CN103537391B - 一种可调式双通道送粉装置 - Google Patents
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Abstract
一种可调式双通道送粉装置，包括喷枪连接件、与喷枪连接件相连接的内槽式支架、与内槽式支架相连接的支架端面固定片、安装在内槽式支架的槽腔内的滑块、与滑块相连接的螺杆螺母调节机构、安装在喷枪连接件上的固定送粉嘴和安装在滑块上的滑动送粉嘴，所述滑块的滑动方向与喷涂射流的中心轴线方向一致。本发明可实现同步的双通道送粉，通过双通道可以向喷涂射流中同时送入两种不同粒径或不同材料的粉末，并可通过调节滑动送粉嘴，实现送粉在喷涂射流轴向位置上的调节，从而保证两种粉末在撞击基体前均达到最佳熔融状态，提高涂层质量，也可以通过滑动送粉嘴的调节，改变其中一种粉末在撞击基体前的熔融状态，实现一些具有特殊要求的涂层结构体系。
Description
技术领域
本发明涉及现代材料表面工程技术领域的热喷涂工艺用送粉装置，具体是涉及一种在喷涂射流轴向上可调的双通道送粉装置。
背景技术
热喷涂技术最早出现在20世纪早期的瑞士，随后的一百多年中大量成果不断涌现，包括各种热喷涂设备的研制、新的热喷涂材料的开发及新技术的应用。热喷涂技术是一种将涂层材料（粉末或丝材）送入某种热源（电弧、燃烧火焰、等离子体等）中熔化，并利用高速气流将其喷射到基体材料表面形成涂层的工艺。热喷涂涂层具有耐磨损、耐腐蚀、耐高温和隔热等优良性能，并能对磨损、腐蚀或加工超差引起的零件尺寸减小进行修复，在航空航天、机械制造、石油化工等领域中得到了广泛的应用。
目前，国内外的热喷涂设备正朝着高能、高速、高效和多功能集成及实时控制的方向发展。喷枪是喷涂系统的核心部件，而它的送粉方式对涂层性能、喷涂材料的利用率有着至关重要的影响。一般，喷枪的送粉方式可概括为外送粉和内送粉两种方式。
内送粉包含径向内送粉和轴向内送粉，是指在喷枪内部将粉末以某一角度送入等离子射流中，其中径向内送粉指在喷嘴处将粉末径向送入等离子射流中，轴向内送粉是指将粉末轴向送入喷枪内部等离子射流中。内送粉方式下粉末被送进等离子射流的较高温区，粉末颗粒熔化效果增强，可获得高的涂层质量和沉积效率。然而，熔融颗粒或颗粒团与温度较低的喷嘴接触后粘附其上，容易堵塞喷嘴。
外送粉是热喷涂喷枪最常用的一种送粉方式，它是在喷枪外部将粉末以某一角度送入等离子射流中。该送粉方式容易实现，对喷枪结构和喷涂工艺要求较低。但是，传统的外送粉装置一般是单通道或多通道送粉嘴固定于喷嘴出口附近，环绕喷嘴布置，在射流轴向上位于同一位置。这种固定送粉装置存在着先天不足：通过这种方式送入两种不同粉末，在射流中存在熔化状态的不同，无法同时获得最佳的融化状态。
喷涂过程中飞行粒子的速度和温度是影响涂层质量主要决定性因素之一。一般来说，希望颗粒在射流中加热，到达基体前刚好能达到完全融化，同时具有高的飞行速度。这样涂层既不会夹有未熔颗粒，也不产生颗粒过熔，而导致涂层质量下降；同时喷涂粒子的速度快，涂层致密，涂层与基体的结合强度高。大量研究表明，粒子的温度变化与射流的温度及粒子的热扩散系数成正比；与粒子的直径、热容和密度成反比。粒子的速度变化与射流速度的平方、射流密度成正比，与粒子的直径和密度成反比。可见，当需要同时喷涂两种不同粒径的粉末，或是不同种类的粉末时，采用传统的环绕固定于喷嘴出口附近的双通道送粉装置，是无法通过工艺参数优化调整两种粉末在撞击基体前均达到最佳熔融状态，因此无法获得最好的涂层质量和一些具有特殊要求的涂层结构体系，例如颗粒增强涂层。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种结构简单、制造成本低、送粉效果好，能通过工艺参数的优化调整而使两种粉末在撞击基体前均达到最佳熔融状态的可调式双通道送粉装置。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明所述的可调式双通道送粉装置，其特点是包括喷枪连接件、内槽式支架、滑块、支架端面固定片、螺杆螺母调节机构、固定送粉嘴和滑动送粉嘴，其中所述内槽式支架与喷枪连接件和支架端面固定片相连接且位于喷枪连接件和支架端面固定片之间，所述滑块可滑动地连接在内槽式支架的槽腔内且其移动距离由内槽式支架的上部表面设置的刻度值实现指示，所述螺杆螺母调节机构中的螺杆的一端穿过支架端面固定片与滑块连接固定，所述螺杆螺母调节机构中的螺母连接在螺杆上且位于支架端面固定片的外侧，所述固定送粉嘴连接在喷枪连接件上，所述滑动送粉嘴连接在滑块上，所述喷枪连接件可通过其上的插销或用螺丝固定到热喷涂喷枪上并使滑块的滑动方向与喷涂射流的中心轴线方向一致。
进一步地，为了使本发明的调节更加灵活多样，方便地实现不同的喷涂目的，上述固定送粉嘴和滑动送粉嘴均可通过其上设置的螺丝进行径向调节来改变送粉嘴的粉末输出端到喷涂射流的中心轴线的距离。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、可以实现同步的双通道送粉，通过双通道可以向喷涂射流中同时送入两种不同粒径或不同材料的粉末；
2、可以通过调节滑动送粉嘴，实现送粉在喷涂射流轴向位置上的调节，即在距离喷枪嘴不同距离处送入粉末，可以保证两种粉末在撞击基体前均达到最佳熔融状态，提高涂层质量；
3、通过滑动送粉嘴在喷涂射流轴向位置上的调节，改变其中一种粉末在撞击基体前的熔融状态，可以实现一些具有特殊要求的涂层结构体系，例如颗粒增强涂层；
4、两个送粉嘴均可以进行径向调节，使本发明的调节更加灵活多样，能够方便地实现不同的喷涂目的；
5、装置结构简单，部件更换方便，制造成本低，实用性强。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1为本发明的正面结构示意图。
图2为本发明的顶面结构示意图。
图3为本发明的使用状态结构示意图。
图4为Q235钢基体上通过本发明制备复合涂层截面的扫描电镜照片。
具体实施方式
如图1-图3所示，本发明所述的可调式双通道送粉装置，包括喷枪连接件1、内槽式支架2、滑块3、支架端面固定片4、螺杆螺母调节机构、固定送粉嘴7和滑动送粉嘴8，其中所述内槽式支架2与喷枪连接件1和支架端面固定片4相连接且位于喷枪连接件1和支架端面固定片4之间，所述滑块3可滑动地连接在内槽式支架2的槽腔21内且其移动距离由内槽式支架2上表面设置的刻度值实现指示，所述螺杆螺母调节机构中的螺杆5的一端穿过支架端面固定片4与滑块3连接固定，所述支架端面固定片4上供螺杆5穿过的通孔的内侧面上设置有与螺杆5的外螺纹相配合连接的内螺纹，所述螺杆螺母调节机构中的螺母6连接在螺杆5上且位于支架端面固定片4的外侧，所述固定送粉嘴7连接在喷枪连接件1上，所述滑动送粉嘴8连接在滑块3上，所述喷枪连接件1可通过其上的插销或用螺丝固定到热喷涂喷枪9上并使滑块3的滑动方向与喷涂射流10的中心轴线方向一致。其中，所述喷枪连接件1、内槽式支架2、滑块3、支架端面固定片4和螺杆螺母调节机构均采用316L不锈钢合金材料制成。如图3所示，本发明是通过插销或用螺丝固定在热喷涂喷枪9的喷枪嘴和喷涂射流10的正上方，并与喷涂射流10的中心轴线方向平行。使用时，可通过旋转螺母6使螺杆5移动而带动滑块3在内槽式支架2的槽腔内沿喷涂射流10的中线轴线方向滑动，滑动的距离由内槽式支架2上表面的刻度值进行定量指示，而且由滑块3带动的滑动送粉嘴8可以在距离固定送粉嘴7的10～100mm范围内进行轴向调节。进一步地，所述固定送粉嘴7和滑动送粉嘴8均可通过其上设置的螺丝进行径向调节来改变送粉嘴的粉末输出端到喷涂射流10的中心轴线的距离，而固定送粉嘴7和滑动送粉嘴8的粉末输入端分别连接有一条送粉管11。
实施例一：
将本发明安装在MC-60低压等离子喷枪上，进行钛粉和WC-12Co粉双通道同时送粉，制备复合涂层。
其中，高纯钛粉，纯度为99.9%，粒径为25～45μm；WC-12Co粉末粒径为25～65μm。钛粉通过固定送粉嘴7进行输送，WC-12Co粉通过滑动送粉嘴8进行输送。制备复合涂层时，首先通过螺杆螺母调节机构调节滑块3的位置，通过滑块3带动滑动送粉嘴8在喷涂射流10的轴向上移动，位移由内槽式支架2上的刻度值进行定量指示，滑动送粉嘴8与固定送粉嘴7之间的距离为20～40mm。
喷涂主要参数如下表：
图4为Q235钢基体上通过本发明制备复合涂层截面的扫描电镜照片。其中，该复合涂层中标号12为WC-12Co颗粒，标号13为Ti涂层，标号14为基体Q235钢。
本发明是通过实施例来描述的，但并不对本发明构成限制，参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本发明权利要求限定的范围之内。
Claims (2)
1.一种可调式双通道送粉装置，其特征在于包括喷枪连接件（1）、内槽式支架（2）、滑块（3）、支架端面固定片（4）、螺杆螺母调节机构、固定送粉嘴（7）和滑动送粉嘴（8），其中所述内槽式支架（2）与喷枪连接件（1）和支架端面固定片（4）相连接且位于喷枪连接件（1）和支架端面固定片（4）之间，所述滑块（3）可滑动地连接在内槽式支架（2）的槽腔（21）内且其移动距离由内槽式支架（2）的上部表面设置的刻度值实现指示，所述螺杆螺母调节机构中的螺杆（5）的一端穿过支架端面固定片（4）与滑块（3）连接固定，所述螺杆螺母调节机构中的螺母（6）连接在螺杆（5）上且位于支架端面固定片（4）的外侧，所述固定送粉嘴（7）连接在喷枪连接件（1）上，所述滑动送粉嘴（8）连接在滑块（3）上，所述喷枪连接件（1）可通过其上的插销或用螺丝固定到热喷涂喷枪（9）上并使滑块（3）的滑动方向与喷涂射流（10）的中心轴线方向一致。
2.根据权利要求1所述的可调式双通道送粉装置，其特征在于所述固定送粉嘴（7）和滑动送粉嘴（8）均可通过其上设置的螺丝进行径向调节来改变送粉嘴的粉末输出端到喷涂射流（10）的中心轴线的距离。
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