CN107344243B - 一种用于旋转电极雾化的双模式等离子弧装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于旋转电极雾化的双模式等离子弧装置，包括有与电源相连的高频震荡器；高频震荡器的再与圆台型阴极相连；圆台型阴极外部是拉瓦尔型等离子枪喷头；等离子枪喷头分别与压气机、电源相连；电源还通过开关二与电刷二、电刷一相连；电刷二、电刷一分别位于电击棒左端的上侧和下侧；电击棒与圆台型阴极的左端相对；离心雾化的方法，步骤：1）装入电极棒，电源断开，雾化室气体置换为Ar气；2）启动压气机，连接喷头的可变电阻设定较小，启动高频振荡器与电源，起弧在喷头与阴极之间，等离子火焰气体经等离子枪喷头压缩后吹出；3）将等离子枪整体移动，棒料端面在等离子火焰的热能冲击下开始熔化；具有结构简单、生产效率高和方法易操作的特点。
Description
技术领域
本发明属于粉末冶金工业技术领域，特别涉及一种用于旋转电极雾化的双模式等离子弧装置及其方法。
背景技术
等离子旋转电极法是一种通过等离子高热作为加热热源的离心雾化技术，由其所生产的金属球形粉末粒度的可定制性好，光洁度好，球形度高，流动极高，气孔等缺陷极低，氧等杂质含量增量极少，极其适用于如热等静压，增材制造，金属注塑成型等对缺陷，流动性，杂质含量，粒度均具有苛刻要求的粉末成型技术。等离子旋转电极法的热源通常是转移性等离子弧，其热能利用率较非转移性弧更高，熔化更充分，但被熔化电极棒的材质必须导电性较好，故而难以适用于导电性较差的材料的熔化。构成非转移弧回路的主要组成是等离子枪阴极与铜头喷嘴，高速移动的气体在其中被加热/电离成高热火焰气体，随后被喷出，其整体显电中性，喷出火焰的主要作用是携带热能，故而适用于熔化不导电的材料。从熔化形式上来看，非转移弧能够适用的材料更多，但其热效率通常较转移弧更低。故而，结合两种等离子弧的特点，研制新型的双模式等离子弧离心雾化装置，能够有效扩展目前等离子旋转电极法雾化粉末对于原材料的可选择性与经济性。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种用于旋转电极雾化的双模式等离子弧装置与方法，可使得现有等离子旋转电极雾化技术的热源工作模式在转移弧与非转移弧模式间切换，以满足在同一台设备上实现经济性的熔化与不导电材料的熔化的需求。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于旋转电极雾化的双模式等离子弧装置，包括有与电源的负极相连的高频震荡器；高频震荡器与圆台型阴极相连；圆台型阴极外部是拉瓦尔型等离子枪喷头；等离子枪喷头分别与压气机、电源的正极相连；电源的正极还通过开关二与电刷二、电刷一相连；电刷二、电刷一分别位于电击棒左端的上侧和下侧；电击棒的右端与圆台型阴极的左端相对。
所述的等离子枪喷头与电源的正极之间串连有开关一、可变电阻。
所述的等离子枪喷头采用拉瓦尔型等离子枪喷头。
所述的等离子枪喷头与圆台型阴极构成等离子枪，等离子枪可做横向位移。
所述的电刷一、电刷二的后端由舵机链接，可控制与电极棒的接触。
所述的可变电阻模块的电阻设定在10Ω开路。
所述的压气机可调节等离子枪的进气压力。
一种权利要求1所述的双模式等离子弧装置离心雾化的方法，其特征在于，等离子枪的工作模式包括转移弧和非转移弧两种模式，可依据实际要求通过调整可变电阻模块，开关模块，与压气机所控制的等离子枪气体压力而改变，针对非转移弧工作模式下，包括以下步骤：
步骤1，装入电极棒，所有装置与电源断开，待雾化室气体置换为Ar气后，保持雾化室内气体压力1.1-1.3bar；
步骤2，启动压气机使进枪压力保持在2.5-3bar，连接喷头的可变电阻设定较小，启动高频振荡器与电源，起弧在喷头与阴极之间，等离子火焰气体经由拉瓦尔型等离子枪喷头压缩后吹出；
步骤3，将等离子枪整体移动，使非转移弧冲击棒料端面，棒料端面在等离子火焰的热能冲击下开始熔化。
一种权利要求1所述的双模式等离子弧装置离心雾化的方法，等离子枪的工作模式包括转移弧和非转移弧两种模式，可依据实际要求通过调整可变电阻模块，开关模块，与压气机所控制的等离子枪气体压力而改变，针对转移弧工作模式下，包括以下步骤：
转移弧工作模式仅对于导电棒料可进行转移弧工作模式熔化：
步骤1，步骤1，装入电极棒，所有装置与电源断开，待雾化室气体置换为Ar气后，保持雾化室内气体压力1.1-1.3bar；启动压气机使进枪压力保持在2.5-3bar，连接喷头的可变电阻设定较小，启动高频振荡器与电源，起弧在喷头与阴极之间，等离子火焰气体经由拉瓦尔型等离子枪喷头压缩后吹出；
步骤2，调节压气机将等离子枪进气压力降低至1.1-1.3bar，调节等离子枪位置，使得等离子枪与棒料端面距离进一步缩小至30mm，调节电刷控制舵机，使电刷一、电刷二接触电极棒，闭合电刷一、电刷二与电源之间的开关二；
步骤3，闭合连接可变电阻的开关一，逐渐增大后接等离子枪的可变电阻的电阻直到完全开路，使等离子弧完全转移至棒料端面，出现阳极斑开始熔化。
本发明的有益效果是：
1）拉瓦尔型等离子枪喷头与圆台型阴极构成等离子枪，等离子枪可做横向位移。
2）压气机可调节等离子枪的进气压力。
3）电刷后端由舵机链接，可控制是否接触到电极棒，可变电阻模块的电阻设定在10Ω-开路。
使用本发明方法，利用发明中所提出的设备，能够熔炼不同类型(导电，不导电)的合金棒(电极棒)。本发明通过设计可调节的等离子枪结构，使得用于旋转电极雾化的等离子枪可切换转移弧模式与非转移弧模式。对于易导电的合金材料，能够使用转移弧模式提高热效率充分熔化；对于不易导电的合金材料，能够使用非转移弧模式进行熔化。在避免大规模改造设备的情况下，提高了设备对于各类合金棒材雾化的兼容性，提高了生产效率。
附图说明
图1是本发明所使用的双模式等离子弧离心雾化装置的结构示意图。
图中，1.电源，2.高频震荡器，3.圆台型阴极，4.等离子枪喷头，5.开关一，6.可变电阻模块，7. 开关二，8.压气机，9.电极棒，10.电刷一，11.电刷二。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
参见图1，一种用于旋转电极雾化的双模式等离子弧装置，包括有与电源1的负极相连的高频震荡器2；高频震荡器2 的**端与圆台型阴极3相连；圆台型阴极3外部是拉瓦尔型等离子枪喷头4；等离子枪喷头4分别与压气机8、电源1的正极相连；电源1的正极还通过开关二7与电刷二11、电刷一10相连；电刷二11、电刷一10分别位于电击棒9左端的上侧和下侧；电击棒9的右端与圆台型阴极3的左端相对。
所述的等离子枪喷头4与电源1的正极之间串连有开关一5、可变电阻6。
所述的等离子枪喷头4采用拉瓦尔型等离子枪喷头。
所述的等离子枪喷头与圆台型阴极构成等离子枪，等离子枪可做横向位移。
所述的电刷一10、电刷二11的后端由舵机链接，可控制与电极棒9的接触。
所述的可变电阻模块的电阻设定在10Ω开路。
所述的压气机可调节等离子枪的进气压力。
实施例1
一种权利要求1所述的双模式等离子弧装置离心雾化的方法，等离子枪的工作模式包括转移弧和非转移弧两种模式，可依据实际要求通过调整可变电阻模块，开关模块，与压气机所控制的等离子枪气体压力而改变，针对非转移弧工作模式下，包括以下步骤：
步骤1，装入电极棒，所有装置与电源断开，待雾化室气体置换为Ar气后，保持雾化室内气体压力1.1bar；
步骤2，启动压气机使进枪压力保持在2.5bar，连接喷头的可变电阻设定较小，启动高频振荡器与电源，起弧在喷头与阴极之间，等离子火焰气体经由拉瓦尔型等离子枪喷头压缩后吹出；
步骤3，将等离子枪整体移动，使非转移弧冲击棒料端面，棒料端面在等离子火焰的热能冲击下开始熔化。
当选择非转移弧模式时，适合所有可用材料，但热效率相对低。
实施例2
一种权利要求1所述的双模式等离子弧装置离心雾化的方法，包括以下步骤：
步骤1，装入电极棒，所有装置与电源断开，待雾化室气体置换为Ar气后，保持雾化室内气体压力1.3bar；
步骤2，启动压气机使进枪压力保持在3bar，连接喷头的可变电阻设定较小，启动高频振荡器与电源，起弧在喷头与阴极之间，等离子火焰气体经由拉瓦尔型等离子枪喷头压缩后吹出；
步骤3，将等离子枪整体移动，使非转移弧冲击棒料端面，棒料端面在等离子火焰的热能冲击下开始熔化。
当选择非转移弧模式时，适合所有可用材料，但热效率相对低。
实施例3
一种权利要求1所述的双模式等离子弧装置离心雾化的方法，包括以下步骤：
步骤1，装入电极棒，所有装置与电源断开，待雾化室气体置换为Ar气后，保持雾化室内气体压力1.2bar；
步骤2，启动压气机使进枪压力保持在2.8bar，连接喷头的可变电阻设定较小，启动高频振荡器与电源，起弧在喷头与阴极之间，等离子火焰气体经由拉瓦尔型等离子枪喷头压缩后吹出；
步骤3，将等离子枪整体移动，使非转移弧冲击棒料端面，棒料端面在等离子火焰的热能冲击下开始熔化。
当选择非转移弧模式时，适合所有可用材料，但热效率相对低。
实施例4
一种权利要求1所述的双模式等离子弧装置离心雾化的方法，包括以下步骤：
步骤1，装入电极棒，所有装置与电源断开，待雾化室气体置换为Ar气后，保持雾化室内气体压力1.1bar；启动压气机使进枪压力保持在2.5bar，连接喷头的可变电阻设定较小，启动高频振荡器与电源，起弧在喷头与阴极之间，等离子火焰气体经由拉瓦尔型等离子枪喷头压缩后吹出；
步骤2，调节压气机将等离子枪进气压力降低至1.1bar，调节等离子枪位置，使得等离子枪与棒料端面距离进一步缩30mm，调节电刷控制舵机，使电刷一、电刷二接触电极棒，闭合电刷一、电刷二与电源之间的开关二；
步骤3，闭合连接可变电阻的开关一，逐渐增大后接等离子枪的可变电阻的电阻直到完全开路，使等离子弧完全转移至棒料端面，出现阳极斑开始熔化。
实施例5
一种权利要求1所述的双模式等离子弧装置离心雾化的方法，包括以下步骤：
步骤1，装入电极棒，所有装置与电源断开，待雾化室气体置换为Ar气后，保持雾化室内气体压力1.２bar；启动压气机使进枪压力保持在2.８bar，连接喷头的可变电阻设定较小，启动高频振荡器与电源，起弧在喷头与阴极之间，等离子火焰气体经由拉瓦尔型等离子枪喷头压缩后吹出；
步骤2，调节压气机将等离子枪进气压力降低至1.２bar，调节等离子枪位置，使得等离子枪与棒料端面距离进一步缩小至30mm，调节电刷控制舵机，使电刷一、电刷二接触电极棒，闭合电刷一、电刷二与电源之间的开关二；
步骤3，闭合连接可变电阻的开关一，逐渐增大后接等离子枪的可变电阻的电阻直到完全开路，使等离子弧完全转移至棒料端面，出现阳极斑开始熔化。
实施例6
一种权利要求1所述的双模式等离子弧装置离心雾化的方法，包括以下步骤：
步骤1，装入电极棒，所有装置与电源断开，待雾化室气体置换为Ar气后，保持雾化室内气体压力1.3bar；启动压气机使进枪压力保持在3bar，连接喷头的可变电阻设定较小，启动高频振荡器与电源，起弧在喷头与阴极之间，等离子火焰气体经由拉瓦尔型等离子枪喷头压缩后吹出；
步骤2，调节压气机将等离子枪进气压力降低至1.3bar，调节等离子枪位置，使得等离子枪与棒料端面距离进一步缩小至30mm，调节电刷控制舵机，使电刷一、电刷二接触电极棒，闭合电刷一、电刷二与电源之间的开关二；
步骤3，闭合连接可变电阻的开关一，逐渐增大后接等离子枪的可变电阻的电阻直到完全开路，使等离子弧完全转移至棒料端面，出现阳极斑开始熔化。
当选则转移弧模式时，仅适合导电材料，热效率较高。
使用本发明方法，利用发明中所提出的设备，能够熔炼不同类型(导电，不导电)的合金棒(电极棒)。
实施例7
以Ar气作为保护气氛，雾化室压力保持1.3bar，等离子枪进气压力保持3bar，熔化直径80mmTiAl中间合金棒材，设定非转移弧工作模式，在50V/1000A输出下能够稳定熔化合金棒料，熔化速率保持在23.6mm/min。
实施例8
在实施例7的情况下，可在不开炉情况下，以Ar气作为保护气氛，雾化室压力保持1.3bar，调节等离子枪进气压力保持1.3bar，送入直径75mmTA2中间合金棒材，设定转移弧工作模式，在50V/600A输出下能够稳定快速熔化合金棒料，熔化速率保持在41.2mm/min，与不可调节枪结构相比，省去了开炉和抽气的不必要时间，提高了生产效率。
Claims (2)
1.一种用于旋转电极雾化的双模式等离子弧装置，其特征在于，包括有与电源（1）的负极相连的高频震荡器（2）；高频震荡器（2）的再与圆台型阴极（3）相连；圆台型阴极（3）外部是拉瓦尔型等离子枪喷头（4）；等离子枪喷头（4）分别与压气机（8）、电源（1）的正极相连；电源（1）的正极还通过开关二（7）与电刷二（11）、电刷一（10）相连；电刷二（11）、电刷一（10）分别位于电极棒（9）左端的上侧和下侧；电极棒（9）的右端与圆台型阴极（3）的左端相对；
所述的等离子枪喷头（4）与电源（1）的正极之间串连有开关一（5）、可变电阻模块（6）；所述的等离子枪喷头（4）采用拉瓦尔型等离子枪喷头；所述的等离子枪喷头与圆台型阴极构成等离子枪，等离子枪可做横向位移；所述的电刷一（10）、电刷二（11）的后端由舵机链接，可控制与电极棒（9）的接触；所述的可变电阻模块的电阻设定在10Ω开路；
等离子枪的工作模式包括转移弧和非转移弧两种模式，可依据实际要求通过调整可变电阻模块，开关模块，与压气机所控制的等离子枪气体压力而改变，针对非转移弧工作模式下，包括以下步骤：
步骤1，装入电极棒，所有装置与电源断开，待雾化室气体置换为Ar气后，保持雾化室内气体压力1.1-1.3bar；
步骤2，启动压气机使进枪压力保持在2.5-3bar，连接喷头的可变电阻模块设定较小，启动高频振荡器与电源，起弧在喷头与阴极之间，等离子火焰气体经由拉瓦尔型等离子枪喷头压缩后吹出；
步骤3，将等离子枪整体移动，使非转移弧冲击棒料端面，棒料端面在等离子火焰的热能冲击下开始熔化。
2.一种权利要求1所述的一种用于旋转电极雾化的双模式等离子弧装置，其特征在于，等离子枪的工作模式包括转移弧和非转移弧两种模式，可依据实际要求通过调整可变电阻模块，开关模块，与压气机所控制的等离子枪气体压力而改变，针对转移弧工作模式下，包括以下步骤：
转移弧工作模式仅对于导电棒料可进行转移弧工作模式熔化：
步骤1，装入电极棒，所有装置与电源断开，待雾化室气体置换为Ar气后，保持雾化室内气体压力1.1-1.3bar；启动压气机使进枪压力保持在2.5-3bar，连接喷头的可变电阻模块设定较小，启动高频振荡器与电源，起弧在喷头与阴极之间，等离子火焰气体经由拉瓦尔型等离子枪喷头压缩后吹出；
步骤2，调节压气机将等离子枪进气压力降低至1.1-1.3bar，调节等离子枪位置，使得等离子枪与棒料端面距离进一步缩小至30mm，调节电刷控制舵机，使电刷一、电刷二接触电极棒，闭合电刷一、电刷二与电源之间的开关二；
步骤3，闭合连接可变电阻模块的开关一，逐渐增大后接等离子枪的可变电阻模块的电阻直到完全开路，使等离子弧完全转移至棒料端面，出现阳极斑开始熔化。
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