專利名稱：一種基于激光沖擊處理的涂料噴涂清洗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械制造與激光應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特指一種激光沖擊處理中用于涂層的噴涂清洗裝置。
背景技術(shù)：
激光沖擊技術(shù)(LSP)是一種具有良好前景的加工手段，其原理是高能量短脈沖激光誘導(dǎo)的沖擊波與材料相互作用。這一技術(shù)已在機(jī)械工程、航空航天、微電子、軍事等各行各業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，目前該技術(shù)主要用于材料改性、金屬?zèng)_擊強(qiáng)化和成形，以及無損檢測(cè)等方面。
人們?cè)谘芯考す鉀_擊時(shí)，同激光熱處理一樣在試件表面涂覆一層吸收涂層，以提高對(duì)激光能量的吸收，并進(jìn)行了不同能量吸收層的有無對(duì)激光誘導(dǎo)沖擊波影響的研究。激光沖擊技術(shù)中的能量吸收層是指涂覆在受沖擊材料表面的一層不透明(對(duì)激光有良好的吸收性)物質(zhì)，其對(duì)激光誘導(dǎo)的沖擊波起到了吸收作用，從而有效加大了沖擊波對(duì)受沖擊材料的作用時(shí)間和作用力。所以能量吸收層技術(shù)是激光沖擊技術(shù)中最為關(guān)鍵的技術(shù)之一。
由于涂層材料對(duì)所誘導(dǎo)的沖擊波壓力大小有較大的影響，為此激光沖擊中要針對(duì)不同的激光波長，采用不同的吸收涂層。對(duì)吸收涂層的要求是(1)對(duì)所采用的激光波長要有盡可能高的吸收率；(2)要有低的傳導(dǎo)系數(shù)和低相變熱及離化能；(3)要有合適的厚度，以防止激光對(duì)金屬靶材的直接汽化燒傷；但又不能太厚，以免對(duì)沖擊波產(chǎn)生過大的衰減，降低激光沖擊效果。
影響涂層對(duì)激光能量吸收的因素主要有涂層的材料特性、厚度及其均勻性，涂層材料的種類很多，有聚合物塑料、黑漆、石墨、鉛、鋅、鉍和磷化混合物等，因黑漆、液墨易于涂抹，而成為目前激光沖擊處理研究中常用的能量吸收層。
由于能量吸收涂層的厚度及其均勻性對(duì)激光沖擊波產(chǎn)生較大的影響。因而涂層的涂敷工藝十分重要。目前可查閱的國內(nèi)外文獻(xiàn)、專利中的用于激光沖擊處理的能量吸收涂層的涂敷方法有兩種手工方法和涂抹器機(jī)械操作。用手工方法將吸收涂層如黑漆涂敷于試件待沖擊區(qū)，是目前實(shí)驗(yàn)研究中常用的方法，其不足是易造成涂層厚度不均勻，且易涂敷到其它非沖擊處理區(qū)，導(dǎo)致激光能量利用率低、以及誘導(dǎo)的沖擊波壓力不穩(wěn)定，造成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不穩(wěn)且可靠性差，而且手工涂抹的涂層如果厚度不均勻使得工件表面容易燒蝕。為了消除涂層涂覆的不均勻性，美國專利US5741559中專門設(shè)計(jì)了一個(gè)機(jī)械涂抹器，是用涂抹器將水溶黑漆、液墨等液體能量吸收層涂敷于工件的沖擊處理區(qū)域，但是這種機(jī)器涂抹器為保證涂敷層的均勻性，需要精確的定位控制機(jī)構(gòu)，這使得激光沖擊處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制十分復(fù)雜，導(dǎo)致費(fèi)用大幅增加，處理成本提高，而且這種機(jī)器涂抹器由于體積龐大，不能方便的在線加工。另外如美國專利US5744781“激光沖擊處理的方法和裝置”中，采用的黑漆涂覆裝置，也存在操作和安裝繁瑣、工藝穩(wěn)定性差，效率不高等缺點(diǎn)，不適合于實(shí)際工程應(yīng)用。對(duì)于這兩種涂敷方法，在每次沖擊處理完畢后還需一道后處理工序用手工或高速流體噴射沖擊處理區(qū)域，以去除殘留的涂層。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新的提高激光沖擊處理中涂層作用的裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、成本低、操作靈活方便、能保證工件表面激光加工區(qū)域的能量吸收層(涂層)厚度的均勻性和可控性，進(jìn)一步可以將激光沖擊運(yùn)用于不規(guī)則的試件表面，實(shí)現(xiàn)工廠化實(shí)用生產(chǎn)。
一種基于激光沖擊處理的新型涂層噴涂清洗設(shè)備，由一個(gè)用于控制涂層流量的涂層流量計(jì)、一個(gè)涂料噴嘴、一個(gè)萬向調(diào)節(jié)器、一個(gè)涂層清洗頭、一個(gè)廢料回收裝置、一個(gè)旋轉(zhuǎn)開關(guān)、高壓軟管、涂料容器和一個(gè)微機(jī)控制單元組成；涂料容器、涂層流量計(jì)、萬向調(diào)節(jié)器、涂料噴嘴分別通過高壓軟管連接，涂料容器與涂層流量計(jì)間設(shè)有旋轉(zhuǎn)開關(guān)，微機(jī)控制單元分別控制涂層流量計(jì)、涂層噴嘴、萬向調(diào)節(jié)器、涂層清洗頭和廢料回收裝置，涂層流量計(jì)控制涂層的流速和流量，每層噴涂的厚度在5μm-10μm。
涂料噴嘴噴出的涂料呈扇形，經(jīng)過萬向節(jié)結(jié)構(gòu)調(diào)整，涂層噴嘴能實(shí)現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)，可以對(duì)復(fù)雜表面和曲面在線噴涂，這樣減少工件裝拆的時(shí)間，提高加工效率。涂層噴嘴跟隨萬向調(diào)節(jié)器移動(dòng)，通過萬向調(diào)節(jié)器的精確位移使得噴涂區(qū)域精密可控。
在激光功率較大的情況下，可以通過重復(fù)逐層噴涂的方法增加噴涂的厚度，提高大功率下涂層的吸收，本裝置中涂層噴嘴能提供在線快速烘干，原來工藝中，為了滿足多點(diǎn)多次沖擊要求，涂層經(jīng)過表面涂覆后，需要1-2小時(shí)的吹干，等到涂層在工件表面烘干后才能繼續(xù)激光沖擊加工。本發(fā)明裝置中，涂層噴嘴附帶烘干功能，使得涂層涂覆后就能自動(dòng)在線烘干，這樣每次烘干時(shí)間只需要10分鐘左右，大大提高了加工效率。
本裝置的涂層清洗頭剝離涂層方便、快速、徹底、而且不會(huì)損壞試樣表面。經(jīng)過激光沖擊處理后的試件表面需要將涂覆的涂層清洗剝離，國內(nèi)外現(xiàn)在一般通過酒精或者丙酮清洗，本發(fā)明裝置中的涂層清洗頭通過丙酮浸泡后采用高壓清洗表面殘余涂層，快速、徹底、而且不會(huì)損壞試樣表面。
本操作裝置的操作可靠性和可重復(fù)性，能實(shí)現(xiàn)快速實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)，多次沖擊，并且成本低廉，操作方便，不僅適用于激光加工，而且可以用于其他加工，可用于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。
本裝置有一個(gè)廢料回收裝置，通過廢料回收裝置可以回收清洗剝離的涂層，使得整個(gè)激光沖擊加工過程綠色環(huán)保。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下(1)自動(dòng)噴涂，省時(shí)、省力、噴涂效果均勻；(2)噴涂厚度可調(diào)(逐層噴涂)、噴涂面積可控制；(3)可以重復(fù)噴涂、并可用于曲面噴涂，可以對(duì)復(fù)雜表面的試件起到良好的噴涂作用；(4)在線噴涂、在線快速烘干，減少加工工作時(shí)間，提高加工效率；(5)剝離涂層方便、快速、徹底、不會(huì)損壞試樣表面；(6)由于可快速實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)，多次沖擊，并且成本低廉，操作方便，不僅適用于激光加工，而且可以用于其他加工，可用于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1涂料噴涂清洗裝置示意圖1-微機(jī)控制單元2-涂層噴嘴3-廢料回收裝置4-涂層清洗頭5-萬向調(diào)節(jié)器6-涂層流量計(jì)7-旋轉(zhuǎn)開關(guān)8-高壓軟管9-涂料容器圖2涂覆涂層的工件效果3涂層在金屬工件表面剝離后表面示意圖具體實(shí)施方式
在實(shí)際過程中，將激光沖擊處理的涂料按比例加稀釋劑后倒入到涂料容器9中，打開旋轉(zhuǎn)開關(guān)7，容器內(nèi)的涂料在壓力的作用下經(jīng)過涂層流量計(jì)6和高壓軟管輸入到噴嘴2，通電后微機(jī)控制單元1控制萬向調(diào)節(jié)器5和噴嘴2工作，按照涂層厚度要求，變換噴嘴2移動(dòng)的速度，當(dāng)涂層厚度達(dá)到預(yù)定的要求，涂層流量計(jì)6指示燈亮，微機(jī)控制單元自動(dòng)關(guān)閉涂層噴嘴。激光沖擊處理完畢了，將試樣放入涂層清洗頭中，涂層清洗頭通過丙酮浸泡后采用高壓清洗表面殘余涂層，快速、徹底、而且不會(huì)損壞試樣表面，清洗的廢料進(jìn)入廢料回收裝置，整個(gè)工作完成。
權(quán)利要求
1.一種基于激光沖擊處理的新型涂層噴涂清洗設(shè)備，其特征在于由一個(gè)用于控制涂層流量的涂層流量計(jì)(6)、一個(gè)涂料噴嘴(2)、一個(gè)萬向調(diào)節(jié)器(5)、一個(gè)涂層清洗頭(4)、一個(gè)廢料回收裝置(3)、一個(gè)旋轉(zhuǎn)開關(guān)(7)、高壓軟管(8)、涂料容器(9)和一個(gè)微機(jī)控制單元組成(1)；涂料容器(9)、涂層流量計(jì)(6)、萬向調(diào)節(jié)器(5)、涂料噴嘴(2)分別通過高壓軟管(8)連接，涂料容器(9)與涂層流量計(jì)(6)間設(shè)有旋轉(zhuǎn)開關(guān)(7)，微機(jī)控制單元(1)分別控制涂層流量計(jì)(6)、涂層噴嘴(2)、萬向調(diào)節(jié)器(5)、涂層清洗頭(4)和廢料回收裝置(3)。
全文摘要
一種基于激光沖擊處理的新型涂層噴涂清洗設(shè)備，涉及機(jī)械制造與激光應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，由一個(gè)用于控制涂層流量的涂層流量計(jì)、一個(gè)涂料噴嘴、一個(gè)萬向調(diào)節(jié)器、一個(gè)涂層清洗頭、一個(gè)廢料回收裝置、一個(gè)旋轉(zhuǎn)開關(guān)、高壓軟管、涂料容器和一個(gè)微機(jī)控制單元組成；涂料容器、涂層流量計(jì)、萬向調(diào)節(jié)器、涂料噴嘴分別通過高壓軟管連接，涂料容器與涂層流量計(jì)間設(shè)有旋轉(zhuǎn)開關(guān)，微機(jī)控制單元分別控制涂層流量計(jì)、涂層噴嘴、萬向調(diào)節(jié)器、涂層清洗頭和廢料回收裝置，涂層流量計(jì)控制涂層的流速和流量，每層噴涂的厚度在5μm－10μm。裝置具有省時(shí)、省力、噴涂效果均勻、噴涂厚度可調(diào)(逐層噴涂)、噴涂面積可控制、重復(fù)噴涂等優(yōu)點(diǎn)，可用于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B05B3/02GK1827232SQ20061003950
公開日2006年9月6日 申請(qǐng)日期2006年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月13日
發(fā)明者張永康, 任旭東, 周建忠, 張凌峰, 魯金忠, 葛濤, 張雷洪 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)