本發(fā)明涉及一種用于電弧絲材噴涂的方法。此外，本發(fā)明涉及一種用于電弧絲材噴涂的設(shè)備。本發(fā)明涉及還涉及一種電弧絲材噴涂的產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

電弧絲材噴涂技術(shù)涉及借助于在兩根連續(xù)送進(jìn)的金屬絲材之間產(chǎn)生的電弧作為熱源來熔化金屬，用壓縮空氣將熔化的金屬霧化，并使霧化的金屬顆粒噴向工件而形成涂層的技術(shù)。該技術(shù)現(xiàn)今被應(yīng)用機(jī)動(dòng)車內(nèi)燃機(jī)的曲軸箱，使所述金屬顆粒在氣缸工作面上形成薄層。由此顯著地減少內(nèi)燃機(jī)中的摩擦和磨損，而且通過省去傳統(tǒng)的氣缸套達(dá)到節(jié)省空間和重量的技術(shù)效果，并且相對(duì)于氣缸套更有助于導(dǎo)出燃燒室中的熱，從而有利于高效的冷卻。

在現(xiàn)有的電弧絲材噴涂技術(shù)中，特別是在噴涂圓柱腔體內(nèi)表面、如曲軸箱的氣缸工作面的情況下通常需要整個(gè)用于電弧絲材噴涂的設(shè)備在圓柱腔體中旋轉(zhuǎn)以便在其內(nèi)周上形成涂層。然而，對(duì)此不利的是，需要用于輸送絲材的裝置一同旋轉(zhuǎn)，并且由此將產(chǎn)生復(fù)雜且笨重的結(jié)構(gòu)。如de19841617a1中所示出，用于輸送涂層絲材的補(bǔ)給裝置和進(jìn)行電弧噴涂的燃燒器桿可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在支承裝置上，所述補(bǔ)給裝置隨燃燒器桿一同轉(zhuǎn)動(dòng)，其中，還需要在補(bǔ)給裝置中設(shè)置絲材絞盤。在該公開文獻(xiàn)中，由于用于容納絲材絞盤的空間有限，在生產(chǎn)過程中也需要時(shí)常更換絲材絞盤，難以長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)的地進(jìn)行噴涂。

然而，在絲材輸送裝置不與氣流加載裝置一同旋轉(zhuǎn)的設(shè)備和方法中，通過研究發(fā)現(xiàn)，在圓柱腔體的內(nèi)表面進(jìn)行噴涂時(shí)會(huì)產(chǎn)生涂層不均勻的現(xiàn)象，亦即，涂層內(nèi)緣并非是圓形的，而是在一定程度上接近于橢圓形的。換言之，所述涂層在圓柱腔體的內(nèi)周上的厚度存在差異：存在兩處較薄的位置和兩處較厚的位置，其中，較薄位置的連線與較厚位置的連線相互垂直。通過以電弧絲材噴涂制造氣缸工作面的實(shí)驗(yàn)可知，在最薄位置與最厚位置之間的直徑差在0.2mm至0.3mm之間。這樣的公差在稍后的珩磨加工乃至內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行中都會(huì)造成無法忽視的問題。

在這樣的涂層作為機(jī)動(dòng)車內(nèi)燃機(jī)的曲軸箱的氣缸工作面時(shí)，將出現(xiàn)如下問題。

首先，涂層較厚的位置不利于導(dǎo)出燃燒室中的熱量。這造成在曲軸箱中發(fā)生局部過熱，不利于內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行。通常，在電弧絲材涂層的較厚的位置可見由于過熱導(dǎo)致的變藍(lán)。

其次，在較薄位置處的涂層中會(huì)產(chǎn)生孔巢(porenest)，而較厚位置處的涂層在經(jīng)歷珩磨加工之后則甚至?xí)l(fā)生涂層脫落。在本發(fā)明中，所述孔巢指被噴涂的金屬顆粒在圓柱腔體的內(nèi)表面上未形成致密結(jié)構(gòu)，而是在其間存在若干空穴或者說多孔結(jié)構(gòu)。這樣的孔巢在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行中會(huì)導(dǎo)致局部腐蝕加劇，不利于內(nèi)燃機(jī)的壽命。此外，孔巢也會(huì)阻礙局部的熱傳遞，不利于此處的熱量導(dǎo)出和冷卻。所述涂層脫落指小面積的涂層在珩磨過程中被剝落，原涂層中相應(yīng)的區(qū)域下陷乃至缺失。在珩磨加工中發(fā)生涂層脫落則會(huì)使得直接導(dǎo)致工件報(bào)廢，因?yàn)檎麄€(gè)涂層難以去除。這點(diǎn)對(duì)于大批量生產(chǎn)來說將會(huì)造成成本提高及材料浪費(fèi)。

此外，厚度不均也會(huì)造成涂層應(yīng)力不均。這在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行過程中釋放時(shí)，能夠引起涂層進(jìn)一步塑性形變。而當(dāng)這些形變達(dá)到一定程度時(shí)，會(huì)損害內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行性能乃至于毀壞整個(gè)涂層。

最后，由于涂層厚度不均，在接下來的珩磨加工中需要事先探查厚度分布，以便確定各個(gè)位置的珩磨去除量。由于在較厚的位置需要去除較多的涂層材料，加劇了珩磨工具的消耗，使得珩磨工具壽命縮短，使得加工成本高昂。而且在珩磨過程中也需要實(shí)時(shí)監(jiān)控。這無疑又造成時(shí)間成本上的浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)在于，給出一種相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)改進(jìn)的用于電弧絲材噴涂的方法和設(shè)備以及相應(yīng)按照本發(fā)明的方法通過按照本發(fā)明的設(shè)備制造的電弧絲材噴涂的產(chǎn)品，其克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷并且能實(shí)現(xiàn)在圓周的各個(gè)位置上相對(duì)均勻的涂層厚度。

在方法方面，該任務(wù)通過一種按照本發(fā)明的用于電弧絲材噴涂的方法解決：借助于絲材輸送裝置將至少兩根絲材輸送出絲材輸送裝置的各自的噴槍口，對(duì)所述至少兩根絲材加載電流以用于形成電弧，使得所述至少兩根絲材的端部熔化，借助于氣流加載裝置大致橫向于絲材輸送裝置的縱向方向地對(duì)所述電弧加載氣流，使熔化的絲材材料噴向待噴涂的表面，其中，所述氣流加載裝置圍繞所述絲材輸送裝置的縱向方向旋轉(zhuǎn)地加載所述氣流，其中，沿著所述氣流加載裝置的旋轉(zhuǎn)方向可變地調(diào)整用于噴涂的參數(shù)。

在設(shè)備方面，該任務(wù)通過一種按照本發(fā)明的用于電弧絲材噴涂的設(shè)備解決：所述設(shè)備包括：絲材輸送裝置和氣流加載裝置，所述絲材輸送裝置包括電流加載器件和至少兩個(gè)噴槍口，所述絲材輸送裝置將至少兩根絲材輸送出各自的噴槍口，所述至少兩根絲材通過電流加載器件加載電流以用于在噴槍口的區(qū)域中形成電弧，使得所述至少兩根絲材的端部熔化，通過所述氣流加載裝置大致橫向于絲材輸送裝置的縱向方向地對(duì)所述電弧加載氣流，使熔化的絲材材料噴向待噴涂的表面，其中，所述氣流加載裝置能夠圍繞所述絲材輸送裝置的縱向方向旋轉(zhuǎn)地加載所述氣流，其中，沿著所述氣流加載裝置的旋轉(zhuǎn)方向可變地調(diào)整用于噴涂的參數(shù)。

在本發(fā)明中，一方面所述氣流加載裝置圍繞所述絲材輸送裝置的縱向方向旋轉(zhuǎn)，由此能實(shí)現(xiàn)絲材輸送裝置不必一同旋轉(zhuǎn)。換言之，絲材輸送裝置可以處于相對(duì)于氣流加載裝置而言固定的位置上。通過本發(fā)明的技術(shù)方案，能夠省去用于使絲材輸送裝置旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)靈活且簡(jiǎn)化的整體構(gòu)造。同時(shí)也免去使沉重的線材絞盤一同旋轉(zhuǎn)的空間耗費(fèi)和能量耗費(fèi)。而且也無需頻繁地更換線材絞盤，從而節(jié)省人工成本和時(shí)間成本。

另一方面，沿著所述氣流加載裝置的旋轉(zhuǎn)方向可變地調(diào)整用于噴涂的參數(shù)。按照本發(fā)明，表述“沿著旋轉(zhuǎn)方向可變地調(diào)整用于噴涂的參數(shù)”意味著用于噴涂的參數(shù)沿著旋轉(zhuǎn)方向被調(diào)整為非恒定的，也就是說用于噴涂的參數(shù)沿著旋轉(zhuǎn)方向可變化。然而，在此所述變化不限于連續(xù)變化，也可以考慮階躍變化。所述變化可以通過函數(shù)限定，還可以以數(shù)列或查找表的形式表示。

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的上述問題，本發(fā)明提出沿著所述氣流加載裝置的旋轉(zhuǎn)方向可變地調(diào)整用于噴涂的參數(shù)。在本發(fā)明中，所述用于噴涂的參數(shù)包括氣流加載裝置的旋轉(zhuǎn)速度和氣體流速以及電流加載器件的電流。氣流加載裝置的旋轉(zhuǎn)速度指氣流加載裝置圍繞絲材輸送裝置的轉(zhuǎn)速，其可以表示為線速度或角速度。氣流加載裝置的氣體流速指單位時(shí)間的氣體流量。電流加載器件的電流指施加于用于噴涂的絲材的電流強(qiáng)度。

通過沿著所述氣流加載裝置的旋轉(zhuǎn)方向可變地調(diào)整上述參數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的各個(gè)角度方向上變化地實(shí)施噴涂過程。這能實(shí)現(xiàn)在前文提及的原本較薄的位置上噴涂更多的絲材材料，而在前文提及的原本較厚的位置上噴涂更少的絲材材料，從而產(chǎn)生在整個(gè)涂層的周面上分布均勻的厚度。由此，通過按照發(fā)明的該實(shí)施形式，顯著地改善涂層厚度不均的問題。通過以電弧絲材噴涂制造氣缸工作面的實(shí)驗(yàn)可知，在最薄位置與最厚位置之間的直徑差將降至0.08mm。

基于改善的厚度均勻性，在通過該實(shí)施形式制造氣缸工作面時(shí)能夠克服上文提到的問題。首先，均勻的涂層厚度有利于均勻地導(dǎo)出燃燒室中的熱量，而不會(huì)發(fā)生局部過熱。其次，降低甚至避免在涂層中可能出現(xiàn)的孔巢和涂層脫落。根據(jù)實(shí)驗(yàn)可知，出現(xiàn)孔巢和涂層脫落的概率可以降至0％。這避免了腐蝕，從而延長(zhǎng)內(nèi)燃機(jī)的壽命。同時(shí)在生產(chǎn)過程中也極大地降低廢品率，使得制造成本降低并且避免材料浪費(fèi)。此外，均勻的厚度分布相應(yīng)地導(dǎo)致在整個(gè)圓周上均勻的涂層應(yīng)力，避免涂層在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行過程中發(fā)生形變，延長(zhǎng)了涂層以及整個(gè)內(nèi)燃機(jī)的壽命。另外，由于涂層厚度在圓周的各個(gè)位置上相對(duì)均勻，無需在珩磨加工中事先探查厚度分布也省去對(duì)珩磨過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，簡(jiǎn)化了珩磨加工步驟。而且有利于珩磨工具的壽命并且降低了加工成本。

按照本發(fā)明的方法的一種實(shí)施形式，可以以變化的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)地加載氣流。相應(yīng)地，按照本發(fā)明的設(shè)備的一種實(shí)施形式，所述氣流加載裝置可以以變化的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。

按照本發(fā)明的的方法一種實(shí)施形式，可以以變化的氣體流速加載所述氣流。相應(yīng)地，按照本發(fā)明的設(shè)備的一種實(shí)施形式，所述氣流加載裝置可以以變化的氣體流速加載所述氣流。

按照本發(fā)明的的方法一種實(shí)施形式，可以以變化的電流加載所述絲材。相應(yīng)地，按照本發(fā)明的設(shè)備的一種實(shí)施形式，所述電流加載器件可以以變化的電流加載所述絲材。

在此，可以考慮設(shè)置相應(yīng)調(diào)整器件以實(shí)現(xiàn)上述變化。例如，按照本發(fā)明的氣流加載裝置可以借助于馬達(dá)旋轉(zhuǎn)。在此，可以設(shè)置馬達(dá)調(diào)節(jié)器件來操控馬達(dá)以變化的功率運(yùn)行，使得氣流加載裝置以變化的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。此外，可以在氣流加載裝置上游或在氣流加載裝置中設(shè)置用于調(diào)節(jié)氣流流速或者說單位時(shí)間的氣體流量的器件，使得所述氣流加載裝置可以以變化的氣體流速加載所述氣流。另外，可以在電流加載器件上游或在電流加載器件中設(shè)置用于調(diào)節(jié)電流的器件，所述電流加載器件可以以變化的電流加載所述絲材。

通過研究發(fā)現(xiàn)，上文提到的對(duì)圓柱腔體的內(nèi)表面進(jìn)行噴涂時(shí)所產(chǎn)生涂層不均勻的現(xiàn)象與噴槍口的位置有關(guān)。涂層厚度分布通常呈近似于橢圓形的形狀。該橢圓具有相互垂直的長(zhǎng)軸和短軸。短軸指向涂層較薄的位置，長(zhǎng)軸指向涂層較厚的位置。在絲材輸送裝置具有兩個(gè)噴槍口或者多個(gè)噴槍口沿一條直線設(shè)置的情況下，總是在沿著噴槍口的連線的方向上產(chǎn)生較厚的涂層。換言之，上述橢圓的長(zhǎng)軸與噴槍口的連線基本重合。結(jié)合氣流加載裝置的旋轉(zhuǎn)軌跡而言，較厚的位置對(duì)應(yīng)于絲材輸送裝置的旋轉(zhuǎn)軌跡與所述噴槍口所在的直線相交叉的位置。而在相對(duì)于較厚的位置轉(zhuǎn)過90°的地方，或者說在氣流加載裝置的旋轉(zhuǎn)軌跡的切線與所述直線平行的位置，則產(chǎn)生較薄的涂層。較薄的涂層所在的短軸與噴槍口的連線垂直并且經(jīng)過橢圓的長(zhǎng)軸中點(diǎn)。根據(jù)推測(cè)，上述現(xiàn)象的產(chǎn)生原因在一定程度上與電弧的空間位置分布有關(guān)，更進(jìn)一步地與絲材輸送裝置的噴槍口設(shè)置有關(guān)。結(jié)合氣流加載裝置的旋轉(zhuǎn)軌跡而言，較薄的位置對(duì)應(yīng)于氣流加載裝置的旋轉(zhuǎn)軌跡的切線與所述直線平行的位置。

基于上述發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明進(jìn)一步提出，沿著所述氣流加載裝置的旋轉(zhuǎn)方向可變地調(diào)整用于噴涂的參數(shù)，使得在原本涂層較薄的位置噴涂更多的絲材材料，在原本涂層較厚的位置噴涂更少的絲材材料，從而產(chǎn)生在整個(gè)涂層圓周上厚度均勻的涂層。

按照本發(fā)明的一種實(shí)施形式，在噴槍口排列成一條直線地設(shè)置的情況下，所述氣流加載裝置的旋轉(zhuǎn)速度在其旋轉(zhuǎn)軌跡與所述直線交叉的位置上比在旋轉(zhuǎn)軌跡的切線與所述直線平行的位置上高。

通過該實(shí)施形式，所述氣流加載裝置能夠較快地經(jīng)過其旋轉(zhuǎn)軌跡與所述直線交叉的位置，而該位置正對(duì)應(yīng)于原本涂層較厚的位置，從而氣流加載裝置快速掃過原本較厚的位置，使得相對(duì)少的絲材材料在此被噴涂到表面上。由此最終實(shí)現(xiàn)涂層厚度均勻化，從而克服上述由于厚度不均而產(chǎn)生的問題。

按照本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述氣流加載裝置的旋轉(zhuǎn)速度在其旋轉(zhuǎn)軌跡與所述直線交叉的位置上可以比在旋轉(zhuǎn)軌跡的切線與所述直線平行的位置上高10％、20％、30％、40％、50％、60％或更多。需要說明的是，本發(fā)明不限于上述數(shù)值。同樣可以考慮10％以上的不限于整數(shù)的任意數(shù)值。

按照本發(fā)明的一種實(shí)施形式，所述旋轉(zhuǎn)速度在接近旋轉(zhuǎn)軌跡與所述直線交叉的位置時(shí)升高而在接近旋轉(zhuǎn)軌跡的切線與所述直線平行的位置時(shí)降低。通過該實(shí)施形式能夠?qū)崿F(xiàn)更為均勻的涂層。所述氣流加載裝置能夠較快地經(jīng)過其旋轉(zhuǎn)軌跡與所述直線交叉的位置、即原本涂層較厚的位置，從而氣流加載裝置快速掃過原本較厚的位置，使得相對(duì)少的絲材材料被噴涂到表面上。而且，附加于此地，所述氣流加載裝置能夠較慢地經(jīng)過其旋轉(zhuǎn)軌跡的切線與所述直線平行的位置、即原本涂層較薄的位置，從而氣流加載裝置緩慢經(jīng)過原本較厚的位置，使得相對(duì)多的絲材材料被噴涂到表面上。由此最終實(shí)現(xiàn)涂層厚度的進(jìn)一步均勻化。

按照本發(fā)明的一種實(shí)施形式，所述旋轉(zhuǎn)速度連續(xù)地變化。通過該實(shí)施形式，可以進(jìn)一步改善涂層厚度的均勻性，因?yàn)樵镜暮穸炔粍虼篌w上也呈現(xiàn)連續(xù)的變化。這樣，可以沿著所述氣流加載裝置的旋轉(zhuǎn)方向有針對(duì)性地調(diào)整旋轉(zhuǎn)速度。

按照本發(fā)明的一種實(shí)施形式，所述旋轉(zhuǎn)速度根據(jù)所述氣流相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軌跡所在的平面的夾角來選擇。按照本發(fā)明，借助于氣流加載裝置大致橫向于絲材輸送裝置的縱向方向地對(duì)所述電弧加載氣流。在此，大致橫向于絲材輸送裝置的縱向方向加載所述氣流意味著，所加載的氣流可以垂直于絲材輸送裝置的縱向方向，也可以偏離一定角度地(例如30°以下)近似垂直于絲材輸送裝置。換言之，所述氣流相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軌跡所在的平面可以成一定的夾角。在此，根據(jù)所述氣流相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軌跡所在的平面的夾角來選擇所述旋轉(zhuǎn)速度、特別是變化的旋轉(zhuǎn)速度。在此，可以根據(jù)所述氣流相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軌跡所在的平面的夾角設(shè)定旋轉(zhuǎn)速度的最大值、最小值、中間值等。還可以根據(jù)所述夾角設(shè)定旋轉(zhuǎn)速度的變化曲線、變化函數(shù)或值列表等。

按照本發(fā)明的另一種實(shí)施形式，在噴槍口排列成一條直線地設(shè)置的情況下，所述氣流加載裝置的氣體流速在其旋轉(zhuǎn)軌跡與所述直線交叉的位置上比在旋轉(zhuǎn)軌跡的切線與所述直線平行的位置上低。

如上文已經(jīng)闡述過的，原本涂層較厚的位置對(duì)應(yīng)于絲材輸送裝置的旋轉(zhuǎn)軌跡與所述噴槍口所在的直線交叉的位置。為了彌補(bǔ)這一缺陷，可以想到在原本涂層較厚的位置上加載較弱的氣流、即較低的氣體流速，以便于在該位置處使較少的絲材材料噴涂到內(nèi)表面上。同樣地，也可以考慮使所述氣體流速在接近旋轉(zhuǎn)軌跡與所述直線交叉的位置時(shí)降低而在接近旋轉(zhuǎn)軌跡的切線與所述直線平行的位置時(shí)升高。優(yōu)選地，所述氣體流速可以連續(xù)地變化。

按照本發(fā)明的再一種實(shí)施形式，在噴槍口排列成一條直線地設(shè)置的情況下，所述電流加載裝置在氣流加載裝置經(jīng)過旋轉(zhuǎn)軌跡與所述直線交叉的位置時(shí)加載的電流比在氣流加載裝置經(jīng)過旋轉(zhuǎn)軌跡的切線與所述直線平行的位置時(shí)加載的電流低。

為了使得涂層厚度均勻化，所述電流加載裝置在氣流加載裝置經(jīng)過旋轉(zhuǎn)軌跡與所述直線交叉的位置時(shí)加載較低的電流，從而使得用于絲材材料熔化的能量較低，使得相對(duì)少的絲材在該位置處熔化，從而相對(duì)少的絲材材料被氣流加載裝置噴涂到內(nèi)表面上。同樣地，也可以考慮使所述電流在接近旋轉(zhuǎn)軌跡與所述直線交叉的位置時(shí)降低而在接近旋轉(zhuǎn)軌跡的切線與所述直線平行的位置時(shí)升高。優(yōu)選地，所述電流可以連續(xù)地變化。

按照本發(fā)明的一種實(shí)施形式，沿絲材輸送裝置的縱向方向加載另外的氣流。就按照本發(fā)明的設(shè)備而言，在所述至少兩個(gè)噴槍口之間設(shè)有至少一個(gè)另外的噴嘴，以用于沿絲材輸送裝置的縱向方向加載另外的氣流。通過這樣的實(shí)施形式能夠使通過電弧熔化的絲材材料更好地霧化。這有助于提高涂層質(zhì)量。

按照本發(fā)明的一種實(shí)施形式，所述用于電弧絲材噴涂的方法和設(shè)備可以應(yīng)用于噴涂圓柱腔體的內(nèi)表面。

按照本發(fā)明的一種實(shí)施形式，所述圓柱腔體的內(nèi)表面為曲軸箱的氣缸工作面。

在產(chǎn)品方面，本發(fā)明涉及一種電弧絲材噴涂的產(chǎn)品，所述產(chǎn)品按照本發(fā)明所述的方法通過按照本發(fā)明所述的設(shè)備制造。

通過本發(fā)明的各個(gè)特征然而不限于各個(gè)實(shí)施形式，而是可以與另外的上述各個(gè)特征和/或與其他實(shí)施形式的各個(gè)特征結(jié)合和/或組合。附圖中的細(xì)節(jié)僅僅應(yīng)解讀為闡釋性的，而不是限制性的。在權(quán)利要求中包含的附圖標(biāo)記不應(yīng)以任何方式限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，而是僅僅指示在附圖中示出的實(shí)施形式。

附圖說明

圖1示出按照本發(fā)明的用于電弧絲材噴涂的設(shè)備的示意性側(cè)視圖；

圖2示出按照本發(fā)明的用于電弧絲材噴涂的設(shè)備的仰視圖；

圖3示出按照本發(fā)明的用于電弧絲材噴涂的設(shè)備的細(xì)節(jié)圖；

圖4a示出在不調(diào)整用于噴涂的參數(shù)的情況下產(chǎn)生的涂層厚度分布的極坐標(biāo)圖；

圖4b示出在不調(diào)整用于噴涂的參數(shù)的情況下產(chǎn)生的涂層厚度分布的曲線圖；

圖5a示出在以變化的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)地加載氣流的情況下產(chǎn)生的涂層厚度分布的極坐標(biāo)圖；

圖5b示出在以變化的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)地加載氣流的情況下產(chǎn)生的涂層厚度分布的曲線圖。

具體實(shí)施形式

現(xiàn)在參考附圖更詳細(xì)地描述不同的實(shí)施例，在所述附圖中示出一些實(shí)施例。為了清晰度起見，可以在附圖中夸大地示出線條和/或區(qū)域的寬度尺寸。

在附圖中，相同的或者相互對(duì)應(yīng)的元件分別以相同的附圖標(biāo)記來標(biāo)明。以相同的附圖標(biāo)記描述的元件在單個(gè)、多個(gè)或者所有特征方面(例如在它們的尺寸方面)可以相同地實(shí)施但是必要時(shí)也可以不同地實(shí)施。在整個(gè)說明書中包含的公開內(nèi)容按照意義可以轉(zhuǎn)用到具有相同附圖標(biāo)記或者相同構(gòu)件標(biāo)記的相同部分上。在說明書中所選擇的位置說明例如上、下、左、右、側(cè)面等參考直接描述的以及所示的附圖并且在位置改變時(shí)按照意義轉(zhuǎn)用到新的位置上。此外，所示和所描述的不同實(shí)施例中的單個(gè)特征或特征組合也可以構(gòu)成本身獨(dú)立的創(chuàng)造性的解決方案。

雖然可以按多種方式來修改各實(shí)施例，但是在各圖中的實(shí)施例作為例子示出并且在此詳細(xì)地描述。然而應(yīng)該澄清的是，無意于將各實(shí)施例限制于相應(yīng)所公開的形式，而是更確切地說各實(shí)施例應(yīng)覆蓋處于本發(fā)明范圍中的所有功能上和/或結(jié)構(gòu)上的修改方案、等效方案和備選方案。

圖1示出按照本發(fā)明的用于電弧絲材噴涂的設(shè)備的示意性側(cè)視圖。在此，用于電弧絲材噴涂的設(shè)備1包括：絲材輸送裝置2和氣流加載裝置3。所述絲材輸送裝置2包括未示出的電流加載器件和至少兩個(gè)噴槍口4。所述絲材輸送裝置2將至少兩根絲材輸送出各自的噴槍口4。所述至少兩根絲材通過未示出的電流加載器件加載電流以用于在噴槍口的區(qū)域中形成電弧，使得所述至少兩根絲材的端部熔化。通過所述氣流加載裝置3大致橫向于絲材輸送裝置2的縱向方向z地對(duì)所述電弧加載氣流，使熔化的絲材材料向待噴涂的表面5噴涂。按照本發(fā)明，所述氣流加載裝置3能夠圍繞所述絲材輸送裝置2的縱向方向z旋轉(zhuǎn)地加載所述氣流，其中，沿著氣流加載裝置3的旋轉(zhuǎn)方向可變地調(diào)整用于噴涂的參數(shù)。特別是，絲材輸送裝置2在此不發(fā)生旋轉(zhuǎn)，而僅僅是氣流加載裝置3圍繞其旋轉(zhuǎn)，由此在兩者之間產(chǎn)生相對(duì)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

在圖1中示意性地示出絲材輸送裝置2。在此，絲材輸送裝置示例性地構(gòu)成為圓柱體。如圖所示，該圓柱體的軸線定義為絲材輸送裝置2的縱向方向z。絲材輸送裝置2內(nèi)部集成有未示出的管道，以用于輸送絲材。在絲材輸送裝置2上游或者在絲材輸送裝置內(nèi)部設(shè)有用于使絲材運(yùn)動(dòng)的器件，以用于在噴涂過程中不斷地輸送絲材。按照該實(shí)施例，在該絲材輸送裝置2的底面上設(shè)置有兩個(gè)噴槍口4，這些噴槍口4與所述管道相連接。在此，這兩個(gè)噴槍口4構(gòu)成為中空的錐體，以便在其中輸送用于噴涂的絲材。所述錐體較尖的端部彼此靠近，使得被輸送出噴槍口4的絲材相互接近。需要說明的是，雖然在附圖中僅示出兩個(gè)噴槍口的情況，但本發(fā)明并不限于兩個(gè)噴槍口，噴槍口的數(shù)量可以是2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)或更多個(gè)。

絲材輸送裝置包括未示出的電流加載器件，該電流加載器件為所述至少兩根絲材分別加載電流。所述電流加載器件與同樣未示出的電流源相連接以便提供在絲材相互間形成電弧的能量。所述至少兩根絲材在噴槍口的區(qū)域中發(fā)生電弧放電，使得絲材基于持續(xù)通過的強(qiáng)電流而產(chǎn)生高溫，使得絲材的端部瞬間熔化。

在圖1中也示意性地示出氣流加載裝置3。在此，氣流加載裝置3示意性地表示為長(zhǎng)方體，其縱向延伸方向平行于絲材輸送裝置2的軸線或者說縱向方向z。所述氣流加載裝置3在其中集成有用于氣體流動(dòng)的管道并且在其如圖所示的下端部的側(cè)面設(shè)有噴嘴。該噴嘴指向噴槍口的區(qū)域。

所述氣流加載裝置3能夠圍繞所述絲材輸送裝置2的縱向方向z按照?qǐng)D1中的箭頭p所示出的方向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而氣流加載裝置3可以旋轉(zhuǎn)地對(duì)電弧加載所述氣流，使得熔化的絲材材料霧化并且使霧化的絲材顆粒噴向待噴涂的表面。然而，本發(fā)明不限于如圖所示的旋轉(zhuǎn)方向，氣流加載裝置3可以沿順時(shí)針或逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。

然而，本發(fā)明的氣流加載裝置并不限制于這樣的實(shí)施形式。還可考慮的是套筒形的氣流加載裝置。套筒形的氣流加載裝置同樣圍繞所述絲材輸送裝置2的縱向方向z旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而旋轉(zhuǎn)地對(duì)電弧加載所述氣流。所述套筒可以具有用于氣體流動(dòng)的雙層壁，甚至免去雙層壁的構(gòu)型而使用絲材輸送裝置的外壁限定氣體流動(dòng)空間。需要說明的是，圖1中所示的噴嘴6僅僅是示意性示出的。噴嘴6可以采用單孔或多孔的形式。在多孔的形式可以考慮孔的各種排列方式，以達(dá)到不同的噴涂要求。此外，特別是可以考慮通過噴嘴實(shí)現(xiàn)不同的氣流方向，對(duì)此參見下文對(duì)圖3的詳細(xì)描述。

在此，也借助于附圖說明用于電弧絲材噴涂的方法。按照本發(fā)明的用于電弧絲材噴涂的方法，其中，借助于絲材輸送裝置2將至少兩根絲材輸送出絲材輸送裝置2的各自的噴槍口4，對(duì)所述至少兩根絲材加載電流以用于形成電弧，使得所述至少兩根絲材的端部熔化，借助于氣流加載裝置3大致橫向于絲材輸送裝置2的縱向方向z地對(duì)所述電弧加載氣流，使熔化的絲材材料噴向待噴涂的表面，其中，所述氣流加載裝置3圍繞所述絲材輸送裝置2的縱向方向z旋轉(zhuǎn)地加載所述氣流，其中，沿著氣流加載裝置3的旋轉(zhuǎn)方向可變地調(diào)整用于噴涂的參數(shù)。

按照本發(fā)明的一種優(yōu)選的應(yīng)用，所述用于電弧絲材噴涂的方法和設(shè)備應(yīng)用于噴涂圓柱腔體的內(nèi)表面。在圖1中示意性地示出圓柱腔體7的剖視圖，所示圓柱腔體7的內(nèi)表面為按照本發(fā)明的待噴涂的表面5。特別優(yōu)選地，所述圓柱腔體的內(nèi)表面為曲軸箱的氣缸工作面。

對(duì)圓柱腔體的內(nèi)表面進(jìn)行電弧絲材噴涂時(shí)，為了噴涂?jī)?nèi)表面的不同深度位置，絲材輸送裝置2和氣流加載裝置3可以共同地沿所示縱向方向z向下運(yùn)動(dòng)，以伸入到圓柱腔體下部。在噴涂過程中，氣流加載裝置3不斷地圍繞絲材輸送裝置2旋轉(zhuǎn)，同時(shí)絲材輸送裝置2和氣流加載裝置3共同地向上提升，以從下至上地噴涂到圓柱腔體的整個(gè)內(nèi)表面。不言而喻地，也可以考慮從上至下地進(jìn)行噴涂。同樣可以想到的是，不改變絲材輸送裝置2和氣流加載裝置3的高度位置，而是使氣流加載裝置僅圍繞絲材輸送裝置2運(yùn)動(dòng)。在這種情況下，可以改變圓柱腔體的高度位置，使得圓柱腔體相對(duì)于絲材輸送裝置2和氣流加載裝置3從下至上或從上至下地運(yùn)動(dòng)。

為了能夠?qū)崿F(xiàn)在圓柱腔體的內(nèi)表面進(jìn)行噴涂時(shí)涂層相對(duì)均勻的效果，按照本發(fā)明規(guī)定，沿著所述氣流加載裝置3的旋轉(zhuǎn)方向可變地調(diào)整用于噴涂的參數(shù)。詳細(xì)來說，可以以變化的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)地加載氣流。相應(yīng)地，所述氣流加載裝置3可以以變化的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。此外，可以以變化的氣體流速加載所述氣流。相應(yīng)地，所述氣流加載裝置3可以以變化的氣體流速加載所述氣流。另外，可以以變化的電流加載所述絲材。相應(yīng)地，所述電流加載器件可以以變化的電流加載所述絲材。

如下借助于圖2所示的位置關(guān)系更詳細(xì)地闡述如何可變地調(diào)整用于噴涂的參數(shù)。

在圖2中示出圖1中的用于電弧絲材噴涂的設(shè)備1的仰視圖。圖2示出電弧絲材噴涂的設(shè)備從下方看的情況。根據(jù)圖1中所示的坐標(biāo)系，在圖2中添加了用于參考的x軸和y軸并且在軸線上標(biāo)記有角度，以便更清楚地表達(dá)各部分之間的位置關(guān)系。

絲材輸送裝置2在該絲材輸送裝置2的底面上設(shè)置有兩個(gè)噴槍口4。在圖2中，這兩個(gè)噴槍口4沿一條直線或者說x軸水平地設(shè)置。兩個(gè)噴槍口4的底面上，用于噴涂的兩根絲材分別被輸送出噴槍口4的一個(gè)孔8并且使兩根絲材彼此接近。

在絲材輸送裝置2旁設(shè)有氣流加載裝置3。氣流加載裝置3按照?qǐng)D中所示的箭頭p的方向圍繞原點(diǎn)o旋轉(zhuǎn)。在此，圖1所示的z軸經(jīng)過所述原點(diǎn)o。

圖2中也示出由實(shí)線框表示的氣流加載裝置3的一個(gè)位置，該位置以下稱為0°位置。圖2示出由虛線框表示的氣流加載裝置3的一個(gè)位置，該位置以下稱為90°位置。

氣流加載裝置3可以從虛線框所示的位置沿著箭頭p所示的方向旋轉(zhuǎn)90°來到實(shí)線框所示的位置，并且可以繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過180°和270°的位置，最終回到0°的位置。氣流加載裝置3在旋轉(zhuǎn)中形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)軌跡，該旋轉(zhuǎn)軌跡為圍繞原點(diǎn)o的一個(gè)圓，該圓也與絲材輸送裝置2同心。

從圖2中可以看出，在90°和270°位置處，氣流加載裝置3的旋轉(zhuǎn)軌跡與噴槍口所在的直線或者說x軸交叉。而在0°和180°位置處，氣流加載裝置3的旋轉(zhuǎn)軌跡的切線與噴槍口所在的直線或者說x軸平行。

如上文已經(jīng)闡述過的，在對(duì)圓柱腔體的內(nèi)表面進(jìn)行噴涂時(shí)所產(chǎn)生涂層不均勻的現(xiàn)象與噴槍口的位置有關(guān)。涂層較厚的位置對(duì)應(yīng)于絲材輸送裝置的旋轉(zhuǎn)軌跡與所述噴槍口所在的直線交叉的位置亦即圖2中的90°和270°位置。在氣流加載裝置的旋轉(zhuǎn)軌跡的切線與所述直線平行的位置亦即圖2所示的0°和180°位置，則產(chǎn)生較薄的涂層。通過這樣的研究結(jié)論，本發(fā)明提出沿著所述氣流加載裝置的旋轉(zhuǎn)方向可變地調(diào)整用于噴涂的參數(shù)，使得在原本涂層較薄(0°和180°)的位置噴涂更多的絲材材料，在原本涂層較厚(90°和270°)的位置噴涂更少的絲材材料，從而產(chǎn)生在整個(gè)涂層圓周上厚度均勻的涂層。具體而言，可以通過噴槍口4規(guī)定一條直線(在圖2表示為x軸)，所述氣流加載裝置3的旋轉(zhuǎn)速度在其旋轉(zhuǎn)軌跡與所述直線交叉的位置(在此為90°和270°的位置)上可以比在旋轉(zhuǎn)軌跡的切線與所述直線平行的位置(在此為0°和180°的位置)上高。此外，所述氣流加載裝置3的氣體流速在其旋轉(zhuǎn)軌跡與所述直線交叉的位置(在此為90°和270°的位置)上可以比在旋轉(zhuǎn)軌跡的切線與所述直線平行的位置(在此為0°和180°的位置)上。另外，所述電流加載裝置在氣流加載裝置3經(jīng)過旋轉(zhuǎn)軌跡與所述直線交叉的位置(在此為90°和270°的位置)時(shí)加載的電流還可以比在氣流加載裝置3經(jīng)過旋轉(zhuǎn)軌跡的切線與所述直線平行的位置(在此為0°和180°的位置)時(shí)加載的電流低。通過上述三種方式，均可以使得在原本涂層較薄的位置噴涂更多的絲材材料，在原本涂層較厚的位置噴涂更少的絲材材料，從而產(chǎn)生在整個(gè)涂層圓周上厚度均勻的涂層。

為了實(shí)現(xiàn)更為均勻的厚度，還可以考慮，所述旋轉(zhuǎn)速度在接近旋轉(zhuǎn)軌跡與所述直線交叉的位置時(shí)升高而在接近旋轉(zhuǎn)軌跡的切線與所述直線平行的位置時(shí)降低。參考圖2，氣流加載裝置3在旋轉(zhuǎn)過程中在接近0°和180°的位置時(shí)降低其旋轉(zhuǎn)速度，而在接近90°和270°的位置時(shí)升高其旋轉(zhuǎn)速度。換言之，在圖2中所示的坐標(biāo)系中，在氣流加載裝置進(jìn)行逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，氣流加載裝置3的旋轉(zhuǎn)速度在第1象限和第3象限中下降，而在第2象限和第4象限中上升。特別優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)速度連續(xù)地變化。

圖3示出按照本發(fā)明的用于電弧絲材噴涂的設(shè)備的細(xì)節(jié)圖。這里特別是示出從氣流加載裝置3的噴嘴6噴射出的氣流9。在此也示意性地示出噴嘴6的導(dǎo)流部，通過所示的導(dǎo)流部的作用可以限定氣流9的噴射方向。圖中附加地以一條虛線示出氣流加載裝置3的一個(gè)旋轉(zhuǎn)平面、即由氣流加載裝置3所限定的平面。氣流9相對(duì)于該旋轉(zhuǎn)平面成一個(gè)角度α。按照本發(fā)明，特別是可以根據(jù)所述氣流9相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軌跡所在的平面的夾角α來選擇所述氣流加載裝置3的旋轉(zhuǎn)速度、特別是變化的旋轉(zhuǎn)速度。在此，可以根據(jù)所述氣流9相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軌跡所在的平面的夾角α設(shè)定旋轉(zhuǎn)速度的最大值、最小值、中間值等。還可以根據(jù)所述夾角設(shè)定旋轉(zhuǎn)速度的變化曲線、變化函數(shù)或值列表等。由此能特別良好地實(shí)現(xiàn)厚度均勻的涂層。

圖4a和圖4b分別示出現(xiàn)有技術(shù)中在不調(diào)整用于噴涂的參數(shù)的情況下產(chǎn)生的涂層厚度分布的極坐標(biāo)圖和曲線圖，其中以三種不同的線形來表示在被噴涂的圓柱腔體的上部、中部和下部的內(nèi)表面上測(cè)量的涂層厚度的示意圖。圖中，點(diǎn)線表示在圓柱腔體的上部的厚度結(jié)果，虛線表示在圓柱腔體的中部的厚度結(jié)果，實(shí)線表示在圓柱腔體的下部的厚度結(jié)果。圖4a示出厚度分布的極坐標(biāo)圖，圖4b示出厚度在各個(gè)角度方向上的曲線圖。在此清楚地可以看出在用于噴涂的參數(shù)恒定的情況下厚度在這個(gè)圓周的角度范圍上劇烈波動(dòng)。在整個(gè)圓周上產(chǎn)生兩處較薄的位置和兩處較厚的位置。圖4a中的極坐標(biāo)圖清楚地顯示，在整個(gè)圓周上的厚度分布呈橢圓形，在90°和270°處出現(xiàn)厚度較厚的位置，而在0°和180°處出現(xiàn)厚度較薄的位置。在圖4a至圖5b中示出的角度也對(duì)應(yīng)于圖2所示的角度。換言之，利于按照?qǐng)D2的用于電弧絲材噴涂的設(shè)備1噴涂圓柱腔體的內(nèi)表面時(shí)在圖2所示的各個(gè)角度方向上將出現(xiàn)與圖4a至圖5b相對(duì)應(yīng)的厚度。

圖5a和圖5b分別示出按照本發(fā)明的在以變化的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)地加載氣流的情況下產(chǎn)生的涂層厚度分布的極坐標(biāo)圖和曲線圖。在此沿用與圖4a和圖4b相同的圖示。圖5a和圖5b特別是示出在應(yīng)用了如下的實(shí)施方式時(shí)所產(chǎn)生的厚度的結(jié)果，即，所述氣流加載裝置3的旋轉(zhuǎn)速度在其旋轉(zhuǎn)軌跡與所述直線交叉的位置(在此為90°和270°的位置)上可以比在旋轉(zhuǎn)軌跡的切線與所述直線平行的位置(在此為0°和180°的位置)上高。

在圖5b的曲線圖可以明顯地看出，涂層厚度在整個(gè)圓周上不再劇烈波動(dòng)，而是處于400μm上下的一定的公差范圍內(nèi)。當(dāng)這樣的厚度表示在圖5a的極坐標(biāo)圖中則明顯可以看出一個(gè)大致的圓形。由此可以說明，通過本發(fā)明也可以實(shí)現(xiàn)校好的涂層厚度均勻化，從而克服上文提到的由于厚度不均而產(chǎn)生的問題。