专利名称：修复涂层敷料器及工艺的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及修复材料的应用，更具体地，涉及修复与损伤部件关 联的内表面。
背景技术：
许多加工部件，尤其那些与内燃机关联的部件，在使用期间遭受某种 形式的内表面损伤。这种损伤可导致部件的最终失效。例如，由于冷却液 内气袋的快速成形和破裂，灌有流体的发动机缸体冷却套的表面会经历穴蚀(cavitation,气蚀)损伤。当这种损伤位于不规则形状的内表面或很难 到达的部件区域时，例如在与发动机缸体关联的冷却套管或气缸膛孔的其 它区域内发现的损伤，修复此种损伤尤其困难。结果，这些部件经常被认 为是不可修复地受损并被废弃。再加工/再制造是这样的过程拆卸已加工好的产品，使得产品部件可被清洗、修复或替换，然后再重新装配该产品使其回到"几乎全新，，的状 态。再加工操作的目的可以使寿命恢复到新产品的寿命。在再加工期间， 如果部件没有出现大范围的损伤或失效，许多部件可被稍微处理或不处理工4it杀4^乂去田 ，A血/i 杀4fr乂击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队,w》T-^liZ "^r^/v ^ 0 - j-叩(Y的状态检验为合格，则该部件可被清洗并重新使用。与制造一个新部件相反，在再加工期间重新使用部件的能力是再加工 制造业的基本目的。部件的重新使用可导致相当大的节约，并因此可成为 此制造业利润的关键驱动力。根据估计，仅美国汽车再加工制造业年销售 总额可为IO，OOO，OOO,OOO美元。再加工制造学会"Estimated CVG & Auto/Light Truck 2003 U.S. Expenditure on RemanufacturedComponents"可从网址http:/www.reman.org/pdf/CVGmkt.pdf(2003)获得。
考虑到行业的规模，通过最大化重新使用得到的成本节约对在行业内保持 竟争性和利润性具有显著的影响。此外，再加工可显著节约能源和自然资 源等。
但是，为了成功地重新使用部件，所期望的是，修复受损部件，使得 部件与第一次产生出时一样。如上所述，当损伤发生在难于到达的区域(如
内腔)和/或不规则形状的表面上时，并不总是能使经修复的部件与第一次 产生出时一样。至今为止，这种损伤的修复方法已包括各种金属置换技术 (如喷涂金属、焊接等)，此技术非常昂贵，并且与使用在此所描述的修 复金属(如磷酸铝)的技术相比，效果差。此外，需要昂贵的熟练劳动力 根据应用的准确性和技术性完成此方法。而且， 一旦部件被放回到工作中， 喷涂和焊接金属可受到其它穴蚀和/或损伤，然而使用本发明的实施例，依 赖于所使用的修复材料(如磷酸铝)，在后续使用中可基本上减少和/或防 止这种损伤。考虑到再生产部件的成本(即使由回收利用的材料制成该加 工部件)以及使用熟练劳动力的成本，所高度期望的是开发用于修复现有 部件的、可使用较低廉措施来完成的方法。
2002年8月20日授权于Resi等人的美国专利No. 6,435,242 (，242专 利)公开了一种用于将压力施加到表面区域上的修复材料的系统。，242专 利描述了具有环形抽吸构件的压力敷料器，该环形抽吸构件用于向包围要 修复的表面的表面提供抽吸连结。，242专利还说明了布置在装置的盖子下 面并位于配置用于将压力施加到要修复的表面的抽吸构件内部的可变形压力嚢。
尽管，242专利的公开提供了 一种用于将压力施加到表面区域上的修复 材料的系统，但是，242专利的方法和系统最初目的在于修复飞机的外表面， 不同于气缸体的复杂几何形状，飞机的外表面更容易接近。此外，，242专 利的系统和方法可能不适用于将压力施加到诸如发动机缸体水套这样的部 件的粗糙内表面上。，242专利的系统要求邻近被修复区域的表面适合于使 得可以通过抽吸或其它方式粘附到该表面上。尽管这在飞机的基本上光滑的外表面上是可能的，但是这在诸如发动机缸体内存在的复杂几何形状区
域内是不可能的。此外，因为，242专利的公开，除了粘合剂或其它填充材 料外，并没有给出关于什么样的材料可用于修复损伤表面的启示。 所公开的系统和方法目的在于克服上述问题的一个或多个。
发明内容
在一个实施例中，本发明涉及一种对与部件表面关联的由磨损产生的 空隙进行修复的方法。该方法可包括将热固性陶瓷材料施加到由磨损产 生的空隙上，其中，所述热固性陶瓷材料被配置用于充分填充由磨损产生 的空隙；将一定量材料提供给一嚢，该囊被配置用于保留所述一定量材料 并在一个或多个方向上膨胀，其中，所述嚢的至少一部分被进一步配置成 将压力和热量中的至少一个施加到所述热固性陶瓷材料上。该方法可还包 括通过所述嚢将压力和热量中的至少 一个施加到所述热固性陶资材料上。
在另 一 实施例中，本发明涉及一种修复包括由磨损产生的空隙的气缸 体膛孔的工艺。该工艺可包括将修复材料施加到气缸体膛孔内的由磨损产 生的空隙上，将可膨胀的嚢的一部分施加到修复材料上，以使压力施加到 修复材料和由磨损产生的空隙上，以及将热量施加到修复材料上。该工艺 可还包括固化修复材料，其中，该固化是用于使修复材料硬化并充分填充 由磨损产生的空隙。
在又一个实施例中，本发明涉及一种将热固性陶瓷材料施加到金属基 件上的工艺。该工艺可包括向金属基件提供热固性陶资材料，将压力施加 到热固性陶瓷材料和金属基件上，以及将热固性陶瓷材料和金属基件的温 度升高到预定温度，并将所述温度保持在预定的温度上持续预定的时间段。 该方法可还包括将热固性陶瓷材料和金属基件研磨到相同的厚度。
在又一实施例中，本发明涉及一种用于对与部件空腔关联的表面进行 修复的设备。该设备可包括含有一个或多个紧固部位的框架，其中，该框 架被配置成通过所述一个或多个紧固部位固定到位于与部件和嚢关联的空 腔之外的一个或多个原有紧固部位上，该嚢弹性地连接到框架上，并被配置用于保留 一定量材料并在一个或多个方向上膨胀，其中所述嚢的至少一 部分被进一步配置成插入空腔内。该设备可还包括与所述嚢流体连接的阀， 其中，在插入所述囊的一部分之后，所述阀可从空腔的外部接近。
图1A是根据本发明的实施例的插入空腔的敷料器设备的简化示意图； 图IB是根据本发明的实施例的插入空腔的敷料器设备的简化侧视图； 图2A是根据本发明的一个实施例的敷料器设备的透视图； 图2B是根据本发明一个实施例的包括部分膨胀的嚢的敷料器设备的 透一见图；以及
图3是说明使用根据本发明的敷料器设备的一种方法的示例性流程图。
具体实施例方式
图1A是插在与要修复的部件10关联的空腔65内的敷料器设备24的 简化示意图。部件10可以是任何具有需要表面修复(例如，包括穴蚀和/ 或其它由磨损产生的空隙淑伤的表面)的内部空腔的部件。例如，部件IO 可包括发动机缸体、锅炉管、燃烧室外壳等。在此使用的"空腔"表示任 何孔、室、洞、或由部件内表面所限定的其它区域。例如，空腔65可包括 发动机缸体的气釭膛孔、蒸汽发生器锅炉管的内部、燃气涡轮机燃烧室的 内部区域或任何其它合适的空腔。如图1所示，部件10包括可在部件10 内部形成空腔65的空腔壁63 (例如表面)。因此，敷料器设备24可以配 置成插入空腔65内。
通过紧固部位40和与部件10关联的原有紧固部位，利用紧固件70 可将敷料器设备24固定到部件10上。紧固件可包括如螺栓、螺钉、铆钉 以及其它任何合适的紧固件。
在将敷料器设备24插入到空腔65内后，将一定量材料(如空气、氮 气、水、沙子和其它类似物)提供给阀20,导致嚢15的膨胀，该嚢15的膨胀继而使嚢15将力施加到空腔壁63或其它接触材料和/或表面上。本领 域的技术人员将会认识到，图1A仅表示示例性的，并且许多其它空腔形 状和大小也可用本发明的系统和方法来修复。图IB是根据本发明实施例的被插入空腔的敷料器设备的简化侧视图。 如图IB所示，可使嚢15与空腔壁63的表面接触。这些表面可包括一个 或多个由磨损产生的空隙79 (如穴蚀损伤)，在该一个或多个由磨损产生 的空隙79处，材料已被从要修复的表面去除。放大视图77所示为包含由 磨损产生的空隙79的空腔壁63的示例性表面特写示意图。下面将参照图 3更详细地说明将修复材料施加到与空腔壁63和/或由磨损产生的空隙79 关联的表面上。图2A是根据本发明的一个实施例的敷料器设备的示意图。敷料器设 备24可包括框架42、嚢保持器45、囊限制器46、盖板43以及流体通道 48。敷料器设备24可进一步包括嚢15,为了说明敷料器设备24的支承结 构，该嚢15未在图2A中示出。仅出于示例性目的，嚢15在图2B中示出 保留一定量材料(如处于膨胀状态下)。框架42可被配置成为嚢15提供支承，同时，嚢15将相反的力施加到 布置在部件内表面上的修复材料(如磷酸铝材料)上。由于一定量材料(如 空气、沙子等)的保留，嚢15膨胀，结果，可通过嚢15来施加所述力。 例如，囊15可容纳一定量材料，并在这种情况下，嚢15远离框架42在多 个方向上膨胀。从而，嚢15的膨胀可将力施加到修复材料和空腔表面(如 发动机缸体的气缸膛孔)上，框架42可提供刚性支承以克服由嚢15施加 的反作用力。框架42可进一步被配置成插入各种要修复的空腔内。框架42可按用 户要求设计成适合一系列已知空腔，或者框架42可以设计成一般的"一个 尺寸适合多个"的部件。例如，在敷料器设备要用在用于特定系列发动机 缸体修补的再加工操作中的情况下，框架42可专门设计成适合与要修复的 这一系列发动机缸体关联的空腔。可选地，框架42可设计成在具体厂室内 适合大量可在再加工过程期间被修复的空腔。框架42可由金属、塑料或其它合适的材料制成。例如，框架42可由 包括钢、铁、铝或PVC的材料制成。此外，这些材料的各块件可被焊接或 以其它方式相互固定，以形成与框架42关联的形状。框架42可包括配置用于给框架42提供额外支承的一个或多个支承构 件50。与框架42类似，支承构件50可以设计成与框架42—起与特殊空 腔配合，或可选地，支承构件50可以设计成使得一种尺寸适合多个空腔。 支承构件50可以被刚性地固定到框架42上，以给框架42提供支承，并可 以由任何合适的材料制成。这些材料可以包括金属和/或塑料或其它刚性材 料。支承构件50可进一步在框架42和盖板43之间提供用于辅助结构支承 的连接。囊15可被弹性地连接到框架42上，并被配置成绕嚢15的周边保持基 本上密封。例如，形成嚢15的嚢材料的具有适当形状的截面可被布置在嚢 保持器45和框架42之间。嚢保持器45可^J己置成通过绕嚢保持器45周 边设置的一个或多个保持器紧固部位44刚性地连接到框架42上。然后紧 固件(未示出)可通过保持器紧固部位44将嚢保持器45固定到框架42 上。在一个实施例中，囊保持器45在框架42上的固定可实现嚢15相对于 框架42的压力型紧固/密封，导致基本上密封的结合和在密封周边内形成 流体室55。另外，与紧固部位44重合的孔可在嚢15内生成。然后，与保 持器紧固部位44关联的紧固件(未示出)可穿过在嚢15内生成的孔，并 被固定到框架42上，可能生成较强的结合并根据用于嚢15的材料减少嚢 15的滑动概率。本领域的技术人员将会认识到，在不脱离本发明的范围的 情况下，可使用多种将嚢15固定/密封到框架42上的方法。嚢15可^f皮配置成在流体室55内保留一定量材料，同时响应这些流体 的保留而在一个或多个方向上膨胀。因为嚢15在一个或多个方向上膨胀， 所以囊15可进一步被配置成将压力施加到布置于空腔表面上的修复材料 (如磷酸铝材料)。嚢15可包括基本上具有弹性的材料，该材料的厚度取 决于敷料器设备24所针对配置的材料和应用。在一个实施例中，在保留特 定量材料时，嚢材料能够膨胀到其原表面面积的8倍，并基本上能耐高达315摄氏度的温度。嚢材料对于在嚢15内适合使用的流体也可基本上是不 可渗透的。嚢15可以包括厚度在约0.03英寸到0. 40英寸之间的硅树脂、 橡胶、乳胶和其它合适的材料。本领域技术人员将会认识到，许多其它材 料可适合用作嚢15，并且可以使用其它设计嚢15尺寸的方法。本发明的 范围意在包括这些方法。嚢15可与流体通道48流体连通，而该流体通道48与阀20流体连通。 流体通道48可被配置成引导一定量材料(如空气、氮气、水等)流入和流 出流体室55和阀20。在一个实施例中，流体通道48可从阀20通向位于 流体室55内的出口 (未示出)，4吏得通过阀20引入的流体可保留在嚢15 的基本上密封的部段内。阀20可被配置成允许一定量材料从外部流体源进 入流体通道48，并接着到达流体室55。阀20可为Schrader阀，Presta 阀，或任何其它合适的流体控制阀。嚢限制器46可被配置成用于限制嚢15响应于流体室55内 一定量材料 的保留的膨胀。在本发明的一个实施例中，所期望的是，将嚢15的膨胀向 空腔的特殊区域引导。例如，在穴蚀损伤有规律地出现在发动机缸体气缸 膛孔的相同区域的情况下，所期望的是，将嚢15的膨胀向该区域配置，使 得可将最大力施加到修复材料上。因此，囊限制器46可被配置成限制嚢 15的膨胀，而同时允许主要在平行于嚢限制器46的边的方向上的膨胀。 嚢限制器46可进一步根据敷料器设备24被插入的空腔的尺寸来设计。可 选地，在另一个实施例中，所期望的是，允许嚢15在所有方向上膨胀，通 过由框架42和插入有敷料器设备24的空腔的表面所施加的力来限制。在 此实施例中，嚢限制器46可被配置成提供嚢15的所期望的膨胀特性。盖板43可被连接到框架42和/或支承构件50上，并可被配置成能在 将敷料器设备24插入到部件10的空腔内之后，将敷料器设备24紧固到部 件上。盖板43可包括与构成框架42和支承构件50所使用的材料相类似的 材料(如钢、塑料等)，并可通过任何适当的连接方法连接到框架42和/ 或支承构件50上。在一个实施例中，盖板43可进一步^:配置成利用紧固 部位40紧固到部件10上。紧固部位40可被配置成与和部件10关联的一个或多个原有紧固部位对齐。例如，特定发动机设计的气缸体可具有气缸 盖紧固螺栓孔，该气缸盖紧固螺栓孔以指定间距位于气缸体上，并与所关 联的气缸盖内的螺栓孔对准。因此，可根据与发动机缸体气缸盖紧固部位关联的指定间距定位与敷料器设备24关联的紧固部位40。在将敷料器设 备24插入后，操作者可使紧固部位40和与发动机缸体关联的各个原有紧 固部位对齐，并且紧固件可被插入并拧紧到所期望的转矩。盖板43可被配置成基本上盖住敷料器设备24所插入的空腔，而同时 在操作期间为敷料器设备24提供支承。盖板43可进一步允许接近与敷料 器设备24关联的附加元件，包括例如压力表22、抓握部41、辅助连接器 34和阀20。抓握部41可用于将敷料器插入并导到与部件10关联的空腔内。 抓握部41还以可用于敷料器设备24的运载、存储和标记以及其它。压力 表22可以用于测定并显示流体室55内的压力和施加到敷料器设备24所插 入的空腔表面上的相关压力。压力表22可包括机械的、电动机械的或其它 任何合适的压力测量装置。另外，压力表22可包括连接到与敷料器设备 24关联的控制器(未示出)上的压力传感器(未示出)。一个或多个辅助连接器34也可位于盖板43上。辅助连接器34可包括 连通管、电学结(electrical junction)、栓系件或其它合适的装置。辅助 连接器34可被配置成为敷料器设备24提供各种附加功能和/或在敷料器设 备24的一部分被插入空腔内时使得可接近除盖板43之外的部件。例如， 所期望的是将热量施加到与部件IO关联的空腔的表面。在该实施例中，一 个或多个辅助连接器34可联接到与敷料器设备24和嚢15关联的加热元件 上。此加热元件可位于框架42、流体室55内或其它合适位置以在空腔内 提供热量。此外，附加辅助连接器34可用作用于测定与部件10的表面关 联的温度的装置，例如热电偶。这些热电偶可以通讯方式连接到与敷料器 设备24关联的控制器(未示出)上。本领域的技术人员将会认识到，可如 所期望地设置更多或更少的辅助连接器，并且本发明并不旨在进行任何限 制。工业应用性所公开的用于再加工部件的系统和方法可以应用于任何在具有复杂表 面形状的表面(如气缸体的内表面)上有损伤的部件。所公开的用于再加 工此种部件的系统和方法，根据对以前不能修复的内部损伤进行修复，可 以允许大量以前废弃的部件在再加工期间被重新使用。此外，所公开的系 统和方法还可以应用于对制造带有铸造金属孔隙缺陷的部件进行修复，以 及施加使部件表面无光泽或呈霜状的材料(如在涡轮增压器外壳上涂上霜 状涂层)。所公开的系统和方法尤其可应用于对与带有孔隙缺陷的内燃机铸铁气 缸体和/或其它铸造金属部件相关的穴蚀或类似损伤进行修复。在操作期 间，穴蚀损伤可发生于内燃机水套内。由于与气缸关联的活塞在气缸套内 往复运动，气缸套可发生膨胀和收缩，因此，引起震动，并在水套内的冷 却流体内形成水泡。然后所形成的水泡在与气缸体关联的表面上或临近表 面处破裂，从而可导致在水泡破裂位置材料脱落以及生成由磨损引起的空 隙。由磨损产生的空隙可以在相对气缸套基本上一致的位置出现，并且可 导致在内燃机的水套和其它区域之间气缸体材料显著减少。图3是说明一种使用与本发明相一致的敷料器设备以对与要再加工 的部件的空腔关联的表面进行修复的方法的示例性流程图。在使用敷料器 设备24之前，所期望的是确定适合再加工和修复的部件。在一个实施例中， 部件10 (如发动机缸体的气缸膛孔)可以通过初步测试以确定空腔65的 空腔壁63的损伤程度(步骤305)。此分析可包括视觉检测、孔探检测， 和/或对已检测到的缺陷的测量等等。例如，技术人员可直观地检查部件10， 以寻找任何显而易见的缺陷的迹象(如穴蚀损伤等)。此种检查可通过专 用工具(如放大镜、孔径仪等)来完成，或者，可选地，仅通过技术人员 的眼睛来观察。如果技术人员断定损伤太严重，该部件可被摧毁以用于材 料回收。通过检查测试的部件可被认定为再加工的备选部件，并可以准备修复 (步骤310)。可以采取许多步骤以准备^^复部件10，例如，包括冲洗、研磨、抛光、和/或化学处理等等。在一个实施例中，部件10可在盐浴中沖洗多次，该盐浴配置用于提供对要修复区域进行基本清洗。例如，空腔壁63可包括带有材料沉积的穴蚀损伤，其中穴蚀已去除原来的材料。使用 处于不同温度和流体速度下的盐溶液的八步冲洗程序可用于空腔壁63区 域的基本清洗。这种处理的目的可从空腔壁63去除沉积物以用于更好地附 着修复材料，该沉积物可能起反应或以其它方式对修复过程产生不利影响 同时还氧化表面。可选地，损伤区域的污点清洗可如所期望地完成。根据 部件的材料和工艺等，适当的准备步骤可以有所不同。本领域的普通技术 人员可确定并选择适当的准备步骤。此外，对部件10的准备是可选的，并 且除非有要求，可以不执行准备部件10的步骤。一旦部件10准备好，如果有必要和有要求，修复材料可被提供给空腔 壁63的损伤表面(步骤315)。修复材料可包括金属磷酸盐粘合剂(如磷 酸铝)、环氧树脂以及构造用于提供所期望的修复结果的各种其它合适的 物质。例如，与Howe等人的美国专利公开文件20060266264 (，264公开 文件)所说明的类似的热固性陶瓷材料(如金属磷酸盐粘合剂)可与本发 明的系统和方法一起使用。，264公开文件的内容整体结合于此以作参考。 修复材料可被配置成糊膏、泥浆、溶液、预成型补片，和/或任何其它合适 构形以被涂敷或被以其它方式施加到空腔壁63的损伤区域。在一个实施例 中，使用抹刀、棍或其它适当的敷料器，可以将修复材料施加到区域上。 例如，包括磷酸铝材料的糊膏可用抹刀涂抹在与空腔壁63关联的穴蚀损伤 区。将修复材料提供给修复区域之后，补充材料可放置在修复材料上以用 作遮盖和保护层，以防止修复材料附着到嚢15上，并有助于修复材料的固 化。这些材料可包括，例如，聚四氟乙烯薄片或其它^t配置成阻止或基本 上限制修复材料和嚢15之间附着的碳氟化合物材料。本领域的技术人员会 认识到，当施加修复材料时，可使用其它材料、固化条件和/或方法，并且 本发明并不旨在进行任何限制。在另一个实施例中，修复材料的预成型"补片"可用于放在要修复的区域上。预成型补片可形成为具有特定大小和形状，并被配置成可自粘附于修复区域，以便操作者可以轻松地"粘贴并离开(stick and go)"。该 预成型补片还可包括补充材料(如聚四氟乙烯)，该补充材剩-设置用于防 止嚢15和预成型补片之间的粘附。换句话说，操作者可以将该预成型补片 放在所期望的位置上，并容易开始固化过程。一旦已施加修复材料以及一一如果期望一一补充材料，敷料器设备24 可3皮对准并插入空腔65，并通过紧固部位40固定到部件10上(步骤320 )。 可选地，在敷料器设备24被插入空腔65内之前，补充材料可被布置在敷 料器设备24的嚢15上。 一旦敷料器设备24已被插入并紧固到部件上，可 将一定量材料(如空气、氮气、水、沙子等)引入到阀20，其目的是引起 嚢15膨胀并将压力施加到修复材料和/或补充材料上(步骤325 )。可计算 所引入的一定量材料以使嚢1 5产生预定膨胀,从而使嚢15在与修复材料、 补充材料和/或空腔壁63接触后施加预定的压力。例如，已知特定修复材 料在特定温度下在一压力范围之间充分固化。因此，可将一定量的材料引 到阀20,使囊15施加所述范围内的压力。可选地，可使用压力表22、压 力传感器(未示出)、或其它适合的方法来监测与嚢15关联的压力。在一 个实施例中，控制器可以以通讯方式连接到压力传感器(未示出)上，并 可控制来自流体源的一定量材料(如空气)的引入。此控制可允许控制器 基于算法或其它判断来设定压力。所期望的是， 一旦修复材料已被施加，根据修复材料使用特定固化条 件。例如，当使用类似于，264公开文件所说明的修复材料时，所期望的是 将修复材料的温度提高到大约260摄氏度，同时嚢15在超过大约12小时 的时间段内施加大约为20磅每平方英寸的压力。可使用标准升降温调节 (standard ramp )或"升降温-保持(ramp and hold )"技术来提高温度。 例如，在此种情况下，类似于，264专利公开文件中所说明的修复材料尤其 有用，因为在大约180摄氏度的温度下，这些材料开始流动。尤其是当通 过嚢15被保持在适当的位置时，此流动可以使材料容易地渗透并填充材料 缺乏的各个区域(如穴蚀损伤)。因此，温度线形上升超过180摄氏度可允许充分流动和渗透。在固化过程中，修复材料可生成和/或吸收热量，并还以气体或液体形 式(如水蒸气)释放某些物质。在该实施例中，所期望的是出于各种理由 调节热量和温度，例如包括确保修复材料与修复区域的接触不断开，和/或允许或阻止固化期间所生成的材料(如气泡)的运动。例如，当使用，264 公开文件所描述的修复材料时，在固化期间可生成水蒸气或其它气体，该 水蒸气或其它气体接着可在修复材料内导致泡的成形。通过调节压力和/ 或温度(如增加压力并降低温度)，有可能迫使生成的气体保留在材料内， 因此导致形成多孔修复材料。可选地，可调节压力和温度(如减小压力并 增加温度)，使得生成的气体和/或气泡可逃逸，由此在固化处理后，产生 基本上无孔的修复材料。本领域的技术人员会认识到，这些调节可根据所 使用的修复材料和要修复的表面等等而有所不同。此外，当固化修复材料 时，可要求更多或更少的条件。如果在所要求的固化步骤期间期望加热修复材料(步骤330:是)， 可将一个或多个辅助连接器34连接到电源上(步骤335)。例如，加热元 件和热电偶可以与敷料器设备24关联，并可操作地连接到一个或多个辅助 连接器34上。因此，辅助连接器34可连接到电源和/或配置用于控制温度 的控制器上。热电偶可为控制器提供当前温度信息，并且接着控制器可以 调节供给加热元件的电量，由此控制温度。这与压力控制相结合可允许在 基本上最优的温度和压力范围内固化特定材料。可选地，可不加热空腔和 修复材料(步骤330:否)。因为本发明的系统和方法使用配置用于流动并填充材料缺乏区域的材 料，所以基于应用的材料和劳动力可明显节约成本。例如，可以使用不十 分熟练的劳动力和较低成本的材料来修复并修补部件。这就允许再使用此 部件并显著地节省成本。此外，使用本发明的系统和方法施加材料可产生 比原金属基件更坚固的表面。这对诸如气缸体的铸铁部件尤其有效。此外，由于本发明的系统使用配置用于插入与部件10关联的空腔内的 柔性嚢，因此，使用压力和/或热量可以将修复材料施加到与部件的空腔(如由磨损产生的空隙)关联的难以到达和/或不平坦的表面。在限制一定量材 料之后，嚢然后适应周围的形状和结构，而同时将压力施加到空腔的内表 面上。而且，因为本发明的系统和方法被紧固到与部件关联的原有紧固部 位上，所以，基本上可修复所有内表面构型。对于本领域的技术人员而言，显而易见的是，可对在此说明的系统和 方法做各种修改和变型。本领域技术人员可从本说明书以及所公开的再加 工工艺的实施中了解其它实施例。例如，在一个实施例中，可不使用框架42,而且，除了配置用于将一定量材料引入到嚢15的阀之外，嚢15可保 持密封。说明书和例子旨在仅作为示例，实际范围由以下权利要求及其等 价方案限定。
权利要求
1. 一种对与部件表面关联的由磨损产生的空隙进行修复的方法，所述方法包括将热固性陶瓷材料施加到所述由磨损产生的空隙上，其中，所述热固性陶瓷材料被配置用于充分填充所述由磨损产生的空隙；将一定量材料提供给一囊，该囊被配置用于保留所述一定量材料并在一个或多个方向上膨胀，其中，所述囊的至少一部分被进一步配置成将压力和热量中的至少一个施加到所述热固性陶瓷材料上；以及通过所述囊将压力和热量中的至少一个施加到所述热固性陶瓷材料上。
2. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于，所述由磨损产生的空 隙与气缸体的膛孔关联。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用预定的升降温速 度和保持时间来完成将热量提供给所述热固性陶瓷材料。
4. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于，所述热固性陶资材料 包括磷酸铝。
5. 对包括由磨损产生的空隙的气缸体膛孔进行修复的工艺，该工艺 包括将修复材料施加到所述气缸体膛孔内的由磨损产生的空隙上； 将可膨胀的嚢的一部分施加到所述修复材料上，以产生施加到所述修 复材料和所述由磨损产生的空隙上的压力； 将热量提供给所述修复材料；以及固化所述修复材料，其中，所述固化设置用于使所述修复材料硬化并 充分填充所述由磨损产生的空隙。
6. 根据权利要求5所述的工艺，其特征在于，所述修复材料包括热 固性陶瓷材料。
7. 根据权利要求6所述的工艺，其特征在于，所述热固性陶资材料包括磷酸铝。
8. 根据权利要求5所述的工艺，其特征在于，所述修复材料设置用 于替换由穴蚀去除的材料。
9. 根据权利要求5所述的工艺，其特征在于，使用预定的升降温速 度和保持时间来完成将热量提供给所述修复材料。
10. —种用于修复与部件空腔关联的表面的设备，该设备包括 框架，该框架包括一个或多个紧固部位，其中，该框架被配置成通过一个或多个紧固部位紧固到位于与所述部件关联的空腔之外的 一个或多个 原有紧固部位上；嚢，该嚢被弹性地连接到所述框架上，并4皮配置用于保留一定量材料 并在一个或多个方向上膨胀，其中，该嚢的至少一部分,皮进一步配置成插 入到所述空腔内； '阀，该阀与所述嚢流体连接，其中，在插入所述囊的所述一部分之后， 所述阀可从所述空腔的外部接近；以及控制器，该控制器被配置用于执行根据权利要求1到4中任一项所述 的方法。
全文摘要
本发明提供了一种对与部件表面关联的由磨损产生的空隙进行修复的方法。所述方法可包括将热固性陶瓷材料施加到所述由磨损产生的空隙上，其中所述热固性陶瓷材料被配置用于充分填充所述由磨损产生的空隙；将一定量材料提供给一囊，所述囊被配置用于保留所述一定量材料并在一个或多个方向上膨胀，其中，所述囊的至少一部分被进一步配置成将压力和热量中的至少一个施加到所述热固性陶瓷材料上。所述方法可进一步包括通过所述囊将压力和热量中的至少一个施加到所述热固性陶瓷材料上。
文档编号C23C24/08GK101298672SQ20081009609
公开日2008年11月5日 申请日期2008年4月30日 优先权日2007年4月30日
发明者B·A·霍韦, C·A·麦金太尔, K·R·拉布 申请人:卡特彼勒公司