本发明属于航空制造和维修，具体涉及一种零件表面冷喷涂冲击强化装置及喷涂强化方法。
背景技术：
1、航空航天领域中的许多零部件，如飞机发动机叶片、齿轮部位，一般应用于循环应力工作状况下，因此它们在服役过程中的疲劳行为就显得尤为重要。因疲劳断裂引起的很多飞行事故，产生了巨大的经济损失。因此疲劳断裂是飞机结构件研制和使用服役过程中亟需解决的难题。为提高服役条件下零件的可靠性，延长使用寿命，一般方法为在不改变基体材料质量的前提下，通过表面强化技术提高零件强度。
2、常用的表面强化方法有激光强化、机械喷丸及滚压强化方法。激光冲击强化往往需要在强化零件表面用水做约束层或者涂覆吸收漆，不仅工序复杂，而且容易对无需强化的部位造成污染，并且所采用的设备成本高且不可移动。
3、传统机械喷嘴喷丸为cm级喷涂范围，导致丸体分散度较大，仅适合于整个零件的整体强化处理，不适合零件局部小区域精准强化处理。此外，就原位不分解情况下零件局部冲击强化而言，传统机械喷丸容易造成丸体对其他位置的污染。采用低塑性滚压强化方法需要针对强化零件设计专用工装，工装通用性差，并且对于复杂形状零部件难以实现强化处理。
技术实现思路
1、针对背景技术中指出的问题，申请人考虑设计适用于mm级喷丸区域的小喷嘴。但是对于小尺寸喷嘴设计，如果喷嘴尺寸偏大，喷嘴出口处会产生膨胀波，如果尺寸偏小，喷嘴出口处会产生弓形波，此两种激波的产生，会消耗强化粉末粒子的动能，强化粉末粒子穿越激波时速度下降，使得粉末粒子的动能不足以对基体产生足够的残余压应力，导致对基体冲击强化效果差。
2、基于以上考虑，本发明提出一种零件表面冷喷涂冲击强化装置，通过设计特定的喷嘴尺寸，并配合喷丸尺寸以及喷丸距离，使得强化金属粉末在喷嘴出口处不产生激波，确保了强化金属粉末的加速效果，并通过冷喷嘴和粉末回收罩的配合实现零部件局部区域精细化强化处理和粉末回收，喷涂冲击强化过程中无需防护层，不会对无需喷涂强化部位产生污染，并且能够对不同复杂形状部件在不分解条件下的原位精细化强化处理。
3、为实现上述目的，本发明所提供的技术解决方案是：
4、一种零件表面冷喷涂冲击强化装置，其特殊之处在于，包括压缩气罐、加热器、送气管路、主动送粉器、从动送粉器、冷喷嘴和粉末回收罩；
5、所述压缩气罐内盛装有惰性气体；
6、所述压缩气罐、加热器、送气管路、冷喷嘴和粉末回收罩依次连通；
7、所述送气管路包括两个支路，一支路上设有主动送粉器，位于主动送粉器内的高熔点金属粉末依靠自重向该支路输送金属粉末；
8、另一支路上设有从动送粉器，所述从动送粉器通过粉末回收管与粉末回收罩连通，能够将粉末回收罩中残留金属粉末吸入并输送到送气管路中；
9、所述喷嘴为收缩-扩张式喷嘴，扩张段与所述粉末回收罩入口连接；所述冷喷嘴扩张段大端内径为6-8mm，扩张比为3-4；位于收缩段与扩张段之间喉部的内径为2mm-3mm。
10、进一步的，所述从动送粉器通过设置在其内部的负压装置将粉末回收罩中残留金属粉末吸入从动送粉器中。
11、进一步的，所述金属粉末为球形或大致为球形，粉末粒度为30μm-70μm。
12、进一步的，所述金属粉末为三氧化二铝粉末或二氧化硅粉末。
13、进一步的，所述粉末回收罩为喇叭状，小端同轴固定在冷喷嘴扩张段外壁上，大端内径为冷喷嘴扩张段外径的1.5-3倍。
14、进一步的，所述粉末回收罩大端端部与冷喷嘴扩张段出口端的距离为15mm-40mm。
15、进一步的，所述惰性气体为氩气。
16、采用上述冷喷涂冲击强化装置对零件表面进行喷涂强化的方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
17、步骤1、对零件表面进行喷涂前处理；
18、步骤2、将金属粉末盛装在主动送粉器中，调整使所述冷喷嘴与零件表面夹角为70°～90°，并使粉末回收罩出口端与零件表面保持1cm～10cm的间隙；
19、步骤3、设置喷涂冲击强化参数：
20、所述压缩气罐中气体压力为2mpa～10mpa；
21、所述加热器的加热温度为300℃～1000℃；
22、所述主动送粉器和从动送粉器的送粉速率为100g/min～800g/min；
23、步骤4、对零件表面待冲击强化区域进行喷涂。
24、进一步的，所述步骤1中，对零件表面进行喷涂前处理的具体过程为：先用退漆剂去除零件表面的防护漆，再清洗零件表面的油污并进行烘干处理。
25、进一步地，所述步骤4中，对零件表面待冲击强化区域进行喷涂时，所述喷嘴按之字型在零件待强化区域表面移动，根据喷涂需要进行多次喷涂。
26、本发明的优点是：
27、1、本发明中采用收缩-扩张式小喷嘴，通过设计特定的喷嘴喉部内径、扩张段大端内径以及扩张比，使得喷嘴喷口处不会产生激波，确保了强化粉末粒子的加速效果，实现对喷涂强化区域的喷涂面积能够有效控制，对零部件局部区域的精细化强化处理，避免了现有机械喷丸强化只能全部强化不能局部精细强化的弊端。
28、2、本发明中通过在冷喷嘴口部设置粉末回收罩及与所述粉末回收罩连接的从动送粉器，使得在喷涂冲击强化过程中无需对叶片表面进行防护处理，不会对无需喷涂强化部位产生污染，实现了对于一次冲击强化的残留粉末的回收，实现金属粉末循环利用，避免了粉末浪费，节约了冲击强化加工成本。
29、3、本发明中通过加热器对压缩气体进行加热，使得被加热后的压缩气体在进入送粉管路后能够提高粉末温度，在冲击强化时能够对叶片基体产生热效应，促使其更好的发生塑性变形，进而提升了冲击强化效果。
30、4、本发明喷涂强化装置结构简单，可移动性高，采用小尺寸喷嘴不仅可实现零件狭窄部位的冲击强化，并可用于不同复杂形状部件局部区域冲击强化，无需额外设计辅助工装，解决了现有方法需要将复杂零件一一分解后才能冲击强化的弊端，实现零部件在不分解和不移动条件下的冲击强化工作，适合不同环境条件下的外场作业。
1.一种零件表面冷喷涂冲击强化装置，其特征在于，包括压缩气罐、加热器、送气管路、主动送粉器、从动送粉器、冷喷嘴和粉末回收罩；
2.根据权利要求1所述冷喷涂冲击强化装置，其特征在于，所述从动送粉器通过设置在其内部的负压装置将粉末回收罩中残留金属粉末吸入到所述从动送粉器中。
3.根据权利要求1所述冷喷涂冲击强化装置，其特征在于，所述金属粉末为球形或大致为球形，粉末粒度为30μm-70μm。
4.根据权利要求3所述冷喷涂冲击强化装置，其特征在于，所述金属粉末为三氧化二铝粉末或二氧化硅粉末。
5.根据权利要求1所述冷喷涂冲击强化装置，其特征在于，所述粉末回收罩为喇叭状，小端同轴固定在冷喷嘴扩张段外壁上，大端内径为冷喷嘴扩张段外径的1.5-3倍。
6.根据权利要求5所述冷喷涂冲击强化装置，其特征在于，所述粉末回收罩大端端部与冷喷嘴扩张段出口端的距离为15mm-40mm。
7.根据权利要求1-6任一所述冷喷涂冲击强化装置，其特征在于，所述惰性气体为氩气。
8.采用权利要求1-7任一所述冷喷涂冲击强化装置对零件表面进行喷涂强化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述方法，其特征在于，所述步骤1中，对零件表面进行喷涂前处理的具体过程为：
10.根据权利要求8所述方法，其特征在于，所述步骤4中，对零件表面待冲击强化区域进行喷涂时，所述喷嘴按之字型在零件待强化区域表面移动，并根据喷涂需要进行多次喷涂。
