冷喷涂修复系统及方法
阅读：701发布：2020-05-11
专利汇可以提供冷喷涂修复系统及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种 冷 喷涂 修复系统，包括 喷嘴 装置、喷涂介质输送装置和计算控制装置；计算控制装置控制喷涂介质输送装置将喷涂介质输送至喷嘴装置；计算控制装置控制喷嘴装置对待修复部件进行喷涂。本发明还提供了一种 冷喷涂 修复方法。，下面是冷喷涂修复系统及方法专利的具体信息内容。
1.一种冷喷涂修复系统，其特征在于，包括喷嘴装置、喷涂介质输送装置和计算控制装置；
所述计算控制装置控制所述喷涂介质输送装置将喷涂介质输送至所述喷嘴装置；
所述计算控制装置控制所述喷嘴装置对待修复部件进行喷涂。
2.根据权利要求1所述的冷喷涂修复系统，其特征在于，还包括扫描监控装置，所述扫描监控装置对所述待修复部件的初始物理状态进行扫描，获得初始物理状态数据。
3.根据权利要求2所述的冷喷涂修复系统，其特征在于，所述计算控制装置基于所述待修复部件的初始物理状态数据生成喷涂过程参数。
4.根据权利要求3所述的冷喷涂修复系统，其特征在于，基于所述喷涂过程参数，所述计算控制装置生成控制信号，所述喷涂介质输送装置根据所述控制信号将喷涂介质输送至所述喷嘴装置，所述喷嘴装置根据所述控制信号对所述待修复部件进行喷涂。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的冷喷涂修复系统，其特征在于，还包括工作台和通讯装置；所述计算控制装置控制所述工作台对所述待修复部件进行移动；所述扫描监控装置还用于扫描监控喷嘴装置对待修复部件的喷涂过程，生成喷涂过程数据；所述计算控制装置通过通讯装置将喷涂过程数据和/或待修复部件的初始物理状态数据发送至云端设备或控制中心设备。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的冷喷涂修复系统，其特征在于，所述喷嘴装置包括第一喷嘴、第二喷嘴和第三喷嘴；所述第一喷嘴将第一类型喷涂介质喷涂到所述待修复部件上，所述第二喷嘴将第二类型喷涂介质喷涂到所述待修复部件上，所述第三喷嘴将第三类型喷涂介质喷涂到所述待修复部件上。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的冷喷涂修复系统，其特征在于，还包括存储装置，所述存储装置用于存储喷涂介质；所述喷涂介质输送装置将所述存储装置中的喷涂介质输送至所述喷嘴装置。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的冷喷涂修复系统，其特征在于，所述喷涂介质输送装置包括加热装置，所述加热装置用于对喷涂介质进行干燥。
9.根据权利要求8所述的冷喷涂修复系统，其特征在于，所述喷涂介质输送装置包括输送管道，所述加热装置对所述输送管道中的喷涂介质进行干燥。
10.一种基于权利要求1至9中任一项所述的冷喷涂修复系统的修复方法，其特征在于，包括：
将待修复部件置于工作台上；
对所述待修复部件的初始物理状态进行扫描，获得初始物理状态数据；
基于所述待修复部件的初始物理状态数据生成喷涂过程参数；
基于所述喷涂过程参数，计算控制装置生成控制信号；以及喷涂介质输送装置根据所述控制信号将喷涂介质输送至喷嘴装置，喷嘴装置根据所述控制信号对所述待修复部件进行喷涂。
冷喷涂修复系统及方法
技术领域
背景技术
[0002] 冷喷涂技术是一种新型喷涂技术，金属粉末介质由高速气体加速后冲击金属表面，在基体表面形成一层低孔隙的涂层，而不发生任何热效应。冷喷涂技术已在国外军队装备维修保障中使用，大幅度节约了时间和成本。另外经过修复的零部件性能得到大幅度提高，可以有效杜绝轻微损伤造成的零部件报废现象。冷喷涂修复相较于焊接修复，时间周期缩短一半，流程大幅度简化。低压冷喷涂修复系统应用在非结构件，高压冷喷涂修复系统用于结构件的修复。
[0003] 但是现有技术中，对零部件的受损特征、零部件预处理等过程无法集成至一套系统中，例如零件受损特征经过识别后需要通过机床去除损伤，这种做法无法适应外场现场的维修任务。例如美国通用电气公司(GE)在国内申请的专利CN103160769A和CN104178760A分别公开了镍基合金冷喷涂的一种实施方法和一种冷喷涂工艺，申请了德国专利DE102010037690，公开了一种转子零件局部损坏的修复方法；同济大学在专利CN104985813A中公开了一种基于冷喷涂的3D打印方法及系统；中船重工725所在专利CN106939421A中公开了一种铝合金壳体的低压冷喷涂修复方法；解放军5719厂处于实审阶段的专利CN106591821A，公开了一种针对航空发动机加力泵蜗壳气蚀坑的冷喷涂修复方法。
[0004] 然而现有技术中的冷喷涂技术在装备外场的维修保障方面还存在一些不足，例如缺少面向外场或使用环境下的系统性维修保障系统和方法，无法达到一体化集成修复的水平，需要手动或者其他设备配合使用；装备的数字化和信息化水平不足，无法支撑关键、重要零部件在维修过程中的远程诊断和评审；装备零部件的修复对几何和性能状态产生重要影响，在外场进行就地修复可以有效缓解备件供应压力、提高装备寿命，目前的冷喷涂修复方法和设备无法支撑零部件构型状态变更后的评估和审批流程。
发明内容
[0005] 本发明的目的之一在于解决和改善装备在外场恶劣环境和严苛使用条件下的零部件自主维修保障问题，提供一整套的解决方案，系统地应用冷喷涂技术解决零部件修复问题。提高装备在使用过程中的自主生存能力，减轻备件保障压力、简化供应链的复杂程度并提高敏捷性。本发明提供了一种冷喷涂修复系统及方法。
[0006] 根据本发明的第一方面，一种冷喷涂修复系统，包括喷嘴装置、喷涂介质输送装置和计算控制装置；计算控制装置控制喷涂介质输送装置将喷涂介质输送至喷嘴装置；计算控制装置控制喷嘴装置对待修复部件进行喷涂。
[0007] 根据本发明的至少一个实施方式，冷喷涂修复系统还包括扫描监控装置，扫描监控装置对待修复部件的初始物理状态进行扫描，获得初始物理状态数据。
[0008] 根据本发明的至少一个实施方式，计算控制装置基于待修复部件的初始物理状态数据生成喷涂过程参数。
[0010] 根据本发明的至少一个实施方式，冷喷涂修复系统还包括工作台，计算控制装置控制工作台对待修复部件进行移动。
[0011] 根据本发明的至少一个实施方式，喷嘴装置包括第一喷嘴、第二喷嘴和第三喷嘴；第一喷嘴将第一类型喷涂介质喷涂到待修复部件上，第二喷嘴将第二类型喷涂介质喷涂到待修复部件上，第三喷嘴将第三类型喷涂介质喷涂到待修复部件上。
[0012] 根据本发明的至少一个实施方式，冷喷涂修复系统还包括存储装置，存储装置用于存储喷涂介质；喷涂介质输送装置将存储装置中的喷涂介质输送至喷嘴装置。
[0013] 根据本发明的至少一个实施方式，喷涂介质输送装置包括加热装置，加热装置用于对喷涂介质进行干燥。
[0014] 根据本发明的至少一个实施方式，喷涂介质输送装置包括输送管道，加热装置对输送管道中的喷涂介质进行干燥。
[0015] 根据本发明的至少一个实施方式，输送管道优选为气流式输送管道。
[0016] 根据本发明的至少一个实施方式，喷涂过程参数包括待修复部件喷涂范围、喷涂介质的类型、喷涂介质输送速度和/或喷涂速度。
[0017] 根据本发明的至少一个实施方式，扫描监控装置还用于扫描监控喷嘴装置对待修复部件的喷涂过程，生成喷涂过程数据。
[0018] 根据本发明的至少一个实施方式，冷喷涂修复系统还包括通讯装置，计算控制装置通过通讯装置将喷涂过程数据和/或待修复部件的初始物理状态数据发送至云端设备或控制中心设备。
[0019] 根据本发明的至少一个实施方式，初始物理状态数据包括待修复部件的几何形状数据、表面状态数据和/或晶相结构数据。
[0020] 根据本发明的第二方面，一种基于上述冷喷涂修复系统的修复方法，包括：
[0021] 将待修复部件置于工作台上；
[0022] 对待修复部件的初始物理状态进行扫描，获得初始物理状态数据；
[0023] 基于待修复部件的初始物理状态数据生成喷涂过程参数；
[0024] 基于喷涂过程参数，计算控制装置生成控制信号；以及
[0027] 图1是本发明一个实施方式的冷喷涂修复系统的结构示意图。
[0028] 图2是本发明一个实施方式的冷喷涂修复系统的结构示意图。
[0029] 图3是本发明一个实施方式的冷喷涂修复系统的结构示意图。
[0030] 图4是本发明一个实施方式的冷喷涂修复系统的结构示意图。
[0031] 图5是本发明一个实施方式的冷喷涂修复方法的流程示意图。
具体实施方式
[0032] 下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分。
[0033] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
[0034] 根据本发明的第一方面，如图1所示，冷喷涂修复系统100包括喷嘴装置101、喷涂介质输送装置102和计算控制装置103；计算控制装置103控制喷涂介质输送装置102将喷涂介质输送至喷嘴装置101；计算控制装置103控制喷嘴装置101对待修复部件进行喷涂。本领域技术人员应当理解，计算控制装置103可以是配置有计算机软件系统的计算机。
[0035] 根据本发明的一个实施方式，如图2所示，冷喷涂修复系统100包括喷嘴装置101、喷涂介质输送装置102、计算控制装置103和扫描监控装置104；计算控制装置103控制喷涂介质输送装置102将喷涂介质输送至喷嘴装置101；计算控制装置103控制喷嘴装置101对待修复部件进行喷涂，扫描监控装置104对待修复部件的初始物理状态进行扫描，获得初始物理状态数据。本领域技术人员应当理解，扫描监控装置104对零部件(即待修复部件)的修复全过程进行评估、监控和检查确认，扫描监控装置104是蓝光扫描装置、X光扫描装置、工业CT等非接触式的测量装置。
[0036] 根据本发明的一个实施方式，计算控制装置103基于待修复部件的初始物理状态数据生成喷涂过程参数。喷涂过程参数包括待修复部件喷涂范围、喷涂介质类型、喷涂介质输送速度和/或喷涂速度。优选地，计算控制装置103基于待修复部件的初始物理状态数据生成待修复部件喷涂范围数据、喷涂介质类型、喷涂介质输送速度和喷涂速度。优选地，初始物理状态数据包括待修复部件的几何形状数据、表面状态数据和/或晶相结构数据。更优选地，扫描监控装置104对待修复部件的初始物理状态进行扫描，获得的待修复部件的初始物理状态数据包括几何形状数据、表面状态数据和晶相结构数据。
[0037] 根据本发明的一个实施方式，基于喷涂过程参数，计算控制装置103生成控制信号，喷涂介质输送装置102根据控制信号将喷涂介质输送至喷嘴装置101，喷嘴装置101根据控制信号对待修复部件进行喷涂。本领域技术人员应当理解，上述控制信号中包括对喷嘴装置的控制信号以及对喷涂介质输送装置102的控制信号。
[0038] 根据本发明的一个实施方式，如图3所示，冷喷涂修复系统100包括喷嘴装置101、喷涂介质输送装置102、计算控制装置103和扫描监控装置104；计算控制装置103控制喷涂介质输送装置102将喷涂介质输送至喷嘴装置101；计算控制装置103控制喷嘴装置101对待修复部件进行喷涂，扫描监控装置104对待修复部件的初始物理状态进行扫描，获得初始物理状态数据。冷喷涂修复系统100还包括工作台105，计算控制装置103控制工作台105对待修复部件进行移动。工作台105根据计算装置103的控制信号对待修复部件进行各种自由度的移动，本领域技术人员应当理解，上述控制信号中包括对工作台105的控制信号。
[0039] 优选地，工作台105放置于密闭、干燥、清洁的环境中，可以根据零部件(即待修复部件)形状特点进行多自由度的移动(包括旋转)。本领域技术人员应当理解，工作台105可以是现有技术中的包括转动部件、平移部件和/或升降部件的工作台，它能够被计算控制装置103控制进行多自由度的移动。
[0040] 如图3所示，冷喷涂修复系统100还包括存储装置106，存储装置106用于存储喷涂介质；喷涂介质输送装置102将存储装置106中的喷涂介质输送至喷嘴装置101。
[0041] 根据本发明的一个实施方式，喷嘴装置101包括第一喷嘴、第二喷嘴和第三喷嘴；第一喷嘴将第一类型喷涂介质喷涂到待修复部件上，第二喷嘴将第二类型喷涂介质喷涂到待修复部件上，第三喷嘴将第三类型喷涂介质喷涂到待修复部件上。通过配置第一喷嘴、第二喷嘴和第三喷嘴，可以用不同类型的介质对待修复部件进行喷涂，例如用第一喷嘴对零部件(即待修复部件)进行表面预处理(喷砂)、用第二喷嘴对零部件进行修复(喷金属粉末)以及用第三喷嘴对零部件进行后处理(喷丸介质)。相应地，存储装置106可以同时存储第一类型喷涂介质(例如砂介质)、第二类型喷涂介质(例如各种金属粉末)和第三类型喷涂介质(例如丸介质)。
[0042] 其中，砂介质例如金刚砂，第一喷嘴可通过喷金刚砂对待修复部件进行表面预处理；金属粉末例如钛合金粉末、镍基合金粉末，第二喷嘴可通过喷金属粉末对待修复部件进行修复；丸介质例如铸钢丸、玻璃丸、陶瓷丸，第三喷嘴可通过喷丸介质对修复后的部件进行后处理。
[0043] 喷涂介质输送装置102的输送速度可以调节，可通过计算控制装置103的控制进行输送速度的调节。
[0044] 根据本发明的一个实施方式，喷涂介质输送装置102包括加热装置，加热装置用于对喷涂介质进行干燥。通过对喷涂介质的干燥处理，使得修复效果更优。
[0045] 根据本发明的一个实施方式，喷涂介质输送装置102包括输送管道，加热装置对输送管道中的喷涂介质进行干燥。输送管道优选为气流式输送管道。
[0046] 根据本发明的一个实施方式，扫描监控装置104还用于扫描监控喷嘴装置102对待修复部件的喷涂过程，生成喷涂过程数据。
[0047] 根据本发明的一个实施方式，如图4所示，冷喷涂修复系统100包括喷嘴装置101、喷涂介质输送装置102、计算控制装置103、扫描监控装置104、工作台105和存储装置106；计算控制装置103控制喷涂介质输送装置102将喷涂介质输送至喷嘴装置101；计算控制装置103控制喷嘴装置101对待修复部件进行喷涂，扫描监控装置104对待修复部件的初始物理状态进行扫描，获得初始物理状态数据。计算控制装置103控制工作台105对待修复部件进行移动。存储装置106用于存储喷涂介质；喷涂介质输送装置102将存储装置106中的喷涂介质输送至喷嘴装置101。冷喷涂修复系统100还包括通讯装置107，计算控制装置103通过通讯装置107将喷涂过程数据和/或待修复部件的初始物理状态数据发送至云端设备或控制中心设备200。技术人员可以对云端设备或控制中心设备200接收的待修复部件的初始物理状态数据和/或喷涂过程数据进行检查、分析诊断。本领域技术人员应当理解，云端设备200可以是远程服务器，但并不限于此；控制中心设备200可以是远程计算机，但并不限于此。
[0048] 根据本发明的第二方面，如图5所示，基于冷喷涂修复系统100的修复方法，包括：
[0049] 将待修复部件置于工作台105上；
[0050] 对待修复部件的初始物理状态进行扫描，获得初始物理状态数据；
[0051] 基于待修复部件的初始物理状态数据生成喷涂过程参数；
[0052] 基于喷涂过程参数，计算控制装置103生成控制信号；以及
[0053] 喷涂介质输送装置102根据控制信号将喷涂介质输送至喷嘴装置101，喷嘴装置101根据控制信号对待修复部件进行喷涂。
[0054] 本发明的冷喷涂修复系统及方法，使得零部件的修复过程、喷涂介质处于干燥、清洁的环境中，可以适应多种恶劣的外场环境，例如舰船、戈壁、海岛等；零部件的修复全过程处于例如控制中心设备200监控状态下，可靠性高，稳定性好；预处理喷砂可以改善零部件表面与修复介质的结合效果，修复完成后的喷丸处理可以提高零部件的表面残余压应力，清除结合不佳的修复介质，提高零部件的抗疲劳、耐腐蚀性能；本发明的冷喷涂修复系统自动生成加工参数、自主控制，并支持远程控制。
[0055] 本发明的冷喷涂修复系统，集成了状态监控、及时通讯、计算控制、性能评估、修复再造等过程，为外场保障提供了有力条件，为装备高性能长寿命使用创造了基础；冷喷涂技术应用在零部件维修保障领域中，可以有效修复各类使用过程中造成的缺陷，有效杜绝零部件轻微损伤的报废和返厂情况，降低成本和周期，减轻备件的保障压力；冷喷涂技术使用的原材料来源广泛，易于保障、贮存和运输，供应链灵活敏捷。
[0056] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
[0057] 此外，术语“第一”、“第二”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至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0058] 本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本发明，而并非是对本发明的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本发明的范围内。
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