修復塗層敷料器及工藝的製作方法

2023-09-21 17:29:25

專利名稱：修復塗層敷料器及工藝的製作方法
技術領域：
本發明總體涉及修復材料的應用，更具體地，涉及修復與損傷部件關 聯的內表面。
背景技術：
許多加工部件，尤其那些與內燃機關聯的部件，在使用期間遭受某種 形式的內表面損傷。這種損傷可導致部件的最終失效。例如，由於冷卻液 內氣袋的快速成形和破裂，灌有流體的發動機缸體冷卻套的表面會經歷穴蝕(cavitation,氣蝕)損傷。當這種損傷位於不規則形狀的內表面或很難 到達的部件區域時，例如在與發動機缸體關聯的冷卻套管或氣缸膛孔的其 它區域內發現的損傷，修復此種損傷尤其困難。結果，這些部件經常被認 為是不可修復地受損並被廢棄。再加工/再製造是這樣的過程拆卸已加工好的產品，使得產品部件可被清洗、修復或替換，然後再重新裝配該產品使其回到"幾乎全新，，的狀 態。再加工操作的目的可以使壽命恢復到新產品的壽命。在再加工期間， 如果部件沒有出現大範圍的損傷或失效，許多部件可被稍微處理或不處理工4it殺4^乂去田 ，A血/i 殺4fr乂擊ffl 一 ^fr"ST4ilr Js4s、:bM ，"氺H^甘、Lb大 ^■切血乂/k i'wt久玉'"pww 。
卩u叩i i化玉i入"j^^ wy 'J t隊,w》T-^liZ "^r^/v ^ 0 - j-叩(Y的狀態檢驗為合格，則該部件可被清洗並重新使用。與製造一個新部件相反，在再加工期間重新使用部件的能力是再加工 製造業的基本目的。部件的重新使用可導致相當大的節約，並因此可成為 此製造業利潤的關鍵驅動力。根據估計，僅美國汽車再加工製造業年銷售 總額可為IO，OOO，OOO,OOO美元。再加工製造學會"Estimated CVG & Auto/Light Truck 2003 U.S. Expenditure on RemanufacturedComponents"可從網址http:/www.reman.org/pdf/CVGmkt.pdf(2003)獲得。
考慮到行業的規模，通過最大化重新使用得到的成本節約對在行業內保持 竟爭性和利潤性具有顯著的影響。此外，再加工可顯著節約能源和自然資 源等。
但是，為了成功地重新使用部件，所期望的是，修復受損部件，使得 部件與第一次產生出時一樣。如上所述，當損傷發生在難於到達的區域(如
內腔)和/或不規則形狀的表面上時，並不總是能使經修復的部件與第一次 產生出時一樣。至今為止，這種損傷的修複方法已包括各種金屬置換技術 (如噴塗金屬、焊接等)，此技術非常昂貴，並且與使用在此所描述的修 復金屬(如磷酸鋁)的技術相比，效果差。此外，需要昂貴的熟練勞動力 根據應用的準確性和技術性完成此方法。而且， 一旦部件被放回到工作中， 噴塗和焊接金屬可受到其它穴蝕和/或損傷，然而使用本發明的實施例，依 賴於所使用的修復材料(如磷酸鋁)，在後續使用中可基本上減少和/或防 止這種損傷。考慮到再生產部件的成本(即使由回收利用的材料製成該加 工部件)以及使用熟練勞動力的成本，所高度期望的是開發用於修復現有 部件的、可使用較低廉措施來完成的方法。
2002年8月20日授權於Resi等人的美國專利No. 6,435,242 (，242專 利)公開了一種用於將壓力施加到表面區域上的修復材料的系統。，242專 利描述了具有環形抽吸構件的壓力敷料器，該環形抽吸構件用於向包圍要 修復的表面的表面提供抽吸連結。，242專利還說明了布置在裝置的蓋子下 面並位於配置用於將壓力施加到要修復的表面的抽吸構件內部的可變形壓力嚢。
儘管，242專利的公開提供了 一種用於將壓力施加到表面區域上的修復 材料的系統，但是，242專利的方法和系統最初目的在於修復飛機的外表面， 不同於氣缸體的複雜幾何形狀，飛機的外表面更容易接近。此外，，242專 利的系統和方法可能不適用於將壓力施加到諸如發動機缸體水套這樣的部 件的粗糙內表面上。，242專利的系統要求鄰近被修復區域的表面適合於使 得可以通過抽吸或其它方式粘附到該表面上。儘管這在飛機的基本上光滑的外表面上是可能的，但是這在諸如發動機缸體內存在的複雜幾何形狀區
域內是不可能的。此外，因為，242專利的公開，除了粘合劑或其它填充材 料外，並沒有給出關於什麼樣的材料可用於修復損傷表面的啟示。 所公開的系統和方法目的在於克服上述問題的一個或多個。

發明內容
在一個實施例中，本發明涉及一種對與部件表面關聯的由磨損產生的 空隙進行修復的方法。該方法可包括將熱固性陶瓷材料施加到由磨損產 生的空隙上，其中，所述熱固性陶瓷材料被配置用於充分填充由磨損產生 的空隙；將一定量材料提供給一嚢，該囊被配置用於保留所述一定量材料 並在一個或多個方向上膨脹，其中，所述嚢的至少一部分被進一步配置成 將壓力和熱量中的至少一個施加到所述熱固性陶瓷材料上。該方法可還包 括通過所述嚢將壓力和熱量中的至少 一個施加到所述熱固性陶資材料上。
在另 一 實施例中，本發明涉及一種修復包括由磨損產生的空隙的氣缸 體膛孔的工藝。該工藝可包括將修復材料施加到氣缸體膛孔內的由磨損產 生的空隙上，將可膨脹的嚢的一部分施加到修復材料上，以使壓力施加到 修復材料和由磨損產生的空隙上，以及將熱量施加到修復材料上。該工藝 可還包括固化修復材料，其中，該固化是用於使修復材料硬化並充分填充 由磨損產生的空隙。
在又一個實施例中，本發明涉及一種將熱固性陶瓷材料施加到金屬基 件上的工藝。該工藝可包括向金屬基件提供熱固性陶資材料，將壓力施加 到熱固性陶瓷材料和金屬基件上，以及將熱固性陶瓷材料和金屬基件的溫 度升高到預定溫度，並將所述溫度保持在預定的溫度上持續預定的時間段。 該方法可還包括將熱固性陶瓷材料和金屬基件研磨到相同的厚度。
在又一實施例中，本發明涉及一種用於對與部件空腔關聯的表面進行 修復的設備。該設備可包括含有一個或多個緊固部位的框架，其中，該框 架被配置成通過所述一個或多個緊固部位固定到位於與部件和嚢關聯的空 腔之外的一個或多個原有緊固部位上，該嚢彈性地連接到框架上，並被配置用於保留 一定量材料並在一個或多個方向上膨脹，其中所述嚢的至少一 部分被進一步配置成插入空腔內。該設備可還包括與所述嚢流體連接的閥， 其中，在插入所述囊的一部分之後，所述閥可從空腔的外部接近。


圖1A是根據本發明的實施例的插入空腔的敷料器設備的簡化示意圖； 圖IB是根據本發明的實施例的插入空腔的敷料器設備的簡化側視圖； 圖2A是根據本發明的一個實施例的敷料器設備的透視圖； 圖2B是根據本發明一個實施例的包括部分膨脹的嚢的敷料器設備的 透一見圖；以及
圖3是說明使用根據本發明的敷料器設備的一種方法的示例性流程圖。
具體實施例方式
圖1A是插在與要修復的部件10關聯的空腔65內的敷料器設備24的 簡化示意圖。部件10可以是任何具有需要表面修復(例如，包括穴蝕和/ 或其它由磨損產生的空隙淑傷的表面)的內部空腔的部件。例如，部件IO 可包括發動機缸體、鍋爐管、燃燒室外殼等。在此使用的"空腔"表示任 何孔、室、洞、或由部件內表面所限定的其它區域。例如，空腔65可包括 發動機缸體的氣釭膛孔、蒸汽發生器鍋爐管的內部、燃氣渦輪機燃燒室的 內部區域或任何其它合適的空腔。如圖1所示，部件10包括可在部件10 內部形成空腔65的空腔壁63 (例如表面)。因此，敷料器設備24可以配 置成插入空腔65內。
通過緊固部位40和與部件10關聯的原有緊固部位，利用緊固件70 可將敷料器設備24固定到部件10上。緊固件可包括如螺栓、螺釘、鉚釘 以及其它任何合適的緊固件。
在將敷料器設備24插入到空腔65內後，將一定量材料(如空氣、氮 氣、水、沙子和其它類似物)提供給閥20,導致嚢15的膨脹，該嚢15的膨脹繼而使嚢15將力施加到空腔壁63或其它接觸材料和/或表面上。本領 域的技術人員將會認識到，圖1A僅表示示例性的，並且許多其它空腔形 狀和大小也可用本發明的系統和方法來修復。圖IB是根據本發明實施例的被插入空腔的敷料器設備的簡化側視圖。 如圖IB所示，可使嚢15與空腔壁63的表面接觸。這些表面可包括一個 或多個由磨損產生的空隙79 (如穴蝕損傷)，在該一個或多個由磨損產生 的空隙79處，材料已被從要修復的表面去除。放大視圖77所示為包含由 磨損產生的空隙79的空腔壁63的示例性表面特寫示意圖。下面將參照圖 3更詳細地說明將修復材料施加到與空腔壁63和/或由磨損產生的空隙79 關聯的表面上。圖2A是根據本發明的一個實施例的敷料器設備的示意圖。敷料器設 備24可包括框架42、嚢保持器45、囊限制器46、蓋板43以及流體通道 48。敷料器設備24可進一步包括嚢15,為了說明敷料器設備24的支承結 構，該嚢15未在圖2A中示出。僅出於示例性目的，嚢15在圖2B中示出 保留一定量材料(如處於膨脹狀態下)。框架42可被配置成為嚢15提供支承，同時，嚢15將相反的力施加到 布置在部件內表面上的修復材料(如磷酸鋁材料)上。由於一定量材料(如 空氣、沙子等)的保留，嚢15膨脹，結果，可通過嚢15來施加所述力。 例如，囊15可容納一定量材料，並在這種情況下，嚢15遠離框架42在多 個方向上膨脹。從而，嚢15的膨脹可將力施加到修復材料和空腔表面(如 發動機缸體的氣缸膛孔)上，框架42可提供剛性支承以克服由嚢15施加 的反作用力。框架42可進一步被配置成插入各種要修復的空腔內。框架42可按用 戶要求設計成適合一系列已知空腔，或者框架42可以設計成一般的"一個 尺寸適合多個"的部件。例如，在敷料器設備要用在用於特定系列發動機 缸體修補的再加工操作中的情況下，框架42可專門設計成適合與要修復的 這一系列發動機缸體關聯的空腔。可選地，框架42可設計成在具體廠室內 適合大量可在再加工過程期間被修復的空腔。框架42可由金屬、塑料或其它合適的材料製成。例如，框架42可由 包括鋼、鐵、鋁或PVC的材料製成。此外，這些材料的各塊件可被焊接或 以其它方式相互固定，以形成與框架42關聯的形狀。框架42可包括配置用於給框架42提供額外支承的一個或多個支承構 件50。與框架42類似，支承構件50可以設計成與框架42—起與特殊空 腔配合，或可選地，支承構件50可以設計成使得一種尺寸適合多個空腔。 支承構件50可以被剛性地固定到框架42上，以給框架42提供支承，並可 以由任何合適的材料製成。這些材料可以包括金屬和/或塑料或其它剛性材 料。支承構件50可進一步在框架42和蓋板43之間提供用於輔助結構支承 的連接。囊15可被彈性地連接到框架42上，並被配置成繞嚢15的周邊保持基 本上密封。例如，形成嚢15的嚢材料的具有適當形狀的截面可被布置在嚢 保持器45和框架42之間。嚢保持器45可^J己置成通過繞嚢保持器45周 邊設置的一個或多個保持器緊固部位44剛性地連接到框架42上。然後緊 固件(未示出)可通過保持器緊固部位44將嚢保持器45固定到框架42 上。在一個實施例中，囊保持器45在框架42上的固定可實現嚢15相對於 框架42的壓力型緊固/密封，導致基本上密封的結合和在密封周邊內形成 流體室55。另外，與緊固部位44重合的孔可在嚢15內生成。然後，與保 持器緊固部位44關聯的緊固件(未示出)可穿過在嚢15內生成的孔，並 被固定到框架42上，可能生成較強的結合併根據用於嚢15的材料減少嚢 15的滑動概率。本領域的技術人員將會認識到，在不脫離本發明的範圍的 情況下，可使用多種將嚢15固定/密封到框架42上的方法。嚢15可^f皮配置成在流體室55內保留一定量材料，同時響應這些流體 的保留而在一個或多個方向上膨脹。因為嚢15在一個或多個方向上膨脹， 所以囊15可進一步被配置成將壓力施加到布置於空腔表面上的修復材料 (如磷酸鋁材料)。嚢15可包括基本上具有彈性的材料，該材料的厚度取 決於敷料器設備24所針對配置的材料和應用。在一個實施例中，在保留特 定量材料時，嚢材料能夠膨脹到其原表面面積的8倍，並基本上能耐高達315攝氏度的溫度。嚢材料對於在嚢15內適合使用的流體也可基本上是不 可滲透的。嚢15可以包括厚度在約0.03英寸到0. 40英寸之間的矽樹脂、 橡膠、乳膠和其它合適的材料。本領域技術人員將會認識到，許多其它材 料可適合用作嚢15，並且可以使用其它設計嚢15尺寸的方法。本發明的 範圍意在包括這些方法。嚢15可與流體通道48流體連通，而該流體通道48與閥20流體連通。 流體通道48可被配置成引導一定量材料(如空氣、氮氣、水等)流入和流 出流體室55和閥20。在一個實施例中，流體通道48可從閥20通向位於 流體室55內的出口 (未示出)，4吏得通過閥20引入的流體可保留在嚢15 的基本上密封的部段內。閥20可被配置成允許一定量材料從外部流體源進 入流體通道48，並接著到達流體室55。閥20可為Schrader閥，Presta 閥，或任何其它合適的流體控制閥。嚢限制器46可被配置成用於限制嚢15響應於流體室55內 一定量材料 的保留的膨脹。在本發明的一個實施例中，所期望的是，將嚢15的膨脹向 空腔的特殊區域引導。例如，在穴蝕損傷有規律地出現在發動機缸體氣缸 膛孔的相同區域的情況下，所期望的是，將嚢15的膨脹向該區域配置，使 得可將最大力施加到修復材料上。因此，囊限制器46可被配置成限制嚢 15的膨脹，而同時允許主要在平行於嚢限制器46的邊的方向上的膨脹。 嚢限制器46可進一步根據敷料器設備24被插入的空腔的尺寸來設計。可 選地，在另一個實施例中，所期望的是，允許嚢15在所有方向上膨脹，通 過由框架42和插入有敷料器設備24的空腔的表面所施加的力來限制。在 此實施例中，嚢限制器46可被配置成提供嚢15的所期望的膨脹特性。蓋板43可被連接到框架42和/或支承構件50上，並可被配置成能在 將敷料器設備24插入到部件10的空腔內之後，將敷料器設備24緊固到部 件上。蓋板43可包括與構成框架42和支承構件50所使用的材料相類似的 材料(如鋼、塑料等)，並可通過任何適當的連接方法連接到框架42和/ 或支承構件50上。在一個實施例中，蓋板43可進一步^:配置成利用緊固 部位40緊固到部件10上。緊固部位40可被配置成與和部件10關聯的一個或多個原有緊固部位對齊。例如，特定發動機設計的氣缸體可具有氣缸 蓋緊固螺栓孔，該氣缸蓋緊固螺栓孔以指定間距位於氣缸體上，並與所關 聯的氣缸蓋內的螺栓孔對準。因此，可根據與發動機缸體氣缸蓋緊固部位關聯的指定間距定位與敷料器設備24關聯的緊固部位40。在將敷料器設 備24插入後，操作者可使緊固部位40和與發動機缸體關聯的各個原有緊 固部位對齊，並且緊固件可被插入並擰緊到所期望的轉矩。蓋板43可被配置成基本上蓋住敷料器設備24所插入的空腔，而同時 在操作期間為敷料器設備24提供支承。蓋板43可進一步允許接近與敷料 器設備24關聯的附加元件，包括例如壓力表22、抓握部41、輔助連接器 34和閥20。抓握部41可用於將敷料器插入並導到與部件10關聯的空腔內。 抓握部41還以可用於敷料器設備24的運載、存儲和標記以及其它。壓力 表22可以用於測定並顯示流體室55內的壓力和施加到敷料器設備24所插 入的空腔表面上的相關壓力。壓力表22可包括機械的、電動機械的或其它 任何合適的壓力測量裝置。另外，壓力表22可包括連接到與敷料器設備 24關聯的控制器(未示出)上的壓力傳感器(未示出)。一個或多個輔助連接器34也可位於蓋板43上。輔助連接器34可包括 連通管、電學結(electrical junction)、栓系件或其它合適的裝置。輔助 連接器34可被配置成為敷料器設備24提供各種附加功能和/或在敷料器設 備24的一部分被插入空腔內時使得可接近除蓋板43之外的部件。例如， 所期望的是將熱量施加到與部件IO關聯的空腔的表面。在該實施例中，一 個或多個輔助連接器34可聯接到與敷料器設備24和嚢15關聯的加熱元件 上。此加熱元件可位於框架42、流體室55內或其它合適位置以在空腔內 提供熱量。此外，附加輔助連接器34可用作用於測定與部件10的表面關 聯的溫度的裝置，例如熱電偶。這些熱電偶可以通訊方式連接到與敷料器 設備24關聯的控制器(未示出)上。本領域的技術人員將會認識到，可如 所期望地設置更多或更少的輔助連接器，並且本發明並不旨在進行任何限 制。工業應用性所公開的用於再加工部件的系統和方法可以應用於任何在具有複雜表 面形狀的表面(如氣缸體的內表面)上有損傷的部件。所公開的用於再加 工此種部件的系統和方法，根據對以前不能修復的內部損傷進行修復，可 以允許大量以前廢棄的部件在再加工期間被重新使用。此外，所公開的系 統和方法還可以應用於對製造帶有鑄造金屬孔隙缺陷的部件進行修復，以 及施加使部件表面無光澤或呈霜狀的材料(如在渦輪增壓器外殼上塗上霜 狀塗層)。所公開的系統和方法尤其可應用於對與帶有孔隙缺陷的內燃機鑄鐵氣 缸體和/或其它鑄造金屬部件相關的穴蝕或類似損傷進行修復。在操作期 間，穴蝕損傷可發生於內燃機水套內。由於與氣缸關聯的活塞在氣缸套內 往復運動，氣缸套可發生膨脹和收縮，因此，引起震動，並在水套內的冷 卻流體內形成水泡。然後所形成的水泡在與氣缸體關聯的表面上或臨近表 面處破裂，從而可導致在水泡破裂位置材料脫落以及生成由磨損引起的空 隙。由磨損產生的空隙可以在相對氣缸套基本上一致的位置出現，並且可 導致在內燃機的水套和其它區域之間氣缸體材料顯著減少。圖3是說明一種使用與本發明相一致的敷料器設備以對與要再加工 的部件的空腔關聯的表面進行修復的方法的示例性流程圖。在使用敷料器 設備24之前，所期望的是確定適合再加工和修復的部件。在一個實施例中， 部件10 (如發動機缸體的氣缸膛孔)可以通過初步測試以確定空腔65的 空腔壁63的損傷程度(步驟305)。此分析可包括視覺檢測、孔探檢測， 和/或對已檢測到的缺陷的測量等等。例如，技術人員可直觀地檢查部件10， 以尋找任何顯而易見的缺陷的跡象(如穴蝕損傷等)。此種檢查可通過專 用工具(如放大鏡、孔徑儀等)來完成，或者，可選地，僅通過技術人員 的眼睛來觀察。如果技術人員斷定損傷太嚴重，該部件可被摧毀以用於材 料回收。通過檢查測試的部件可被認定為再加工的備選部件，並可以準備修復 (步驟310)。可以採取許多步驟以準備^^復部件10，例如，包括衝洗、研磨、拋光、和/或化學處理等等。在一個實施例中，部件10可在鹽浴中沖洗多次，該鹽浴配置用於提供對要修復區域進行基本清洗。例如，空腔壁63可包括帶有材料沉積的穴蝕損傷，其中穴蝕已去除原來的材料。使用 處於不同溫度和流體速度下的鹽溶液的八步衝洗程序可用於空腔壁63區 域的基本清洗。這種處理的目的可從空腔壁63去除沉積物以用於更好地附 著修復材料，該沉積物可能起反應或以其它方式對修復過程產生不利影響 同時還氧化表面。可選地，損傷區域的汙點清洗可如所期望地完成。根據 部件的材料和工藝等，適當的準備步驟可以有所不同。本領域的普通技術 人員可確定並選擇適當的準備步驟。此外，對部件10的準備是可選的，並 且除非有要求，可以不執行準備部件10的步驟。一旦部件10準備好，如果有必要和有要求，修復材料可被提供給空腔 壁63的損傷表面(步驟315)。修復材料可包括金屬磷酸鹽粘合劑(如磷 酸鋁)、環氧樹脂以及構造用於提供所期望的修復結果的各種其它合適的 物質。例如，與Howe等人的美國專利公開文件20060266264 (，264公開 文件)所說明的類似的熱固性陶瓷材料(如金屬磷酸鹽粘合劑)可與本發 明的系統和方法一起使用。，264公開文件的內容整體結合於此以作參考。 修復材料可被配置成糊膏、泥漿、溶液、預成型補片，和/或任何其它合適 構形以被塗敷或被以其它方式施加到空腔壁63的損傷區域。在一個實施例 中，使用抹刀、棍或其它適當的敷料器，可以將修復材料施加到區域上。 例如，包括磷酸鋁材料的糊膏可用抹刀塗抹在與空腔壁63關聯的穴蝕損傷 區。將修復材料提供給修復區域之後，補充材料可放置在修復材料上以用 作遮蓋和保護層，以防止修復材料附著到嚢15上，並有助於修復材料的固 化。這些材料可包括，例如，聚四氟乙烯薄片或其它^t配置成阻止或基本 上限制修復材料和嚢15之間附著的碳氟化合物材料。本領域的技術人員會 認識到，當施加修復材料時，可使用其它材料、固化條件和/或方法，並且 本發明並不旨在進行任何限制。在另一個實施例中，修復材料的預成型"補片"可用於放在要修復的區域上。預成型補片可形成為具有特定大小和形狀，並被配置成可自粘附於修復區域，以便操作者可以輕鬆地"粘貼並離開(stick and go)"。該 預成型補片還可包括補充材料(如聚四氟乙烯)，該補充材剩-設置用於防 止嚢15和預成型補片之間的粘附。換句話說，操作者可以將該預成型補片 放在所期望的位置上，並容易開始固化過程。一旦已施加修復材料以及一一如果期望一一補充材料，敷料器設備24 可3皮對準並插入空腔65，並通過緊固部位40固定到部件10上(步驟320 )。 可選地，在敷料器設備24被插入空腔65內之前，補充材料可被布置在敷 料器設備24的嚢15上。 一旦敷料器設備24已被插入並緊固到部件上，可 將一定量材料(如空氣、氮氣、水、沙子等)引入到閥20，其目的是引起 嚢15膨脹並將壓力施加到修復材料和/或補充材料上(步驟325 )。可計算 所引入的一定量材料以使嚢1 5產生預定膨脹,從而使嚢15在與修復材料、 補充材料和/或空腔壁63接觸後施加預定的壓力。例如，已知特定修復材 料在特定溫度下在一壓力範圍之間充分固化。因此，可將一定量的材料引 到閥20,使囊15施加所述範圍內的壓力。可選地，可使用壓力表22、壓 力傳感器(未示出)、或其它適合的方法來監測與嚢15關聯的壓力。在一 個實施例中，控制器可以以通訊方式連接到壓力傳感器(未示出)上，並 可控制來自流體源的一定量材料(如空氣)的引入。此控制可允許控制器 基於算法或其它判斷來設定壓力。所期望的是， 一旦修復材料已被施加，根據修復材料使用特定固化條 件。例如，當使用類似於，264公開文件所說明的修復材料時，所期望的是 將修復材料的溫度提高到大約260攝氏度，同時嚢15在超過大約12小時 的時間段內施加大約為20磅每平方英寸的壓力。可使用標準升降溫調節 (standard ramp )或"升降溫-保持(ramp and hold )"技術來提高溫度。 例如，在此種情況下，類似於，264專利公開文件中所說明的修復材料尤其 有用，因為在大約180攝氏度的溫度下，這些材料開始流動。尤其是當通 過嚢15被保持在適當的位置時，此流動可以使材料容易地滲透並填充材料 缺乏的各個區域(如穴蝕損傷)。因此，溫度線形上升超過180攝氏度可允許充分流動和滲透。在固化過程中，修復材料可生成和/或吸收熱量，並還以氣體或液體形 式(如水蒸氣)釋放某些物質。在該實施例中，所期望的是出於各種理由 調節熱量和溫度，例如包括確保修復材料與修復區域的接觸不斷開，和/或允許或阻止固化期間所生成的材料(如氣泡)的運動。例如，當使用，264 公開文件所描述的修復材料時，在固化期間可生成水蒸氣或其它氣體，該 水蒸氣或其它氣體接著可在修復材料內導致泡的成形。通過調節壓力和/ 或溫度(如增加壓力並降低溫度)，有可能迫使生成的氣體保留在材料內， 因此導致形成多孔修復材料。可選地，可調節壓力和溫度(如減小壓力並 增加溫度)，使得生成的氣體和/或氣泡可逃逸，由此在固化處理後，產生 基本上無孔的修復材料。本領域的技術人員會認識到，這些調節可根據所 使用的修復材料和要修復的表面等等而有所不同。此外，當固化修復材料 時，可要求更多或更少的條件。如果在所要求的固化步驟期間期望加熱修復材料(步驟330:是)， 可將一個或多個輔助連接器34連接到電源上(步驟335)。例如，加熱元 件和熱電偶可以與敷料器設備24關聯，並可操作地連接到一個或多個輔助 連接器34上。因此，輔助連接器34可連接到電源和/或配置用於控制溫度 的控制器上。熱電偶可為控制器提供當前溫度信息，並且接著控制器可以 調節供給加熱元件的電量，由此控制溫度。這與壓力控制相結合可允許在 基本上最優的溫度和壓力範圍內固化特定材料。可選地，可不加熱空腔和 修復材料(步驟330:否)。因為本發明的系統和方法使用配置用於流動並填充材料缺乏區域的材 料，所以基於應用的材料和勞動力可明顯節約成本。例如，可以使用不十 分熟練的勞動力和較低成本的材料來修復並修補部件。這就允許再使用此 部件並顯著地節省成本。此外，使用本發明的系統和方法施加材料可產生 比原金屬基件更堅固的表面。這對諸如氣缸體的鑄鐵部件尤其有效。此外，由於本發明的系統使用配置用於插入與部件10關聯的空腔內的 柔性嚢，因此，使用壓力和/或熱量可以將修復材料施加到與部件的空腔(如由磨損產生的空隙)關聯的難以到達和/或不平坦的表面。在限制一定量材 料之後，嚢然後適應周圍的形狀和結構，而同時將壓力施加到空腔的內表 面上。而且，因為本發明的系統和方法被緊固到與部件關聯的原有緊固部 位上，所以，基本上可修復所有內表面構型。對於本領域的技術人員而言，顯而易見的是，可對在此說明的系統和 方法做各種修改和變型。本領域技術人員可從本說明書以及所公開的再加 工工藝的實施中了解其它實施例。例如，在一個實施例中，可不使用框架42,而且，除了配置用於將一定量材料引入到嚢15的閥之外，嚢15可保 持密封。說明書和例子旨在僅作為示例，實際範圍由以下權利要求及其等 價方案限定。
權利要求
1. 一種對與部件表面關聯的由磨損產生的空隙進行修復的方法，所述方法包括將熱固性陶瓷材料施加到所述由磨損產生的空隙上，其中，所述熱固性陶瓷材料被配置用於充分填充所述由磨損產生的空隙；將一定量材料提供給一囊，該囊被配置用於保留所述一定量材料並在一個或多個方向上膨脹，其中，所述囊的至少一部分被進一步配置成將壓力和熱量中的至少一個施加到所述熱固性陶瓷材料上；以及通過所述囊將壓力和熱量中的至少一個施加到所述熱固性陶瓷材料上。
2. 根據權利要求l所述的方法，其特徵在於，所述由磨損產生的空 隙與氣缸體的膛孔關聯。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，使用預定的升降溫速 度和保持時間來完成將熱量提供給所述熱固性陶瓷材料。
4. 根據權利要求l所述的方法，其特徵在於，所述熱固性陶資材料 包括磷酸鋁。
5. 對包括由磨損產生的空隙的氣缸體膛孔進行修復的工藝，該工藝 包括將修復材料施加到所述氣缸體膛孔內的由磨損產生的空隙上； 將可膨脹的嚢的一部分施加到所述修復材料上，以產生施加到所述修 復材料和所述由磨損產生的空隙上的壓力； 將熱量提供給所述修復材料；以及固化所述修復材料，其中，所述固化設置用於使所述修復材料硬化並 充分填充所述由磨損產生的空隙。
6. 根據權利要求5所述的工藝，其特徵在於，所述修復材料包括熱 固性陶瓷材料。
7. 根據權利要求6所述的工藝，其特徵在於，所述熱固性陶資材料包括磷酸鋁。
8. 根據權利要求5所述的工藝，其特徵在於，所述修復材料設置用 於替換由穴蝕去除的材料。
9. 根據權利要求5所述的工藝，其特徵在於，使用預定的升降溫速 度和保持時間來完成將熱量提供給所述修復材料。
10. —種用於修復與部件空腔關聯的表面的設備，該設備包括 框架，該框架包括一個或多個緊固部位，其中，該框架被配置成通過一個或多個緊固部位緊固到位於與所述部件關聯的空腔之外的 一個或多個 原有緊固部位上；嚢，該嚢被彈性地連接到所述框架上，並4皮配置用於保留一定量材料 並在一個或多個方向上膨脹，其中，該嚢的至少一部分,皮進一步配置成插 入到所述空腔內； '閥，該閥與所述嚢流體連接，其中，在插入所述囊的所述一部分之後， 所述閥可從所述空腔的外部接近；以及控制器，該控制器被配置用於執行根據權利要求1到4中任一項所述 的方法。
全文摘要
本發明提供了一種對與部件表面關聯的由磨損產生的空隙進行修復的方法。所述方法可包括將熱固性陶瓷材料施加到所述由磨損產生的空隙上，其中所述熱固性陶瓷材料被配置用於充分填充所述由磨損產生的空隙；將一定量材料提供給一囊，所述囊被配置用於保留所述一定量材料並在一個或多個方向上膨脹，其中，所述囊的至少一部分被進一步配置成將壓力和熱量中的至少一個施加到所述熱固性陶瓷材料上。所述方法可進一步包括通過所述囊將壓力和熱量中的至少一個施加到所述熱固性陶瓷材料上。
文檔編號C23C24/08GK101298672SQ20081009609
公開日2008年11月5日 申請日期2008年4月30日 優先權日2007年4月30日
發明者B·A·霍韋, C·A·麥金太爾, K·R·拉布 申請人:卡特彼勒公司