机器人等离子喷涂轨迹间距优化及实验研究

在等离子喷涂快速制造金属模具工艺中,采用机器人等离子喷涂成形工艺,在被喷涂原型表面生成具有较高硬度的耐磨金属涂层.机器人喷涂路径规划是影响金属涂层成形性的关键因素,而轨迹间距是机器人喷涂路径中的重要参数.通过对机器人等离子喷涂几何模型的实验研究,从而确定了最佳的轨迹间距,为合理的机器人喷涂路径规划提供了依据.     

电弧喷涂工艺参数对Cr13型不锈钢涂层组织和性能的影响

使用CMD-AS1620型电弧喷涂设备,以低碳钢为基材,选用1Cr13、3Cr13两种不锈钢丝材为电弧喷涂材料制备了不同工艺参数下的涂层,对比了不同材料、不同工艺参数下制备的电弧喷涂涂层的组织和性能,通过实验分析了工艺参数对Cr13型不锈钢涂层组织和性能的影响,结构表明:采用低的喷涂电压、大的喷涂电流、近的喷涂距离和低的喷涂压力,可以减少涂层中的氧化物、降低孔隙率,控制涂层的碳元素烧损,得到致密的高硬度的涂层.     

GDC电极冷却水管喷涂工艺优化及评估

针对国际热核聚变实验堆(ITER)计划中直流辉光放电清洗(GDC)冷却水管的耐高压和热循环工况,在GDC水管上采用等离子喷涂技术制备了Al2O3陶瓷涂层,采用正交试验方法的极差分析和方差分析对等离子喷涂工艺进行了优化,得到了最佳工艺参数:电压60V、电流600A、喷涂距离100mm。在最佳工艺参数的条件下,对涂层进行了X射线衍射(XRD)分析和金相分析。结果表明,涂层表面99.9%以上的物相为Al2O3,涂层与基底结合紧密,测得涂层厚度为(324±11)μm,涂层整体厚度均匀。最后测试了涂层的耐电压能力,并对涂层进行了250次的室温至240℃热循环的试验,证明上述工艺可满足ITER苛刻工况的使用要求。     

工艺参数对电弧喷涂Zn-15%Al涂层结合强度的影响

本文采用正交试验方案研究了电弧电压、电弧电流、喷涂距离、空气压力对超音速电弧喷涂Zn-15%Al合金涂层结合强度的影响。结果表明,空气压力对涂层结合强度的影响最大,当空气压力为0.7MPa时,涂层的平均结合强度达到28MPa。确定了喷涂Zn-15%Al合金线材的最佳工艺参数组合:电弧电压29V,电弧电流210A,喷涂距离为160mm,空气压力为0.7MPa。     

机器人匀速喷涂涂层均匀性分析

为优化机器人喷涂轨迹,采用厚度方差作为涂层均匀性评价函数,建立了基于抛物线喷涂模型的涂层均匀性模型,研究了匀速喷涂涂层均匀性。量纲一的计算结果表明重叠宽度是影响涂层平均厚度的主要因素,种子路径位置和喷涂工件宽度是次要因素。当重叠宽度为0.29~0.31时,厚度方差取得约为0.0025的最小值。以优化涂层均匀性为目标规划机器人喷涂轨迹,可只考虑重叠宽度,而忽略种子路径位置和喷涂工件宽度。     

喷涂机器人路径规划方法分析与展望

针对喷涂领域,喷涂路径规划算法决定了喷涂机器人在喷涂过程中的涂层均匀性、喷涂周期、喷涂质量。基于复杂表面特征工件,从对复杂表面的处理和喷枪轨迹优化两方面简述了喷涂路径规划方法的研究现状,特别对基于优化数学模型和基于智能算法路径规划作了重点介绍。最后分析了喷涂路径规划研究趋势并提出机器视觉和自学习算法相结合的智能喷涂轨迹规划方法。     

微束等离子喷涂工艺条件对Cu涂层组织和性能的影响

采用微束等离子喷涂系统在2.8-4.2kW的小功率条件下制备了Cu涂层，研究了电弧功率，工作气体流量和喷涂距离对粒子速度与涂层显微组织结构和硬度的影响。试验结果表明，电弧功率与喷涂距离对粒子速度的影响不明显，但工作气体流量对粒子速度的影响较大，电弧功率与喷涂距离对涂层的硬度影响较大，而工作气体流量对涂层的硬度影响较小。分析表明，粒子的温度对涂层硬度有较大的影响，采用微束等离子喷涂制备的Cu涂层硬度与用传统等离子喷涂设备在30kW下制备的涂层硬度相当。     

等离子喷涂氧化铝陶瓷涂层组织

用X射线衍射、扫描电镜和显微硬度计研究了45钢表面等离子喷涂Al2O3陶瓷涂层的微观组织结构、显微硬度,同时对涂层的界面结合特性进行了考察。结果表明,喷涂前的α-Al2O3相粉末,经喷涂后,存在α-Al2O3相向γ-Al2O3相的转变,且以γ-Al2O3相为主相。在金属基体与陶瓷层之间加入NiCrAl层后热膨胀系数不匹配性得到一定程度的改善,从而使涂层内应力降低,结合强度得以提高。     

高速火焰喷涂和气体爆燃喷涂铁铝涂层的比较

在 45 #钢基体上 ,采用高速火焰喷涂 (HVOF)法和气体爆燃喷涂法 (DGS) 2种不同的工艺方法 ,分别喷涂铁铝涂层 ,观察涂层的微观组织 ,并分析其相结构及截面组织的不同 .将 2种工艺条件下喷涂的铁铝涂层的试样浸入液态锌中 ,比较其耐液态锌腐蚀的性能 ,观察涂层与液态锌反应的断面形貌 .结果表明 ,DGS法喷涂铁铝层由FeAl和Fe4 Al13 组成 ,涂层的截面组织呈黑白相间的片层状 ;HVOF喷涂铁铝层的组织均匀 ,为大部分的FeAl相及少量Al2 O3 相 .Fe4 Al13 相的存在使DGS法喷涂铁铝层比HVOF喷涂的铁铝层更耐锌腐蚀     

面向机器人喷涂的多变量涂层厚度分布模型

为了解决传统机器人喷涂模型在喷涂工艺参数改变时会失效的问题,该文将喷涂工艺参数作为模型变量,研究多变量喷涂模型的建模方法。首先,提出了一种基于β分布的涂层生长速率函数,并通过对其进行积分推导出涂层厚度分布方程;其次,通过分析、拟合喷涂实验数据,分别建立喷枪流量、喷涂距离与涂层生长率最大值的关系式,以及喷枪流量、空气压力与喷幅宽度的关系式,并将其代入到涂层厚度分布方程中,建立了以5种常变喷涂工艺参数为自变量的涂层厚度分布泛化模型;最后,通过实验对模型进行验证。结果表明:该模型能够根据工艺参数的变化预测相应的涂层厚度分布,且平均预测误差小于4.3%。