本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于航空材料的噴涂方法。
背景技術(shù)：
在航空制造發(fā)展的過程中，材料的更新?lián)Q代呈現(xiàn)出高速的更迭變換，材料和飛機(jī)一直在相互推動下不斷發(fā)展?！耙淮牧?，一代飛機(jī)”正是世界航空發(fā)展史的一個真實寫照。航空產(chǎn)品特殊的工作環(huán)境對材料的性能要求集中體現(xiàn)的輕質(zhì)高強(qiáng)、高溫耐蝕。所述輕質(zhì)高強(qiáng)是指，要求材料不但強(qiáng)度高而且密度小。高溫耐蝕的高溫是指材料能夠耐受較高的工作溫度，耐蝕是指材料具有優(yōu)良的抗腐蝕，特別是抗應(yīng)力腐蝕、腐蝕疲勞的能力。
為了保證航空產(chǎn)品的質(zhì)量，一方面需要對材料進(jìn)行選擇，另一方面需要對材料進(jìn)行防護(hù)，常采用對材料進(jìn)行噴涂。
申請?zhí)枮镃N200680011765.9，名稱為等離子噴涂設(shè)備及方法的發(fā)明專利，公開了用于大體積零件等離子噴涂的設(shè)備及方法。所發(fā)明的設(shè)備包括：具有一個或多個泵的真空室，用于向真空室中運送零件的輸送裝置，位于零件與真空室之間的電絕緣體，具有高頻振蕩器的振蕩電路，振蕩電路的可調(diào)節(jié)的電容和電感，至少一組用于連接振蕩電路與零件的連接線路和至少一個安裝在真空室上的用于處理零件的涂層材料的等離子噴槍。所發(fā)明的方法包括：零件在等離子噴涂前被置于噴涂真空室中。然后零件接入具有高頻振蕩器的振蕩電路。振蕩電路單極或雙極與零件相連。在第一種情況下第二極應(yīng)接地。由此零件成為振蕩電路的一部分。高頻交流電流通過零件。零件的電感和電容因此影響振蕩電路的電感和電容。為了確保在零件上電功率最優(yōu)化耦合，由被加工的零件和它自身的電容和電感組成的振蕩電路要非常匹配，這將通過振蕩電路的電容和電感的變化來實現(xiàn)。振蕩電路的電容和電感的調(diào)節(jié)可以手動，也可以自動。在自動調(diào)節(jié)時首先調(diào)節(jié)零件的電容和電感。振蕩電路的電容和電感的變化影響頻率。一旦參數(shù)被調(diào)定使零件表面等離子呈燃燒狀態(tài)，附加的與真空室相連的等離子噴槍點火，涂層材料通過等離子束導(dǎo)入。包含涂層材料的等離子束緊接著擴(kuò)展到真空室且與等離子在零件周圍相互作用，同時在零件整個表面上析出來自涂層材料的均勻涂層。
上述現(xiàn)有技術(shù)無法解決需要轉(zhuǎn)換等離子噴槍的角度、距離和方向；進(jìn)行多次噴涂，對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有死角的航空材料，噴涂尤其工序繁雜，容易造成噴涂不均勻的現(xiàn)象。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出了一種用于航空材料的噴涂方法，實現(xiàn)了快速、一次性完成航空材料噴涂的目的。
為了達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：
一種用于航空材料的噴涂方法，其特征在于：包括以下步驟：
A、計算機(jī)建模仿真設(shè)計
按照待噴涂材料的形狀、結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算機(jī)建模，設(shè)計待噴涂材料在待噴涂所處的位置，設(shè)計帶噴涂材料所需要進(jìn)行噴涂的方向；
B、構(gòu)建層流電弧等離子束的位置
按照計算機(jī)建模仿真設(shè)計的結(jié)果，構(gòu)建層流電弧等離子束發(fā)生器產(chǎn)生的層流電弧等離子束的位置；
C、導(dǎo)向涂層材料
將具有涂層材料的層流等離子射束導(dǎo)向待噴涂材料；
D、噴入涂層材料
將粉末狀的涂層材料沿著層流等離子射束噴入。
本發(fā)明所述層流等離子射束的工作氣體為氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣和氮氣六種中的至少兩種。
本發(fā)明在步驟D中，所述粉末狀的涂層材料沿著層流等離子射束軸向噴入。
本發(fā)明所述層流等離子射束的電流為交流電流，其頻率為0.5-20MHz。
本發(fā)明所述涂層材料包括NiCrAlY、NiCr或Cr3C2-NiCr。
本發(fā)明所述層流等離子射束包括多個噴槍，所述噴槍的噴涂角度為直線。
本發(fā)明所述噴槍的噴嘴為扇形噴嘴。
本發(fā)明所述層流電弧等離子束發(fā)生器包括依次連接的氣路結(jié)構(gòu)、發(fā)生器和電弧通道結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述氣路結(jié)構(gòu)包括依次連接的氣體輸入管、氣體混合腔和氣體輸出管；所述氣體輸出管與所述發(fā)生器的中心軸線重合；所述發(fā)生器包括陽極結(jié)構(gòu)和陰極結(jié)構(gòu)，以及設(shè)置在陽極結(jié)構(gòu)底座內(nèi)部的功率調(diào)節(jié)器；所述陽極結(jié)構(gòu)包括陽極柱、陽極帽以及在陽極帽內(nèi)依次安裝的密封絕緣墊片、螺旋導(dǎo)電彈簧和陽極噴嘴；所述陰極結(jié)構(gòu)包括陰極柱和陰極罩；所述陽極結(jié)構(gòu)位于中心，沿陽極結(jié)構(gòu)周圍環(huán)形等距離設(shè)置至少三個陰極結(jié)構(gòu)；所述電弧通道結(jié)構(gòu)為雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層和雙層結(jié)構(gòu)中均充滿真空。
本發(fā)明所述涂層材料的細(xì)度為80-120目。
本發(fā)明所帶來的有益效果有：
1、本發(fā)明采用了計算機(jī)建模仿真設(shè)計，對航空材料尤其是具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的航空零件進(jìn)行建模設(shè)計，對每個噴涂角度進(jìn)行了計算機(jī)模擬，再通過層流電弧等離子束發(fā)生器對涂層材料進(jìn)行噴入，層流電弧等離子束發(fā)生器單體功率最高可達(dá)200kw以上；連續(xù)工作壽命可達(dá)數(shù)百小時以上；大氣下弧長大于1000mm；真空中弧長大于3000mm、電弧末端弧徑大于400mm；產(chǎn)生的高溫等離子弧、輸入電能、射流等離子體溫度及其分布梯度、工作介質(zhì)流量和射束形態(tài)都具有良好的穩(wěn)定性；可噴材料廣、沉積。計算機(jī)建模仿真設(shè)計和層流電弧等離子束發(fā)生器結(jié)合使用，對航空材料快速、一次性完成噴涂。
2、本發(fā)明層流等離子射束的工作氣體為性質(zhì)不活潑的氣體，性質(zhì)穩(wěn)定，方便儲存，使得層流等離子射束形態(tài)都具有良好的穩(wěn)定性。
3、本發(fā)明所述粉末狀的涂層材料沿著層流等離子射束軸向噴入；層流等離子射束包括多個噴槍，所述噴槍的噴涂角度為直線。增大涂層材料與待噴涂材料的接觸面積，使得噴涂得到涂層更加質(zhì)地均勻，噴涂速度更加迅速。
4、本發(fā)明所述噴槍的噴嘴為扇形噴嘴，能在整個噴涂領(lǐng)域內(nèi)形成均勻的覆蓋。
5、本發(fā)明使用的層流電弧等離子束發(fā)生器通過依次連接的氣路結(jié)構(gòu)、發(fā)生器和電弧通道結(jié)構(gòu)，將層流等離子的產(chǎn)生和輸送一步完成，中間不需要中斷，減少能量的損失和危險系數(shù)。氣路結(jié)構(gòu)通過氣體輸入管輸入氣體，在氣體混合腔進(jìn)行混合，對氣體進(jìn)行混合且讓氣體壓強(qiáng)穩(wěn)定，提高層流等離子產(chǎn)生的穩(wěn)定性。所述氣體輸出管與所述發(fā)生器的中心軸線重合；沿著中心軸線方向射入，這種設(shè)計起到了電弧引導(dǎo)的作用，并簡化點火步驟、降低點火難度，實現(xiàn)工作氣體一次點火，同時保證層流電弧熱等離子體射流的穩(wěn)定性，避免了工作氣體波動或調(diào)節(jié)工作氣體流量可能出現(xiàn)的斷弧現(xiàn)象。本發(fā)明的螺旋導(dǎo)電彈簧通電時，形成一個電磁壓縮環(huán)，起到壓縮等離子電弧的作用，也能使等離子電弧著弧點處于動態(tài)均布狀態(tài)，延長了陽極的壽命和層流穩(wěn)定。陽極噴嘴對電弧等離子體進(jìn)行機(jī)械壓縮。本發(fā)明的密封絕緣墊片使得電弧等離子體穩(wěn)定且集中，可形成高弧壓小電流層流長束等離子弧，陽極和陰極工作壽命長。本發(fā)明的陰極結(jié)構(gòu)圍繞陽極結(jié)構(gòu)等距離設(shè)置，增加反應(yīng)的均勻性和穩(wěn)定性。通過設(shè)置功率調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)發(fā)生器的功率，從而調(diào)節(jié)層流等離子射束的長短。在一定范圍內(nèi)，層流等離子射束的長短與發(fā)生器的功率成正比。本發(fā)明的電弧通道采用雙層結(jié)構(gòu)，雙層保障密封性。內(nèi)層和雙層結(jié)構(gòu)中均充滿真空，等離子射流在真空環(huán)境中弧焰更長。
具體實施方式
實施例1
一種用于航空材料的噴涂方法，其特征在于：包括以下步驟：
A、計算機(jī)建模仿真設(shè)計
按照待噴涂材料的形狀、結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算機(jī)建模，設(shè)計待噴涂材料在待噴涂所處的位置，設(shè)計帶噴涂材料所需要進(jìn)行噴涂的方向；
B、構(gòu)建層流電弧等離子束的位置
按照計算機(jī)建模仿真設(shè)計的結(jié)果，構(gòu)建層流電弧等離子束發(fā)生器產(chǎn)生的層流電弧等離子束的位置；
C、導(dǎo)向涂層材料
將具有涂層材料的層流等離子射束導(dǎo)向待噴涂材料；
D、噴入涂層材料
將粉末狀的涂層材料沿著層流等離子射束噴入。
實施例2
一種用于航空材料的噴涂方法，其特征在于：包括以下步驟：
A、計算機(jī)建模仿真設(shè)計
按照待噴涂材料的形狀、結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算機(jī)建模，設(shè)計待噴涂材料在待噴涂所處的位置，設(shè)計帶噴涂材料所需要進(jìn)行噴涂的方向；
B、構(gòu)建層流電弧等離子束的位置
按照計算機(jī)建模仿真設(shè)計的結(jié)果，構(gòu)建層流電弧等離子束發(fā)生器產(chǎn)生的層流電弧等離子束的位置；
C、導(dǎo)向涂層材料
將具有涂層材料的層流等離子射束導(dǎo)向待噴涂材料；
D、噴入涂層材料
將粉末狀的涂層材料沿著層流等離子射束噴入。
本發(fā)明所述層流等離子射束的工作氣體為氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣和氮氣六種中的至少兩種。
實施例3
一種用于航空材料的噴涂方法，其特征在于：包括以下步驟：
A、計算機(jī)建模仿真設(shè)計
按照待噴涂材料的形狀、結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算機(jī)建模，設(shè)計待噴涂材料在待噴涂所處的位置，設(shè)計帶噴涂材料所需要進(jìn)行噴涂的方向；
B、構(gòu)建層流電弧等離子束的位置
按照計算機(jī)建模仿真設(shè)計的結(jié)果，構(gòu)建層流電弧等離子束發(fā)生器產(chǎn)生的層流電弧等離子束的位置；
C、導(dǎo)向涂層材料
將具有涂層材料的層流等離子射束導(dǎo)向待噴涂材料；
D、噴入涂層材料
將粉末狀的涂層材料沿著層流等離子射束噴入。
本發(fā)明在步驟D中，所述粉末狀的涂層材料沿著層流等離子射束軸向噴入。
實施例4
一種用于航空材料的噴涂方法，其特征在于：包括以下步驟：
A、計算機(jī)建模仿真設(shè)計
按照待噴涂材料的形狀、結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算機(jī)建模，設(shè)計待噴涂材料在待噴涂所處的位置，設(shè)計帶噴涂材料所需要進(jìn)行噴涂的方向；
B、構(gòu)建層流電弧等離子束的位置
按照計算機(jī)建模仿真設(shè)計的結(jié)果，構(gòu)建層流電弧等離子束發(fā)生器產(chǎn)生的層流電弧等離子束的位置；
C、導(dǎo)向涂層材料
將具有涂層材料的層流等離子射束導(dǎo)向待噴涂材料；
D、噴入涂層材料
將粉末狀的涂層材料沿著層流等離子射束噴入。
本發(fā)明所述層流等離子射束的電流為交流電流，其頻率為0.5-20MHz。
實施例5
一種用于航空材料的噴涂方法，其特征在于：包括以下步驟：
A、計算機(jī)建模仿真設(shè)計
按照待噴涂材料的形狀、結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算機(jī)建模，設(shè)計待噴涂材料在待噴涂所處的位置，設(shè)計帶噴涂材料所需要進(jìn)行噴涂的方向；
B、構(gòu)建層流電弧等離子束的位置
按照計算機(jī)建模仿真設(shè)計的結(jié)果，構(gòu)建層流電弧等離子束發(fā)生器產(chǎn)生的層流電弧等離子束的位置；
C、導(dǎo)向涂層材料
將具有涂層材料的層流等離子射束導(dǎo)向待噴涂材料；
D、噴入涂層材料
將粉末狀的涂層材料沿著層流等離子射束噴入。
本發(fā)明所述涂層材料包括NiCrAlY、NiCr或Cr3C2-NiCr。
實施例6
一種用于航空材料的噴涂方法，其特征在于：包括以下步驟：
A、計算機(jī)建模仿真設(shè)計
按照待噴涂材料的形狀、結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算機(jī)建模，設(shè)計待噴涂材料在待噴涂所處的位置，設(shè)計帶噴涂材料所需要進(jìn)行噴涂的方向；
B、構(gòu)建層流電弧等離子束的位置
按照計算機(jī)建模仿真設(shè)計的結(jié)果，構(gòu)建層流電弧等離子束發(fā)生器產(chǎn)生的層流電弧等離子束的位置；
C、導(dǎo)向涂層材料
將具有涂層材料的層流等離子射束導(dǎo)向待噴涂材料；
D、噴入涂層材料
將粉末狀的涂層材料沿著層流等離子射束噴入。
本發(fā)明所述層流等離子射束包括多個噴槍，所述噴槍的噴涂角度為直線。
實施例7
一種用于航空材料的噴涂方法，其特征在于：包括以下步驟：
A、計算機(jī)建模仿真設(shè)計
按照待噴涂材料的形狀、結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算機(jī)建模，設(shè)計待噴涂材料在待噴涂所處的位置，設(shè)計帶噴涂材料所需要進(jìn)行噴涂的方向；
B、構(gòu)建層流電弧等離子束的位置
按照計算機(jī)建模仿真設(shè)計的結(jié)果，構(gòu)建層流電弧等離子束發(fā)生器產(chǎn)生的層流電弧等離子束的位置；
C、導(dǎo)向涂層材料
將具有涂層材料的層流等離子射束導(dǎo)向待噴涂材料；
D、噴入涂層材料
將粉末狀的涂層材料沿著層流等離子射束噴入。
本發(fā)明所述噴槍的噴嘴為扇形噴嘴。
實施例8
一種用于航空材料的噴涂方法，其特征在于：包括以下步驟：
A、計算機(jī)建模仿真設(shè)計
按照待噴涂材料的形狀、結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算機(jī)建模，設(shè)計待噴涂材料在待噴涂所處的位置，設(shè)計帶噴涂材料所需要進(jìn)行噴涂的方向；
B、構(gòu)建層流電弧等離子束的位置
按照計算機(jī)建模仿真設(shè)計的結(jié)果，構(gòu)建層流電弧等離子束發(fā)生器產(chǎn)生的層流電弧等離子束的位置；
C、導(dǎo)向涂層材料
將具有涂層材料的層流等離子射束導(dǎo)向待噴涂材料；
D、噴入涂層材料
將粉末狀的涂層材料沿著層流等離子射束噴入。
本發(fā)明所述層流電弧等離子束發(fā)生器采用中軸圓柱陽極結(jié)構(gòu)，而沿著陽極柱周圍環(huán)形均勻布置3個或3個以上的陰極，陽極和陰極均安裝在同一個底座上固定，相互絕緣，底座有水、電、氣通道，圓柱陽極的外表面相對絕緣，只有在靠近出口的頭部裸露導(dǎo)電，從而與陰極間形成電場，整個發(fā)生器是一個密封水冷的筒狀外形，一端有等離子體出口，等離子體出口對電弧等離子體進(jìn)行機(jī)械壓縮。
實施例9
一種用于航空材料的噴涂方法，其特征在于：包括以下步驟：
A、計算機(jī)建模仿真設(shè)計
按照待噴涂材料的形狀、結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算機(jī)建模，設(shè)計待噴涂材料在待噴涂所處的位置，設(shè)計帶噴涂材料所需要進(jìn)行噴涂的方向；
B、構(gòu)建層流電弧等離子束的位置
按照計算機(jī)建模仿真設(shè)計的結(jié)果，構(gòu)建層流電弧等離子束發(fā)生器產(chǎn)生的層流電弧等離子束的位置；
C、導(dǎo)向涂層材料
將具有涂層材料的層流等離子射束導(dǎo)向待噴涂材料；
D、噴入涂層材料
將粉末狀的涂層材料沿著層流等離子射束噴入。
本發(fā)明所述涂層材料的細(xì)度為80-120目。
實施例10
一種用于航空材料的噴涂方法，其特征在于：包括以下步驟：
A、計算機(jī)建模仿真設(shè)計
按照待噴涂材料的形狀、結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算機(jī)建模，設(shè)計待噴涂材料在待噴涂所處的位置，設(shè)計帶噴涂材料所需要進(jìn)行噴涂的方向；
B、構(gòu)建層流電弧等離子束的位置
按照計算機(jī)建模仿真設(shè)計的結(jié)果，構(gòu)建層流電弧等離子束發(fā)生器產(chǎn)生的層流電弧等離子束的位置；
C、導(dǎo)向涂層材料
將具有涂層材料的層流等離子射束導(dǎo)向待噴涂材料；
D、噴入涂層材料
將粉末狀的涂層材料沿著層流等離子射束噴入。
本發(fā)明所述層流等離子射束的工作氣體為氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣和氮氣六種中的至少兩種。
本發(fā)明在步驟D中，所述粉末狀的涂層材料沿著層流等離子射束軸向噴入。
本發(fā)明所述層流等離子射束的電流為交流電流，其頻率為0.5-20MHz。
本發(fā)明所述涂層材料包括NiCrAlY、NiCr或Cr3C2-NiCr。
本發(fā)明所述層流等離子射束包括多個噴槍，所述噴槍的噴涂角度為直線。
本發(fā)明所述噴槍的噴嘴為扇形噴嘴。
本發(fā)明所述層流電弧等離子束發(fā)生器包括依次連接的氣路結(jié)構(gòu)、發(fā)生器和電弧通道結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述氣路結(jié)構(gòu)包括依次連接的氣體輸入管、氣體混合腔和氣體輸出管；所述氣體輸出管與所述發(fā)生器的中心軸線重合；所述發(fā)生器包括陽極結(jié)構(gòu)和陰極結(jié)構(gòu)，以及設(shè)置在陽極結(jié)構(gòu)底座內(nèi)部的功率調(diào)節(jié)器；所述陽極結(jié)構(gòu)包括陽極柱、陽極帽以及在陽極帽內(nèi)依次安裝的密封絕緣墊片、螺旋導(dǎo)電彈簧和陽極噴嘴；所述陰極結(jié)構(gòu)包括陰極柱和陰極罩；所述陽極結(jié)構(gòu)位于中心，沿陽極結(jié)構(gòu)周圍環(huán)形等距離設(shè)置至少三個陰極結(jié)構(gòu)；所述電弧通道結(jié)構(gòu)為雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層和雙層結(jié)構(gòu)中均充滿真空。