有依次滑动相连的第一伸缩管件32、第二伸缩管件33和第三伸缩管件34,第一伸缩管件32的一端固定于连接板31上并与第一喷涂管18相连通,第三伸缩管件34的底端固定于第一固定板36上,其中第一伸缩管件32和第二伸缩管件33的底端均固定连接有挡块35。连接板31和第一固定板36之间位于第一伸缩管件32、第二伸缩管件33和第三伸缩管件34的两侧还连接有第一电动伸缩杆37,第一固定板36的一侧连接有第二固定板39,第二固定板39的顶端固定连接有喷头40,并且喷头40的喷涂方向与第三伸缩管件34的伸缩方向平行,第一电动伸缩杆37的伸缩带动第一固定板36和喷头40移动,可以调整喷头40与工件4外侧的喷涂距离,喷头40与第一固定板36之间连接有与第三伸缩管件34相连通的连接管41,喷涂容器12内部的金属颗粒依次通过第一喷涂管18、第一伸缩管件32、第二伸缩管件33、第三伸缩管件34、连接管41后从喷头40喷出。

作为优选的实施例,本实施例中的安装框架25的内侧沿其长度方向固定连接有第二螺纹杆27,第二螺纹杆27的一端与安装框架25转动连接,第二螺纹杆27的另一端与固定在安装框架25内部的第二电机26驱动连接,传动块24螺纹套接于第二螺纹杆27上,并且传动块24的两侧与安装框架25内部的两侧限位滑动连接,通过第二电机26驱动传动块24沿安装框架25内部进行滑动,传动块24底部的连接件23与第二喷涂管21转动连接以及第二喷涂管21与第一喷涂管18的滑动连接,进而可使喷涂容器12绕着轴杆13顺时针旋转。

第一固定板36与第二固定板39之间通过两个第二电动伸缩杆38相连,并且两个第二电动伸缩杆38的伸缩方向与喷头40的喷涂方向垂直,第二电动伸缩杆38带动喷头40沿其活塞杆方向移动,从而可以使喷头40垂直于钢构件表面上下移动进行喷涂,从而提升了喷头40的喷涂范围。

喷涂容器12的内壁与圆心通孔15的外侧之间形成腔体16,喷涂容器12的外侧设有与腔体16相通的放料口14,通过放料口14可向腔体16内注入材料不同的金属颗粒,圆心通孔15的内壁上开设有多个与腔体16相通的第一通孔17,位于喷涂容器12内部的第一喷涂管18内壁上开设有多个第二通孔19,第二通孔19可通过第一通孔17与腔体16相通,第二喷涂管21的顶端连通设置有安装管件,安装管件与外部的高速冷气机构相连接,腔体16内盛放有金属颗粒,在外部高速冷气机构向第二喷涂管21内喷气时,气体通过第一喷涂管18时,因气体速度高,进而可通过第二通孔19和第一通孔17将腔体16内的金属颗粒吸到气流内,气体带动金属颗粒依次通过第一伸缩管件32、第二伸缩管件33、第二伸缩管件33、连接管41最后从喷头40喷出。

为了能够对喷头40的高度进行调节,本实施例在底座1的顶部位于定位组件的两侧沿竖直方向安装有支撑架5,两个支撑架5之间滑动连接有固定框8,U形板10固定安装于固定框8上,每个支撑架5的内部沿竖直方向设置有第一螺纹杆7,第一螺纹杆7的顶端与支撑架5的顶部转动连接,第一螺纹杆7的底端与固定在底座1内部的第一电机6驱动连接,通过第一电机6驱动第一螺纹杆7旋转,进而可以驱动固定框8沿支撑架5进行升降调节。

本发明提出一种用于钢构件裂纹冷喷涂修复装置,在使用时,首先将工件4通过底端的孔安装在锥形块3上,并使其放置水平,完成放置。

然后调整喷头40的位置,使喷头40的喷射方向与工件4的外侧垂直。启动第二电机26,第二电机26通过电机轴带动第二螺纹杆27旋转,进而带动传动块24在安装框架25内向第三电机28电机轴方向滑动,传动块24带动连接件23移动,通过连接件23与滑块22转动连接以及第二喷涂管21与第一喷涂管18的滑动连接,进而可使喷涂容器12绕着轴杆13顺时针旋转,喷涂容器12带动下方的第一伸缩管件32、第二伸缩管件33、第三伸缩管件34顺时针旋转,在第一伸缩管件32、第二伸缩管件33、第三伸缩管件34的伸缩方向与工件4的外侧垂直时,关闭第二电机26。启动第一电机6,第一电机6通过电机轴带动第一螺纹杆7旋转,进而带动固定框8和喷涂机构9进行竖直方向上的移动,实现对喷头40高度方向的调整。启动第一电动伸缩杆37,第一电动伸缩杆37的伸缩带动第一固定板36和喷头40移动,达到调整喷头40与工件4外侧的喷涂距离的目的。通过调整喷头40的高度和喷头40在第一电动伸缩杆37伸缩方向上位置,使喷头40位于工件4外壁裂纹处并具有一定的喷涂距离后,关闭第一电机6和第一电动伸缩杆37。

因事先已经通过检测装置将工件4外侧裂纹的路径参数输入到了计算机内,此时便可通过计算机控制第三电机28的旋转速度和旋转角度大小,以及第二电动伸缩杆38的伸缩,来对裂纹进行冷喷涂。第三电机28通过电机轴带动安装框架25旋转,安装框架25通过传动块24带动连接件23旋转,连接件23带动第二喷涂管21旋转,通过滑块22与限位滑槽20的限位连接可使第二喷涂管21带动第一喷涂管18旋转,进而带动喷头40绕着工件4的外侧旋转,在旋转的过程中喷头40的喷射方向始终与工件4的外侧垂直。同时在第一喷涂管18旋转的过程中,会带动喷涂容器12绕着轴杆13摆动,矩形框11则会绕着自身与U形板10的转动连接轴进行摆动。喷涂容器12经过上述的运动可使其腔体16内部的金属颗粒达到摇匀的效果,使不同的金属颗粒混合的更加充分。在外部高速冷气机构向第二喷涂管21内喷气时,气体通过第一喷涂管18时,因气体速度高,进而可通过第二通孔19和第一通孔17将腔体16内的金属颗粒吸到气流内,气体带动金属颗粒依次通过第一伸缩管件32、第二伸缩管件33、第二伸缩管件33、连接管41最后从喷头40喷出。通过计算机控制第三电机28的旋转速度和旋转角度大小,以及第二电动伸缩杆38的伸缩,可使喷头40沿着裂纹路径进行冷喷涂。

在本发明的描述中,术语“第一”、“第二”、“另一”、“又一”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本发明的实施方式的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外,在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

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