喷涂夹具及喷涂方法与流程

本发明属于航空发动机领域，尤其涉及一种零件的喷涂夹具及喷涂方法。

背景技术：

1、航空发动机中的许多零件长期在高温、高压、强气流冲蚀的环境下工作，为了保障发动机的飞行安全，提升零件的抗氧化、抗气流冲蚀及抗腐蚀性能以及延长零件在极端工作条件下的使用寿命，通常会在零件的工作表面采用热喷涂的工艺方法，涂覆一层或多层防护涂层。比较典型的涂层有抗氧化涂层和耐热腐蚀涂层、封严涂层、热障涂层等。

2、由于航空发动机零件对涂层的性能和涂层厚度尺寸都有十分严格的要求，但因为某些零件结构复杂，形状特殊，采用常规的喷涂方法和喷涂工艺几乎无法满足对这些零件的喷涂技术要求。

3、比如某型航空发动机的高压内空气封严后轴承座，需要对零件的凹槽进行喷涂加工，涂层厚度要求为0.13mm-0.20mm，并确保不会对槽底部的孔周边进行过喷。由于零件u型尺寸狭小，且槽底与两侧壁垂直，转接过渡转角小，造成喷枪在喷涂一侧壁时受另一侧壁及其上的保护部件的影响，其有效喷涂角度小，喷涂角度受限，导致涂层厚度不均匀的问题；进一步，在喷涂焰流在喷涂相邻两个表面区域时，焰流极易发生相互影响和干涉现象，并在相邻面的转接处发生涂层堆积，导致涂层厚度超标，发生各喷涂面涂层厚度不均匀的现象，最终导致零件涂层厚度欠喷或过喷的问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中零件的凹槽喷涂形成的涂层厚度不均匀的缺陷，提供一种喷涂夹具及喷涂方法。

2、本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

3、一种喷涂夹具，用于夹持待喷涂的零件，所述零件上设有凹槽，至少部分所述凹槽的内表面为待喷涂区域，所述零件的上表面为第一非喷涂区域，所述凹槽沿所述零件的周向设置，所述凹槽包括相对设置的外侧环壁和内侧环壁、以及位于所述外侧环壁和内侧环壁之间的底壁，其特征在于，所述喷涂夹具包括：保护部件和用于固定所述零件和所述保护部件的定位部件；

4、所述保护部件包括用于遮挡所述第一非喷涂区域的外圈保护部件和内圈保护部件，所述外圈保护部件覆设于所凹槽的外侧环壁的外周缘，所述内圈保护部件覆设于所凹槽的内侧环壁的外周缘；所述外圈保护部件靠近所述凹槽的一端设有用于与喷枪配合的第一斜面，所述内圈保护部件靠近所述凹槽的一端设有用于与喷枪配合的第二斜面，所述第一斜面和所述第二斜面均向所述凹槽斜向延伸。

5、在本技术方案中，通过设置外圈保护部件的第一斜面和内圈保护部件第二斜面，与喷枪的喷涂角度(喷枪的喷嘴的轴线的角度)配合，扩大了喷枪的有效喷涂角度，能够保证凹槽的内表面的涂层厚度一致均匀，且涂层性能满足相关要求。

6、较佳地，所述第一斜面与水平面的夹角为150度～160度；和/或，

7、所述第二斜面与水平面的夹角为150度～160度。

8、在本技术方案中，通过设置第一斜面与水平面的夹角和所述第二斜面与水平面的夹角为大坡度的角度范围，保证喷涂焰流从保护部件的表面自然过渡到待喷涂区域，使喷涂焰流不发生反射和干涉。

9、较佳地，所述外圈保护部件靠近所述凹槽的一端设有凸起，所述凸起突出于所述凹槽的外侧环壁，且所述凸起设有第三斜面，所述第三斜面的一端与所述第一斜面邻接，另一端与所述凹槽的外侧环壁邻接；

10、所述凸起的外边缘距离所述凹槽的外侧环壁的延伸面的距离为2mm～3mm；和/或，

11、所述第三斜面与所述凹槽的外侧环壁的夹角为12度～15度。

12、在本技术方案中，通过设置凸起，从而能够达到阻挡过多喷涂焰流到达待喷涂区域，造成涂层厚度不均匀；通过凸起设置第三斜面，从而使喷涂焰流从保护部件的表面自然过渡到待喷涂区域，并防止喷涂焰流到达位于第三斜面下方的外侧环壁的非喷涂区域。

13、较佳地，所述凹槽的底壁开设有若干通孔，所述通孔的外周缘设有第二非喷涂区域，所述喷涂夹具还包括与所述通孔对应设置的可拆卸的防护部件，所述防护部件用于遮挡所述第二非喷涂区域，所述防护部件包括相连接的头部和杆部，所述头部的外径大于所述杆部的外径，所述杆部穿设于所述通孔中；所述杆部靠近所述头部的一端设有凸台，所述凸台的下表面卡设于所述通孔的外周缘，所述头部在所述通孔的外周缘的投影与所述第二非喷涂区域重合。

14、在本技术方案中，通过设置防护部件遮挡第二非喷涂区域，并通过设置凸台，使防护部件的头部与零件的喷涂面分离，防止喷涂后防护部件的头部与周边涂层发生黏连，从而保证防护部件在拆卸时不会对通孔周边的涂层造成关联损伤。

15、较佳地，所述喷涂夹具还包括用于支撑所述定位部件的支撑部件，所述支撑部件位于所述定位部件的下方。

16、在本技术方案中，通过设置支撑部件，起到抬高零件的目的，使喷涂机械臂有足够的喷涂伸展空间。

17、一种喷涂方法，用于喷涂零件，所述零件上设有凹槽，至少部分所述凹槽的内表面为待喷涂区域，所述零件的上表面为第一非喷涂区域，所述凹槽沿所述零件的周向设置，所述凹槽包括相对设置的外侧环壁和内侧环壁、以及位于所述外侧环壁和内侧环壁之间的底壁，其特点在于，所述喷涂方法包括使用如上所述的喷涂夹具，所述喷涂方法包括以下步骤：

18、s1、对所述零件进行清洗；

19、s2、将所述零件安装至所述喷涂夹具上，通过所述外圈保护部件和所述内圈保护部件遮挡所述第一非喷涂区域；

20、s3、对所述零件的所述凹槽的待喷涂区域的表面进行粗化处理；

21、s4、先对所述零件的所述凹槽的所述外侧环壁和内侧环壁的所述待喷涂区域进行喷涂，再对所述底壁的所述待喷涂区域进行喷涂，其中，喷枪在喷涂所述内侧环壁的所述待喷涂区域时，调整所述喷枪的喷涂角度使所述喷枪与所述第一斜面配合；所述喷枪在喷涂所述外侧环壁的所述待喷涂区域时，调整所述喷枪的喷涂角度使所述喷枪与所述第二斜面配合。

22、在本技术方案中，通过设置外圈保护部件的第一斜面和内圈保护部件第二斜面，与喷枪的喷涂角度(喷枪的喷嘴的轴线的角度)配合，扩大了喷枪的有效喷涂角度，能够保证凹槽的内表面的涂层厚度一致均匀，且涂层性能满足相关要求；并通过先对零件的凹槽的外侧环壁和内侧环壁的待喷涂区域进行喷涂，再对所述底壁的所述待喷涂区域进行喷涂，能够避免焰流在相邻两个表面区域发生相互影响和干涉现象，并在相邻面的转接处发生涂层堆积，进一步提高凹槽的内表面的涂层厚度一致均匀性。

23、较佳地，在步骤s4中，调整所述喷枪的喷涂角度使所述喷枪与所述第一斜面配合，包括：

24、所述喷枪的喷嘴的轴线与所述外圈保护部件的第一斜面的延长面形成第一夹角，所述第一夹角小于或等于2度；和/或，

25、在步骤s4中，调整所述喷枪的喷涂角度使所述喷枪与所述第二斜面配合，包括：

26、所述喷枪的喷嘴的轴线与所述内圈保护部件的第二斜面的延长面形成第二夹角，所述第二夹角小于或等于2度。

27、在本技术方案中，通过设置第一夹角的较佳地角度范围，从而能够使喷枪更好地与第一斜面配合；通过设置第二夹角的较佳地角度范围，从而能够使喷枪更好地与第二斜面配合。

28、较佳地，在步骤s4中，先对所述零件的所述凹槽的所述外侧环壁和内侧环壁的所述待喷涂区域进行喷涂，再对所述底壁的所述待喷涂区域进行喷涂，包括：

29、s41、将所述喷枪移动至所述喷枪与所述零件相对位置径向的近端区域，对所述凹槽的内侧环壁的所述待喷涂区域进行喷涂；

30、s42、将喷枪移动至所述喷枪与所述零件相对位置径向的远端区域，对所述凹槽的所述外侧环壁的所述待喷涂区域进行喷涂，旋转所述喷枪至所述喷枪的喷嘴的轴线垂直于所述底壁，对所述凹槽的底壁的所述待喷涂区域进行喷涂；和/或，

31、在步骤s4中，所述零件转速设置为95rpm～105rpm，所述喷枪的喷嘴距离所述凹槽的表面的距离为95mm～105mm。

32、在本技术方案中，通过先移动喷枪至近端区域对所述凹槽的内侧环壁的所述待喷涂区域进行喷涂，再移动喷枪至远端区域对所述凹槽的所述外侧环壁的所述待喷涂区域进行喷涂，接续旋转所述喷枪对所述凹槽的底壁的所述待喷涂区域进行喷涂，从而更为符合设置在通常位置的喷涂机械臂的运动路径，从而能够更快捷地完成喷涂作业。

33、较佳地，在步骤s41中，对所述凹槽的内侧环壁的所述待喷涂区域进行喷涂，包括：

34、所述喷枪的喷嘴的轴线与所述凹槽的内侧环壁形成第三夹角，所述喷枪沿竖直方向以第一移动速度由上至下移动第一距离对所述凹槽的内侧环壁的所述待喷涂区域进行喷涂，所述第一距离为所述内侧环壁上的所述待喷涂区域的高度，所述喷枪的第一移动速度为1.8mm/s～2.2mm/s；所述第三夹角为62度～68度。

35、在本技术方案中，通过上述设置，提供较佳的喷涂方法。

36、较佳地，在步骤s42中，对所述凹槽的所述外侧环壁的所述待喷涂区域进行喷涂，包括：

37、所述喷枪的喷嘴的轴线与所述凹槽的外侧环壁形成第四夹角，所述喷枪沿竖直方向以第二移动速度由上至下移动第二距离对所述外侧环壁的所述待喷涂区域进行喷涂，所述第二距离为所述外侧环壁上的所述待喷涂区域的高度，所述喷枪的第二移动速度为1.8mm/s～2.2mm/s；所述第四夹角为62度～68度；和/或，

38、在步骤s42中，旋转所述喷枪，包括：

39、以第三移动速度旋转所述喷枪，所述第三移动速度为2.5mm/s～2.8mm/s；和/或，

40、在步骤s42中，对所述凹槽的底壁的所述待喷涂区域进行喷涂，包括：

41、所述喷枪沿水平方向以第四移动速度移动第三距离对所述底壁进行喷涂，所述第三距离为所述底壁上的所述待喷涂区域的宽度，所述喷枪的第四移动速度为1.8mm/s～2.2mm/s。

42、在本技术方案中，通过上述设置，提供较佳的喷涂方法。并且，通过设置旋转所述喷枪的第三移动速度高于其他位置的移动速度，从而进一步避免在相邻面的转接处发生涂层堆积，从而进一步提高凹槽的内表面的涂层厚度一致均匀性。

43、本发明的积极进步效果在于：

44、本发明通过设置外圈保护部件的第一斜面和内圈保护部件第二斜面，与喷枪的喷涂角度(喷枪的喷嘴的轴线的角度)配合，扩大了喷枪的有效喷涂角度，能够保证凹槽的内表面的涂层厚度一致均匀，且涂层性能满足相关要求；并通过先对零件的凹槽的外侧环壁和内侧环壁的待喷涂区域进行喷涂，再对所述底壁的所述待喷涂区域进行喷涂，能够避免焰流在相邻两个表面区域发生相互影响和干涉现象，并在相邻面的转接处发生涂层堆积，进一步提高凹槽的内表面的涂层厚度一致均匀性。