用于施加涂覆的方法
【專利摘要】一種用于施加涂覆的方法，所述方法包括：獲得對(duì)象圓筒形部件，對(duì)象圓筒形部件包括在第一操作條件下利用噴涂裝置施加涂覆的對(duì)象內(nèi)涂覆表面，對(duì)象內(nèi)涂覆表面包括縱軸和截面，所述截面在中心點(diǎn)與縱軸相交并包括位于外周上的端點(diǎn)；測(cè)量對(duì)象內(nèi)涂覆表面以獲得包括距離值的對(duì)象涂覆數(shù)據(jù)，每個(gè)距離值是中心點(diǎn)與所述端點(diǎn)中的一個(gè)之間的距離；將對(duì)象涂覆數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)涂覆數(shù)據(jù)比較以獲得比較數(shù)據(jù)；基于比較數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)噴涂裝置，以應(yīng)用不同于第一操作條件的第二操作條件。
【專利說(shuō)明】用于施加涂覆的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種確定涂覆表面的涂覆均勻性的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]表面涂覆通常應(yīng)用于諸如用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸孔的物件。在一個(gè)應(yīng)用中，熱噴槍運(yùn)動(dòng)以涂覆固定的表面，有時(shí)熱噴槍多次運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)以建立期望的涂覆厚度。然而，由于噴涂厚度的均勻性的變化或缺乏，導(dǎo)致熱噴涂方法的使用存在部分限制。結(jié)果，可能需要熱噴槍附加地經(jīng)過(guò)，以減少厚度變化，這可導(dǎo)致涂覆材料過(guò)載。與涂覆材料過(guò)載相關(guān)的一個(gè)缺點(diǎn)是涂覆材料的相對(duì)大的消耗，這會(huì)增加產(chǎn)品成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]一種用于施加涂覆的方法包括:獲得對(duì)象圓筒形部件，對(duì)象圓筒形部件包括在第一操作條件下利用噴涂裝置施加涂覆的對(duì)象內(nèi)涂覆表面，對(duì)象內(nèi)涂覆表面包括縱軸和截面，所述截面在中心點(diǎn)與縱軸相交并包括位于外周上的端點(diǎn)；測(cè)量對(duì)象內(nèi)涂覆表面以獲得包括距離值的對(duì)象涂覆數(shù)據(jù)，每個(gè)距離值是中心點(diǎn)與所述端點(diǎn)中的一個(gè)之間的距離；將對(duì)象涂覆數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)涂覆數(shù)據(jù)比較以獲得比較數(shù)據(jù)；基于比較數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)噴涂裝置，以應(yīng)用不同于第一操作條件的第二操作條件。
[0004]所述方法還可包括:從標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)涂覆表面接收標(biāo)準(zhǔn)涂覆數(shù)據(jù)。
[0005]所述方法還可包括:減小對(duì)象涂覆表面上的一個(gè)或多個(gè)涂覆峰的峰高?？赏ㄟ^(guò)使對(duì)象涂覆表面的一個(gè)或多個(gè)涂覆峰與研磨料接觸來(lái)執(zhí)行減小的步驟。可通過(guò)使第一次涂覆的一個(gè)或多個(gè)涂覆峰與碳化硅接觸來(lái)執(zhí)行減小的步驟。
[0006]可通過(guò)測(cè)量所述截面的每個(gè)端點(diǎn)的X坐標(biāo)值、y坐標(biāo)值和z坐標(biāo)值而獲得距離值。
[0007]如果對(duì)象平均距離值大于標(biāo)準(zhǔn)平均距離值，則所述輸出用于增加噴涂裝置的軸向速度。
[0008]一種用于施加涂覆的方法包括:獲得對(duì)象圓筒形部件，對(duì)象圓筒形部件包括在第一操作條件下利用噴涂裝置施加涂覆的對(duì)象內(nèi)涂覆表面，對(duì)象內(nèi)涂覆表面包括縱軸和截面，所述截面在中心點(diǎn)與縱軸相交并包括位于外周上的端點(diǎn)；測(cè)量對(duì)象內(nèi)涂覆表面以獲得包括距離值的對(duì)象涂覆數(shù)據(jù)，每個(gè)距離值是中心點(diǎn)與所述端點(diǎn)中的一個(gè)之間的距離，并通過(guò)測(cè)量所述截面的每個(gè)端點(diǎn)的X坐標(biāo)值、y坐標(biāo)值和Z坐標(biāo)值而獲得；將對(duì)象涂覆數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)涂覆數(shù)據(jù)比較以獲得比較數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)涂覆數(shù)據(jù)從標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)涂覆表面獲得；基于比較數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)噴涂裝置，以應(yīng)用不同于第一操作條件的第二操作條件。
[0009]所述方法還包括:減小對(duì)象涂覆表面上的一個(gè)或多個(gè)涂覆峰的峰高。
[0010]通過(guò)使對(duì)象涂覆表面的一個(gè)或多個(gè)涂覆峰與研磨料接觸來(lái)執(zhí)行減小的步驟。
[0011]通過(guò)使第一次涂覆的一個(gè)或多個(gè)涂覆峰與碳化硅接觸來(lái)執(zhí)行減小的步驟。
[0012]調(diào)節(jié)的步驟包括:調(diào)節(jié)噴涂裝置的軸向速度。
[0013]通過(guò)將對(duì)象涂覆數(shù)據(jù)輸入到反饋控制單元中來(lái)執(zhí)行調(diào)節(jié)的步驟，反饋控制單元的輸出用于調(diào)節(jié)操作條件。
[0014]反饋控制單元設(shè)置在噴涂裝置上。
[0015]反饋控制單元計(jì)算對(duì)象涂覆數(shù)據(jù)的對(duì)象平均距離值，并將對(duì)象平均距離值與標(biāo)準(zhǔn)平均距離值比較。
[0016]一種用于施加涂覆的方法包括:獲得對(duì)象圓筒形部件，對(duì)象圓筒形部件包括在第一操作條件下利用噴涂裝置施加涂覆的對(duì)象內(nèi)涂覆表面，對(duì)象內(nèi)涂覆表面包括縱軸和截面，所述截面在中心點(diǎn)與縱軸相交并包括位于外周上的端點(diǎn)；通過(guò)使對(duì)象涂覆表面的一個(gè)或多個(gè)涂覆峰與研磨料接觸，而減小對(duì)象涂覆表面上的一個(gè)或多個(gè)涂覆峰的峰高；測(cè)量對(duì)象內(nèi)涂覆表面以獲得包括距離值的對(duì)象涂覆數(shù)據(jù)，每個(gè)距離值是中心點(diǎn)與所述端點(diǎn)中的一個(gè)之間的距離，并通過(guò)測(cè)量所述截面的每個(gè)端點(diǎn)的X坐標(biāo)值、y坐標(biāo)值和Z坐標(biāo)值而獲得；將對(duì)象涂覆數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)涂覆數(shù)據(jù)比較以獲得比較數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)涂覆數(shù)據(jù)從標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)涂覆表面獲得；基于比較數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)噴涂裝置，以應(yīng)用不同于第一操作條件的第二操作條件。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1說(shuō)明性地描繪了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的控制涂覆均勻性的方法的處理流程;
[0018]圖2說(shuō)明性地描繪了利用在圖1中描述的方法獲得的對(duì)象涂覆數(shù)據(jù)的線框圖；
[0019]圖3說(shuō)明性地描繪了利用在圖1中描述的方法獲得的對(duì)象涂覆數(shù)據(jù)和利用傳統(tǒng)方法獲得的控制涂覆數(shù)據(jù)之間的比較；
[0020]圖4A說(shuō)明性地描繪了具有氣缸孔的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的透視圖，利用在圖1中描述的方法可控制氣缸孔的涂覆厚度；
[0021]圖4B說(shuō)明性地描繪了在圖4A中描述的氣缸孔與噴槍的操作關(guān)系的截面圖；
[0022]圖4C說(shuō)明性地描繪了在圖4B中描繪的一部分的放大視圖；
[0023]圖5A連同圖5B說(shuō)明性地描繪了在圖4A中描述的氣缸孔與珩磨設(shè)備的操作關(guān)系的截面圖；
[0024]圖6A說(shuō)明性地描繪了利用傳統(tǒng)控制方法獲得的涂覆輪廓的透視圖；
[0025]圖6B說(shuō)明性地描繪了利用根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的方法獲得的涂覆輪廓的透視圖；
[0026]圖7說(shuō)明性地描繪了與在圖6A和圖6B中描述的涂覆輪廓對(duì)應(yīng)的厚度偏差圖。【具體實(shí)施方式】
[0027]現(xiàn)在，將詳細(xì)描述對(duì)于發(fā)明人來(lái)說(shuō)已知的本發(fā)明的構(gòu)成、實(shí)施例和方法。然而，應(yīng)該理解到，公開(kāi)的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的示例，本發(fā)明可以以各種和可選的形式實(shí)施。因此，在此公開(kāi)的具體細(xì)節(jié)不被解釋為限制，相反僅僅是用于教導(dǎo)本領(lǐng)域的技術(shù)人員以各種方式使用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。
[0028]除了明確指示之外，在本描述中指示材料的量或者反應(yīng)和/或使用的條件的所有數(shù)值的數(shù)量將被理解為由在描述本發(fā)明的最寬泛范圍時(shí)使用的詞語(yǔ)“大約”修飾。
[0029]對(duì)于適合于與本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例相關(guān)聯(lián)的給定目的的材料的組或類別的描述暗示:所述組或類別中的任意兩個(gè)或更多個(gè)成分的混合物是合適的。對(duì)于化學(xué)術(shù)語(yǔ)中的成分的描述指的是在添加到在本描述中說(shuō)明的任何組分時(shí)的成分，一旦混合則不一定排除混合物的成分之間的化學(xué)反應(yīng)?？s略詞或其他縮寫詞的第一定義在此應(yīng)用于相同縮寫詞的所有隨后的使用，必要的變通應(yīng)用于最初定義的縮寫詞的正常語(yǔ)法變化。除非明確相反地陳述，否則屬性的測(cè)量值由與之前或之后參照相同屬性的技術(shù)相同的技術(shù)確定。
[0030]通常，如圖4A至圖4C所描繪的，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(未示出)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體402具有一個(gè)或多個(gè)氣缸孔404。氣缸孔404可由金屬材料(例如，鋼、鐵、鋁)形成且由所述金屬材料的壁限定。在這一點(diǎn)上，與發(fā)動(dòng)機(jī)缸體402由鋼或鐵形成相比,發(fā)動(dòng)機(jī)缸體402優(yōu)選地可由相對(duì)輕質(zhì)的金屬(例如，鋁)形成，以減輕重量并提高燃料經(jīng)濟(jì)性。
[0031]當(dāng)使用鋁時(shí)，需要特定的步驟以確保需要的強(qiáng)度和耐磨性。一種方法是使用氣缸孔內(nèi)部的以及靠近氣缸孔的氣缸缸套。一種可選的方法是在鋁制氣缸孔(例如，實(shí)質(zhì)上可用作氣缸缸套的氣缸孔404)的內(nèi)表面上施加金屬涂覆。
[0032]熱噴涂可用于利用被構(gòu)造成噴涂熔融的涂覆材料的熱噴槍422而在氣缸孔404的內(nèi)表面406上施加涂覆。一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)使熱噴槍422在氣缸孔404內(nèi)沿著縱向A-A’運(yùn)動(dòng)(可選地使熱噴槍422旋轉(zhuǎn))，而使涂層沉積。
[0033]熱噴涂可以以任何合適的方式執(zhí)行。第5，622，753號(hào)美國(guó)專利公開(kāi)了一種代表性的熱噴涂方法。如在圖4B中說(shuō)明性地描繪的，兩條線410和412沿著可旋轉(zhuǎn)的且往復(fù)運(yùn)動(dòng)的軸408向下供應(yīng)，兩條線410和412被引導(dǎo)以使兩條線410和412的尖端420緊密隔開(kāi)，而允許產(chǎn)生電弧，氣體經(jīng)過(guò)該電弧。電流可經(jīng)過(guò)線410和412，以在尖端420上產(chǎn)生電弧，同時(shí)被施加壓力的氣體可引導(dǎo)在尖端420之間，以噴涂來(lái)自涂覆材料入口 414的熔融的液滴?？傮w上在422處示出的熱噴槍包括槍頭424，槍頭424產(chǎn)生熔融的金屬液滴的噴射流416?？膳c一些氫混合的等離子產(chǎn)生氣體(例如，空氣、氮或氬)被引導(dǎo)經(jīng)過(guò)電弧，以被加熱到產(chǎn)生熱電離的導(dǎo)電氣體流的溫度。當(dāng)噴射流416到達(dá)氣缸孔404的表面406上時(shí)，投射熔融的液滴。
[0034]當(dāng)熱噴槍422沿著氣缸孔404的縱軸A_A’運(yùn)動(dòng)時(shí)，可發(fā)生涂覆厚度的變化，這可能隨著涂覆時(shí)間的增加和設(shè)備故障而變得更壞。涂覆厚度的變化(尤其是涂覆凸起)會(huì)是不利的，這是因?yàn)?(i)在這樣的凸起處將更多的熱引入到涂層，導(dǎo)致可能的“熱點(diǎn)”或殘余熱應(yīng)力；(ii)當(dāng)熱噴槍運(yùn)動(dòng)離開(kāi)時(shí)，由于涂層的收縮程度過(guò)大而可能導(dǎo)致凸起分解。如果涂覆厚度不夠均勻，則可能需要施加更厚的平均涂覆，以確保在所有點(diǎn)滿足最小厚度，從而增加材料消耗、涂覆循環(huán)時(shí)間和/或加工(珩磨)時(shí)間。
[0035]由于各種原因，導(dǎo)致可發(fā)生涂覆變化。在不被限制到任何具體理論的情況下，有人認(rèn)為，沿著氣缸孔404的縱軸A-A’的氣流的改變很可能導(dǎo)致涂覆不規(guī)則或不均勻。在這一點(diǎn)上，氣流根據(jù)軸408相對(duì)于氣缸孔404的位置而改變。伴隨相對(duì)更大的氣流產(chǎn)生的是相對(duì)更多的涂覆材料飛散或損耗。在一些特定情況下，如果所有其他條件相等，則相對(duì)于氣缸孔404的下部區(qū)段404b來(lái)說(shuō)，氣缸孔404的上部區(qū)段404a可經(jīng)歷更大的氣流，因此經(jīng)歷更薄的涂層。
[0036]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，提供一種用于確定通過(guò)噴涂裝置涂覆的對(duì)象涂覆表面的涂覆均勻性的方法，對(duì)象涂覆表面包括縱軸和沿著縱軸延伸的閉環(huán)截面，涂覆表面包括第一閉環(huán)截面上的一個(gè)或多個(gè)第一厚度值和第二閉環(huán)截面上的一個(gè)或多個(gè)第二厚度值，第一截面和第二截面沿著縱向隔開(kāi)，所述方法包括:測(cè)量對(duì)象涂覆表面以獲得對(duì)象涂覆數(shù)據(jù)，對(duì)象涂覆數(shù)據(jù)包括一個(gè)或多個(gè)第一厚度值以及一個(gè)或多個(gè)第二厚度值；將對(duì)象涂覆數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)涂覆數(shù)據(jù)比較以獲得比較數(shù)據(jù)；利用比較數(shù)據(jù)確定對(duì)象涂覆表面的涂覆均勻性。
[0037]圖1描繪了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的方法，該方法總體上在100處示出。在步驟102處，氣缸缸體(例如，缸體402)裝載在容器中，與熱噴槍操作地接合。通過(guò)熱噴槍涂覆汽缸缸體402 (尤其是氣缸缸體的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸孔404)。在操作時(shí)，整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體402可被噴涂平臺(tái)容納并布置在噴涂平臺(tái)上，一次只在一個(gè)孔中進(jìn)行噴涂，如步驟104所指示的。對(duì)于給定的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體402，一旦所有的孔404均被涂覆，則發(fā)動(dòng)機(jī)缸體402可從涂覆間卸下，可以再次開(kāi)始下一個(gè)缸體的涂覆工藝，如步驟106所指示的。在測(cè)量時(shí)間間隔期間，一個(gè)以上的氣缸孔可被涂覆，并因此從涂覆生產(chǎn)線上移走。當(dāng)測(cè)量時(shí)間間隔到期時(shí)，可根據(jù)在此詳細(xì)描述的測(cè)量值或其他測(cè)量值而測(cè)量那個(gè)特定的氣缸孔的涂覆厚度分布和均勻性，如步驟108和110所指示的。然后，可在步驟112處處理涂覆輪廓分布和均勻性信息。來(lái)自步驟112的輸出信息可采用一個(gè)或多個(gè)形式，包括用于增加或降低噴涂速度的命令或信號(hào)或者其他形式。在步驟114處，在步驟112處產(chǎn)生的命令或信號(hào)被具體化或?qū)嵤?。然后，通過(guò)更新的操作參數(shù)來(lái)涂覆即將到來(lái)的氣缸孔。
[0038]在涂覆生產(chǎn)期間，可一開(kāi)始就實(shí)施控制涂覆均勻性的方法和/或周期性地實(shí)施所述方法。獲得對(duì)象涂覆數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔以及在對(duì)象涂覆數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)涂覆數(shù)據(jù)之間進(jìn)行比較的時(shí)間間隔可以是任何合適的時(shí)間值?？赡艿模苫诟鶕?jù)比較數(shù)據(jù)揭示的變化有多大而調(diào)節(jié)時(shí)間間隔。時(shí)間間隔的非限制性示例是2小時(shí)、4小時(shí)、6小時(shí)、8小時(shí)、10小時(shí)、12小時(shí)、24小時(shí)。
[0039]由于相關(guān)的成本，導(dǎo)致用戶僅僅可使用一個(gè)噴槍并采用成行(in-line)工藝，其中，一個(gè)接一個(gè)地容納在涂覆容器內(nèi)的將被涂覆的物件中的每個(gè)物件由噴槍涂覆。出于獲得對(duì)象涂覆數(shù)據(jù)的目的，在第一時(shí)間點(diǎn)涂覆的一個(gè)或多個(gè)涂覆物件可用于獲得對(duì)象涂覆數(shù)據(jù)；所產(chǎn)生的比較數(shù)據(jù)可用于調(diào)節(jié)噴槍的操作參數(shù)，從而調(diào)節(jié)將在第二時(shí)間點(diǎn)涂覆的一個(gè)或多個(gè)物件的涂覆。
[0040]返回參照?qǐng)D1，如果包括步驟106、108、110、112和114中的一個(gè)或多個(gè)步驟的質(zhì)
量控制環(huán)可以足夠快地執(zhí)行，則甚至在批處理時(shí)也可實(shí)施涂覆均勻性控制方法。在這一點(diǎn)上，對(duì)于對(duì)象物件，涂覆均勻性控制方法在步驟104處開(kāi)始，在可基于來(lái)自對(duì)象物件的現(xiàn)存涂覆信息而調(diào)節(jié)噴槍的操作參數(shù)時(shí)，可暫停涂覆。緊接之后，可通過(guò)其一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)現(xiàn)在已經(jīng)更新了的相同的噴涂裝置，在同一對(duì)象物件上繼續(xù)噴涂。
[0041]通過(guò)使用坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，使對(duì)象涂覆數(shù)據(jù)被測(cè)量為包括關(guān)于X坐標(biāo)、y坐標(biāo)和z坐標(biāo)的數(shù)據(jù)。在非限制性示例中，可通過(guò)使用坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)獲得對(duì)象涂覆數(shù)據(jù)。CMM在商業(yè)上是可獲得的，例如，可從Zeiss公司、Brown公司和Sharp公司獲得。CMM設(shè)備包括一個(gè)或多個(gè)可運(yùn)動(dòng)臂，每個(gè)可運(yùn)動(dòng)臂配備有一個(gè)或多個(gè)位置探測(cè)器。在測(cè)量期間，位置探測(cè)器檢測(cè)噴涂的涂層上的每個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的位置，以每個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的X軸、y軸和z軸上的位置值形式設(shè)置的數(shù)據(jù)被收集、存儲(chǔ)以及隨后被處理以用于比較。在這一點(diǎn)上，為了獲得位置值，可測(cè)量噴涂的涂層的每個(gè)截面環(huán)上的多個(gè)目標(biāo)點(diǎn)，每個(gè)截面環(huán)上的所有這些目標(biāo)點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)形成三維輪廓的截面環(huán)。沿著氣缸孔404的縱軸，對(duì)于任何合適的數(shù)量的截面環(huán)，可產(chǎn)生截面環(huán)的類似選擇及相應(yīng)的輪廓信息。
[0042]與傳統(tǒng)機(jī)械測(cè)量、電流或磁測(cè)量、超聲探測(cè)測(cè)量相比，CMM可能更加適合于瞬時(shí)方法，這是因?yàn)镃MM相對(duì)更快且成本效益大。
[0043]可通過(guò)光學(xué)輪廓測(cè)量技術(shù)獲得對(duì)象涂覆數(shù)據(jù)，其中，可通過(guò)各種技術(shù)(例如，光學(xué)三角測(cè)量、干涉技術(shù)或其他技術(shù))執(zhí)行測(cè)量。這些技術(shù)能夠在不接觸的情況下確定部件的表面輪廓。光學(xué)輪廓測(cè)量可用于對(duì)CMM技術(shù)作補(bǔ)充，尤其是在CMM探測(cè)器可能不容易到達(dá)的區(qū)域。在給定的噴涂涂層上，這些區(qū)域可包括急彎和隱藏的拐角。
[0044]圖2描繪了沿著氣缸孔404的縱軸A-A’截取的普通螺旋形狀的涂覆輪廓的非限制性示例。該涂覆輪廓可選地被稱為線框圖，表示噴涂涂層的三維外輪廓。如圖2說(shuō)明性地描繪的，為了進(jìn)行CMM測(cè)量而選擇噴涂涂層230的多個(gè)閉環(huán)截面環(huán)232a至232j。雖然在圖2中僅僅選擇了 10個(gè)環(huán)，但是可根據(jù)項(xiàng)目的具體需要而選擇任何合適數(shù)量的環(huán)。為了產(chǎn)生與環(huán)232a至232 j中的每個(gè)相關(guān)的CMM測(cè)量值，可在環(huán)上的多個(gè)位置240處進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量值240的數(shù)量可以是任何合適的數(shù)量，例如，從幾百到幾千。當(dāng)然，通過(guò)采用更多的測(cè)量值，環(huán)輪廓可能將更加密切地匹配實(shí)際的涂覆輪廓。然而，可能需要將精度與給定的項(xiàng)目所允許的成本和時(shí)間的量進(jìn)行平衡。
[0045]控制涂覆均勻性的方法還可包括:降低對(duì)象涂覆表面的一個(gè)或多個(gè)涂覆峰的峰高。通常，涂覆峰是不可避免的且是不可預(yù)測(cè)的，且峰的高度沿著噴槍的運(yùn)動(dòng)方向改變。涂覆峰是主涂覆質(zhì)量之上和之外的延伸；因此，它們的存在可將不必要的高背景噪聲引入到之后的涂覆測(cè)量值?？赏ㄟ^(guò)使對(duì)象涂覆表面的一個(gè)或多個(gè)涂覆峰與研磨料接觸而執(zhí)行這樣的降低步驟。還可通過(guò)使第一次涂覆的一個(gè)或多個(gè)涂覆峰與碳化硅接觸而執(zhí)行這樣的降低步驟。在一個(gè)非限制性示例中，可通過(guò)使用刷珩磨機(jī)來(lái)減少涂覆峰的存在。刷珩磨機(jī)可安裝在鉆電機(jī)中，上下運(yùn)動(dòng)多次以消除涂覆峰。出于減少涂覆峰的目的，刷珩磨機(jī)包括研磨料。刷珩磨機(jī)可包括任何合適的材料。研磨料的非限制性示例包括碳化硅和氧化鋁。
[0046]在另一實(shí)施例中，所述方法還可包括:在測(cè)量步驟之前，從標(biāo)準(zhǔn)涂覆表面接收標(biāo)準(zhǔn)涂覆數(shù)據(jù)。可沿著對(duì)象涂覆表面的縱軸沿著螺旋路徑獲得涂覆厚度值的形式的對(duì)象涂覆數(shù)據(jù)。
[0047]如果用戶在處理可控容量，則可手動(dòng)進(jìn)行將對(duì)象涂覆數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)涂覆數(shù)據(jù)比較的步驟和/或根據(jù)比較調(diào)節(jié)噴槍的步驟，以及可在計(jì)算機(jī)的輔助下進(jìn)行這兩個(gè)步驟。雖然不需要執(zhí)行這樣的比較，但是在涂覆容積足夠大使得可能不適合手動(dòng)檢查的情況下，計(jì)算機(jī)自動(dòng)化是有益的。
[0048]可根據(jù)比較數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)噴涂裝置的一個(gè)或多個(gè)涂覆-沉積參數(shù)。調(diào)節(jié)的步驟可包括調(diào)節(jié)噴涂裝置的橫向速度。涂覆-沉積參數(shù)的非限制性示例包括軸向速度或行程速度、線供應(yīng)速度、氣體壓力、空氣壓力、氣體流速、空氣流速、安培數(shù)、上噴管設(shè)置點(diǎn)、下噴管設(shè)置點(diǎn)、旋轉(zhuǎn)速度、噴管羽流形狀。具體地說(shuō)，軸向速度或行程速度是噴管在氣缸孔中上下運(yùn)動(dòng)的速度。
[0049]如果對(duì)象平均厚度大于標(biāo)準(zhǔn)平均厚度，則輸出用于增加噴涂裝置的軸向速度。
[0050]可通過(guò)將對(duì)象涂覆數(shù)據(jù)輸入到反饋控制單元中而執(zhí)行調(diào)節(jié)的步驟，反饋控制單元的輸出用于調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)涂覆-沉積參數(shù)。在這一點(diǎn)上，反饋控制單元可設(shè)置在噴涂裝置上。
[0051]反饋控制單元可計(jì)算對(duì)象涂覆數(shù)據(jù)的對(duì)象平均直徑，并將對(duì)象平均直徑與標(biāo)準(zhǔn)平均直徑比較。[0052]返回參照?qǐng)D4B，熱噴涂涂層430可形成在氣缸孔404的內(nèi)表面406上。熱噴槍422的軸408支撐槍頭424并使槍頭424運(yùn)動(dòng)，以用于涂覆氣缸孔404的內(nèi)表面406。軸408在一端支撐槍頭424，在另一端包括通道(未示出)，以用于將線和氣體供應(yīng)到槍頭424。軸408可被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器支撐，使得軸408圍繞它本身的軸或與之平行的軸旋轉(zhuǎn)。進(jìn)而，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器可支撐在使旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器上下運(yùn)動(dòng)的線性運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)或滑動(dòng)機(jī)構(gòu)上。因此，在氣缸孔404內(nèi)，槍頭424在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)上下運(yùn)動(dòng)。熱噴槍422可以以均勻的速度運(yùn)動(dòng)以涂覆內(nèi)表面406，有時(shí)熱噴槍422可多次運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)以建立期望厚度的涂層。
[0053]這里，噴槍的非限制性示例是旋轉(zhuǎn)且軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的噴管，例如，在圖4B中參照的噴槍422。在這一點(diǎn)上，噴管沿著氣缸孔404的縱軸A-A’往復(fù)運(yùn)動(dòng)或上下運(yùn)動(dòng)。
[0054]在噴涂涂層之前，可使用用于表面預(yù)制的機(jī)械粗糙化。雖然不一定排除基底涂層(base coating)的使用,但是本方法不需要基底涂層，以加強(qiáng)涂覆材料與孔的粘合。由于基底涂層通常涉及昂貴的金屬材料的使用，所以不必使用基底涂層的靈活性提供了額外的成本效益。當(dāng)(例如)通過(guò)機(jī)械粗糙化預(yù)制內(nèi)表面406時(shí)以及在(例如)通過(guò)機(jī)械粗糙化預(yù)制內(nèi)表面406之后，可在氣缸孔404內(nèi)的熱噴槍422的槍頭424的多次經(jīng)過(guò)中施加涂覆?？墒褂萌魏魏线m的涂覆材料。涂覆材料的非限制性示例是碳鋼材料。
[0055]在形成熱噴涂涂層430之后，利用拋光方法(例如，珩磨)進(jìn)行拋光?？梢砸匀魏魏线m的方式執(zhí)行珩磨。第5，622，753號(hào)美國(guó)專利公開(kāi)了珩磨方法的非限制性示例。一般來(lái)說(shuō)，如圖5A和圖5B說(shuō)明性地描繪的，珩磨工具512可包括支撐件520，支撐件520可沿徑向擴(kuò)展且裝載有多個(gè)?行磨石514,當(dāng)?行磨工具512分別沿著方向516旋轉(zhuǎn)和沿著方向518往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，珩磨工具512使珩磨石514與氣缸孔404的內(nèi)表面406輕微接觸。在這一點(diǎn)上，每個(gè)珩磨石514的外表面的半徑與內(nèi)表面406的內(nèi)徑互補(bǔ)。珩磨石514可由研磨材料形成，研磨材料包括但是不限于碳化硅、氧化鋁、氮化硼和鉆石。在熱噴涂涂層之前，可對(duì)內(nèi)表面406進(jìn)行預(yù)處理，以使內(nèi)表面406不被氧化，而促進(jìn)機(jī)械結(jié)合。此外，在珩磨之前、在珩磨期間和/或在珩磨之后，可使用溶液對(duì)內(nèi)表面406進(jìn)行洗滌，該溶液可在珩磨步驟期間用作冷卻液，或者可在已經(jīng)完成珩磨之后用作獨(dú)立的噴涂洗滌液。可使用噴涂洗滌，這是因?yàn)榕c其他方法相比，噴涂洗滌使用相對(duì)更少的溶液或水。
[0056]將被涂覆的物件可以是適合于由噴槍涂覆的任何物體，例如，圓筒形發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸孔。物件可包括機(jī)動(dòng)車輛的部件或非機(jī)動(dòng)車輛的部件。物件的非限制性示例包括發(fā)動(dòng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)中的精密孔。在一些特定的情況下，物件包括機(jī)動(dòng)車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸孔。
[0057]對(duì)于總體上描述的本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例，可通過(guò)參照一些特定的示例而獲得進(jìn)一步的理解，除非另外說(shuō)明，否則在此提供這些示例僅僅是出于說(shuō)明的目的而并不意在限制。
[0058]示例
[0059]示例 1
[0060]圖3示出了從參照?qǐng)D2的截面環(huán)232a至232 j截取的孔的直徑值作為與孔的頂部的距離的函數(shù)。圖形3B記錄了當(dāng)噴槍以恒定的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)孔的直徑值，圖形3A記錄了當(dāng)噴槍以設(shè)置的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)孔的直徑值，該設(shè)置的速度是考慮了在圖形3B中報(bào)告的觀察到的涂覆不規(guī)則性而設(shè)置的。所述考慮包括在如圖形3B所描繪的孔的直徑值相對(duì)更小的情況下，控制噴槍422相對(duì)更快地運(yùn)動(dòng)。圖形3A示出了孔的直徑從孔404的中間點(diǎn)開(kāi)始沿著A-A’方向向下而明顯增加。還不清楚造成觀察到的現(xiàn)象的確切原因。 然而，如在此或其他地方提出的，由于槍頭424沿著孔404的縱向A-A’運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致可能的周圍氣流的改變，這極有可能導(dǎo)致觀察到的涂覆不規(guī)則性。
[0061]示例2
[0062]通過(guò)利用CMM獲得涂覆輪廓。圖6A和圖6B示出了以恒定噴涂速度涂覆的第一測(cè)試孔涂層的涂覆輪廓和基于比較數(shù)據(jù)以改變的速度涂覆的第二測(cè)試孔涂層的涂覆輪廓。如可從圖6A看見(jiàn)的，在沒(méi)有基于比較數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)噴涂裝置的情況下涂層被沉積，使得涂覆輪廓展示出了喇叭口，從頂部到底部存在大的直徑變化。第一測(cè)試孔涂層的直徑變化被報(bào)告為是285um。如可從圖6B看見(jiàn)的，在基于比較數(shù)據(jù)而調(diào)節(jié)噴涂裝置的操作時(shí)，孔的直徑變化明顯減小。第二測(cè)試孔涂層的直徑變化減小到約51um。圖7描繪了在圖6A和圖6B中描述的第一測(cè)試孔和第二測(cè)試孔與30um的沉積厚度目標(biāo)的偏差。
[0063]雖然已經(jīng)詳細(xì)地描述了用于執(zhí)行本發(fā)明的最佳方式，但是熟悉本發(fā)明所屬領(lǐng)域的人員將會(huì)想到用于實(shí)施由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的各種可選設(shè)計(jì)和實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種用于施加涂覆的方法，包括: 獲得對(duì)象圓筒形部件，對(duì)象圓筒形部件包括在第一操作條件下利用噴涂裝置施加涂覆的對(duì)象內(nèi)涂覆表面，對(duì)象內(nèi)涂覆表面包括縱軸和截面，所述截面在中心點(diǎn)與縱軸相交并包括位于外周上的端點(diǎn)； 測(cè)量對(duì)象內(nèi)涂覆表面以獲得包括距離值的對(duì)象涂覆數(shù)據(jù)，每個(gè)距離值是中心點(diǎn)與所述端點(diǎn)中的一個(gè)之間的距離； 將對(duì)象涂覆數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)涂覆數(shù)據(jù)比較以獲得比較數(shù)據(jù)； 基于比較數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)噴涂裝置，以應(yīng)用不同于第一操作條件的第二操作條件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括:從標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)涂覆表面接收標(biāo)準(zhǔn)涂覆數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括:減小對(duì)象涂覆表面上的一個(gè)或多個(gè)涂覆峰的峰高。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，通過(guò)使對(duì)象涂覆表面的一個(gè)或多個(gè)涂覆峰與研磨料接觸來(lái)執(zhí)行所述減小的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，通過(guò)使第一次涂覆的一個(gè)或多個(gè)涂覆峰與碳化硅接觸來(lái)執(zhí)行所述減小的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過(guò)測(cè)量所述截面的每個(gè)端點(diǎn)的X坐標(biāo)值、y坐標(biāo)值和Z坐標(biāo)值而獲得所述距離值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述調(diào)節(jié)的步驟包括:調(diào)節(jié)噴涂裝置的軸向速度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，通過(guò)將對(duì)象涂覆數(shù)據(jù)輸入到反饋控制單元中來(lái)執(zhí)行所述調(diào)節(jié)的步驟，反饋控制單元的輸出用于調(diào)節(jié)操作條件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，反饋控制單元設(shè)置在噴涂裝置上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，反饋控制單元計(jì)算對(duì)象涂覆數(shù)據(jù)的對(duì)象平均距離值，并將對(duì)象平均距離值與標(biāo)準(zhǔn)平均距離值比較。
【文檔編號(hào)】G01B21/08GK103506258SQ201310258331
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月29日
【發(fā)明者】羅德尼·G·惠特貝克, 本杰明·T·塔, 大衛(wèi)·艾倫·史蒂芬森, 基斯·雷蒙德·巴圖 申請(qǐng)人:福特全球技術(shù)公司