CN111760716A - 一种深长内孔冷喷枪延长器 - Google Patents

Abstract

本发明属于深长内孔喷涂技术领域，特别涉及一种深长内孔冷喷枪延长器。所述延长器包括延长组件、喷枪枪杆、清理组件和喷头；所述延长组件包括延长管体；所述延长管体内设置有第一通腔，所述所述延长管体的外壁上设置有隔热涂层；所述喷枪枪杆包括枪杆壳体，所述枪杆壳体内设置有第二通腔；所述延长管体的一端与所述枪杆壳体的一端连接，所述第一通腔与第二通腔连通。本发明提出的延长器提高了冷喷涂系统对深长内孔涂层的加工能力；在延长组件外壁设置热障涂层，降低了热量损失，提高了到达喷嘴的工作气体温度，便于冷喷涂涂层的质量控制；通过清理组件排出被加工件的深长内孔结构内的多余废粉，提高深长内孔结构内的涂层质量。

Description

一种深长内孔冷喷枪延长器

技术领域

本发明属于深长内孔喷涂技术领域，特别涉及一种深长内孔冷喷枪延长器。

背景技术

起落架支柱外筒、减震器等典型深长内壁结构存在耐磨防腐处理及修复等需求，目前主要采用电镀和内孔等离子喷涂技术进行处理。但是前者污染环境、后者缺陷多/质量差不能够满足高端的技术需求。

为了改善涂层质量，技术人员又相继推出了内孔HVOF和内孔HVAF技术，取得了一定进展，但是仍存在工艺温度过高的缺点。而冷喷涂技术的出现，为深长内壁涂覆技术提供了更多的选择。

冷喷涂技术是一种新型喷涂技术，其能够以一定压力(可达5MPa)和一定温度(可达1100℃)的气体(N2、He、混合气体或空气等)携带粒子(5-50μm)经过喷管，将喷涂粒子加速至300-1200m/s的速度，粒子在完全固态下撞击基体，发生剧烈的塑性变形，进而形成涂层。冷喷涂技术非常适合制备塑性好(Al、Cu、Zn等材料)的涂层。冷喷涂技术具有氧化少、沉积效率高、涂层孔隙率低等优点，在航空、航天、兵器、汽车、电子、生物等诸多领域具有广泛应用前景。

2005年法国Lermps实验室的研究者优化设计出内孔冷喷涂喷嘴，随后多家冷喷涂设备公司也开始内孔冷喷涂技术研发。当前可完成最小直径Φ80mm的内孔喷涂，如美国Inovati公司的Kinetic Metallization系统，以及加拿大的Centerline公司和德国的Impact公司的研发的喷涂设备。

但是现有的内孔冷喷涂技术仍存在以下问题：第一，工作气体长距离传输过程中热量损失较大，影响了粉末的加热、软化效果，造成涂层质量下降；第二，深长内孔狭小空间中，未沉积形成涂层的多余粉末堆积在已有涂层表面，降低了涂层质量和可靠性。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种深长内孔冷喷枪延长器，所述延长器包括延长组件、喷枪枪杆、清理组件和喷头；

所述延长组件包括延长管体；所述延长管体内设置有第一通腔，所述所述延长管体的外壁上设置有隔热涂层；

所述喷枪枪杆包括枪杆壳体，所述枪杆壳体内设置有第二通腔；所述延长管体的一端与所述枪杆壳体的一端连接，所述第一通腔与第二通腔连通；

所述喷头的一端与所述枪杆壳体的另一端连接，且所述喷头的出气口与所述第二通腔连通；

所述清理组件包括多组清理管件；每组所述清理管件内均设置有第三通腔；所述清理管件的一侧外壁与延长管体上的隔热涂层一侧，以及枪杆壳体的一侧外壁分别贴合；所述第三通腔中轴线与第一通腔、第二通腔中轴线平行；

所述清理管件上远离所述延长管体的一侧管壁上开设有若干组出气通孔；若干组出气通孔沿第三通腔中轴线方向等间距分布，并且所述出气通孔的中轴线与第三通腔的中轴线之间的夹角范围在30°-60°之间。

进一步的，所述隔热涂层采用氧化锆热障涂层。

进一步的，所述第一通腔的横截面与第二通腔的横截面形状相同且对正设置。

进一步的，所述出气口的中轴线与第二通腔的中轴线垂直。

进一步的，所述清理组件包括三组清理管件，分别为第一清理管件、第二清理管件和第三清理管件；

所述第一清理管件、第二清理管件和第三清理管件以延长组件中轴线为中心，呈环形阵列分布在延长组件的周围。

进一步的，所述第一清理管件的侧壁上等间距设置有第一出气通孔，所述第一出气通孔的中轴线与第一清理管件的中轴线夹角为45°；

所述第二清理管件的侧壁上等间距设置有第二出气通孔，所述第二出气通孔的中轴线与第二清理管件的中轴线夹角为45°；

所述第三清理管件的侧壁上等间距设置有第三出气通孔，所述第三出气通孔的中轴线与第三清理管件的中轴线夹角为45°。

进一步的，各组所述第一出气通孔、与该第一出气通孔相邻的一组第二出气通孔、与该第二出气通孔相邻的一组第三出气通孔之间构成的平面相互平行，且所述平面与所述延长组件的中轴线不垂直。

本发明提出的延长器提高了冷喷涂系统对深长内孔涂层的加工能力；在延长组件外壁设置热障涂层，降低了热量损失，提高了到达喷嘴的工作气体温度，便于冷喷涂涂层的质量控制；通过清理组件排出被加工件的深长内孔结构内的多余废粉，提高深长内孔结构内的涂层质量。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明实施例的延长器的主视图；

图2示出了根据本发明实施例的延长器的主视剖视图；

图3示出了图2中延长器的A-A向剖视图；

图4示出了根据本发明实施例的清理组件的分布图。

图中：1延长组件、101延长管体、102第一通腔、103隔热涂层、2喷枪枪杆、201枪杆壳体、202第二通腔、3清理组件、301清理管件、3011第一清理管件、3012第二清理管件、3013第三清理管件、302第三通腔、303弯折端、304出气通孔、3041第一出气通孔、3042第二出气通孔、3043第三出气通孔、4喷头、401出气口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种深长内孔冷喷枪延长器，示例性的，如图1所示，所述延长器包括延长组件1、喷枪枪杆2、清理组件3和喷头4。

所述延长组件1可设置为管状，所述延长组件1的一端与冷喷涂枪主体结构连接，另一端与所述喷枪枪杆2的一端连接；所述喷枪枪杆2的另一端与喷头4连接。所述冷喷涂枪主体结构、延长组件1、喷枪枪杆2和喷头4的内部管路连通。

在工作时，将喷头4伸入被加工件的深长内孔内，所述冷喷涂枪主体结构将加热后的、且混合有喷涂粒子的气体通入所述延长组件1中，所述延长组件1将混合有喷涂粒子的气体通入喷枪枪杆2中，所述混合有喷涂粒子的气体流通至喷头4处，所述喷头4对气体进行加压处理，将所述混合有喷涂粒子的气体高速喷出。高速喷出的喷涂粒子附着在被加工件的深长内孔壁上，形成涂层。

进一步的，所述清理组件3可设置为管状，所述清理组件3的侧壁上设置有若干组出气通孔，所述出气通孔与清理组件3内的通腔连通。

所述清理组件3设置在所述延长组件1和喷枪枪杆2的一侧，所述清理组件3的长度等于延长组件1和喷枪枪杆2的长度之和；并且所述清理组件3内通腔方向与所述延长组件1、喷枪枪杆2的内部管路方向平行。确保清理组件3的可处理面能够覆盖所述喷头4的可处理面。

在工作时，所述喷头4高速喷出的喷涂粒子附着在被加工件的深长内孔壁上，形成涂层，而未沉积形成涂层的多余喷涂粒子会堆积在涂层表面。此时通过清理组件3的一端向清理组件3的通腔内通入气流，所述气流通过出气通孔吹出，将被加工件的深长内孔壁上堆积的多余喷涂粒子吹出被加工件的深长内孔，起到了清理的作用。

需要说明的是，所述延长组件1和清理组件3的长度可根据被加工件的上内孔的长度进行调整，此处不做限定，提高了冷喷涂系统对深长内孔涂层的加工能力。

所述延长组件1包括延长管体101，示例性的，如图2所示，所述延长管体101内设置有第一通腔102，所述延长管体101的外壁上设置有隔热涂层103。例如，所述隔热涂层103可采用但不限于氧化锆热障涂层。降低了加热后的、且混合有喷涂粒子的气体经过延长器时的热量损失，提高枪管内气体的工作温度。

所述喷枪枪杆2包括枪杆壳体201，所述枪杆壳体201内设置有第二通腔202；所述延长管体101的一端与所述枪杆壳体201的一端连接，所述第一通腔102与第二通腔202连通；所述第一通腔102的横截面与第二通腔202的横截面形状相同且对正。确保第一通道102和第二通道202构成一条内壁光滑的主通道，防止出现第一通腔102与第二通腔202连接处不平齐，造成喷涂粒子堆积的情况。

所述喷头4的一端与所述枪杆壳体201的另一端连接，且所述喷头4的出气口401与所述第二通腔202连通。所述出气口401的出气方向与第二通腔202内的气流流通方向垂直。确保所述出气口401的出气方向与被加工件的深长内孔壁垂直，减小喷头4出气口401到被加工件的深长内孔壁的距离，使喷涂粒子始终以最快速度喷涂在被加工件的深长内孔壁上，提高了喷涂效果。

优选的，所述喷头4的出气口401到第二通腔202的距离，小于枪杆壳体201外壁到第二通腔202的距离。确保在工作时，喷头4不会触碰到被加工件的深长内孔壁，提升喷涂质量，并且避免喷头4频繁磕碰损坏。

所述清理组件3包括多组清理管件301；每组所述清理管件301内均设置有第三通腔302；所述清理管件301的一侧外壁与延长管体101上的隔热涂层103一侧，以及枪杆壳体201的一侧外壁分别贴合；所述第三通腔302中轴线与第一通腔102、第二通腔202的中轴线平行。

所述清理管件301上远离所述延长管体101的一侧管壁上开设有若干组出气通孔304。若干组出气通孔304沿第三通腔302中轴线方向等间距分布，并且所述出气通孔304的中轴线与第三通腔302的中轴线之间的夹角范围在30°-60°之间。所述出气通孔304排出的气体会将被加工件的深长内孔壁上堆积的多余喷涂粒子吹出被加工件的深长内孔，提高喷涂效果。

需要说明的是，所述出气通孔304的可处理面能够覆盖所述喷头4的可处理面，例如，如图2所示，所述清理管体301上靠近所述喷头4的一端设置有弯折端303，弯折端303上同样设置有出气通孔304；且在第二通腔202中轴线方向上，所述弯折端303上的出气通孔304到第一通腔102和第二通腔202连接处的距离，大于等于所述喷头4上出气口401到第一通腔102和第二通腔202连接处的距离。

优选的，所述清理组件3包括三组但不限于清理管件301，示例性的，如图3所示，三组清理管件301分别为第一清理管件3011、第二清理管件3012和第三清理管件3013；所述第一清理管件3011、第二清理管件3012和第三清理管件3013以延长组件1中轴线为中心，呈环形阵列分布在延长组件1的周围。并且第一清理管件3011、第二清理管件3012和第三清理管件3013上的出气通孔304相互交错。如图4所示，所述第一清理管件3011上的第一出气通孔3041，与第二清理管件3012上靠近其的第二出气通孔3042的连线，与所述延长组件1的中轴线不垂直；所述第二清理管件3012上的第一出气通孔3042，与第三清理管件3013上靠近其的第三出气通孔3043的连线，与所述延长组件1的中轴线不垂直。即各组第一出气通孔3041、与该第一出气通孔3041相邻的一组第二出气通孔3042、与该第二出气通孔3042相邻的一组第三出气通孔3043之间构成的平面相互平行，且所述平面与所述延长组件1的中轴线不垂直。

在工作时，第一清理管件3011上的第一出风通孔3041、第二清理管件3012上的第二出风通孔3042和第三清理管件3013上的第三出风通孔3043同时出风，在被加工件的深长内孔内形成螺旋气流，提高了清理效果。

以316L不锈钢棒材作为延长组件1主体结构为例进行示例性说明。将316L不锈钢棒材的外尺寸加工至Ф45×1000mm，中间加工Ф13mm的通孔，两端采用螺纹及锁紧螺母分别与冷喷涂喷枪及冷喷涂内孔喷枪枪杆2连接。

在不锈钢棒材的外壁上，采用等离子喷涂设备(APS3000系统)喷涂1.5mm的热障涂层。喷涂工艺参数如下：一、粘结底层，NiCrAlY(5-45μm)，Ar，40升/分钟，电流500A，电压69-71V，送粉量40-42克/分钟，喷涂距离110-130mm，厚度0.15-0.20mm；二、隔热面层，氧化钇稳定氧化锆(7％wt.氧化钇)(粉末粒度5-60μm)，Ar，40升/分钟，电流550A-560A，电压72-74V，送粉量43-50克/分钟，喷涂距离70-90mm，厚度1.3-1.4mm。

采用固定器分别将3根Ф10×1500mm紫铜管，以不锈钢棒材中轴线为中心，呈环形阵列分布在不锈钢棒材的周围，三根相邻两根紫铜管中心到不锈钢棒材中心的夹角为120°。紫铜管一端采用快插接头与压缩空气气源相连，另一端采用弯管器将其向紫铜管主体方向弯曲45°；按照上述出气通孔304的结构特征，分别在3根紫铜管的特定位置开取Ф6圆孔，圆孔中轴线与紫铜管主体中轴线向呈45°。

上述实施例中，不锈钢棒材为延长组件1，且其外壁喷涂有热障涂层，降低了延长器的热量损失，提高了到达喷嘴的工作气体温度，便于冷喷涂涂层的质量控制；三组紫铜管为清理组件3，三组紫铜管以环形阵列方式分布与延长组件1的周围，且三组紫铜管的特定位置开设有圆孔，工作时，所述圆孔排气，在被加工件的深长内孔内形成螺旋气流，提高了被加工件的深长内孔清理效果和内孔壁涂层质量。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种深长内孔冷喷枪延长器，其特征在于，所述延长器包括延长组件(1)、喷枪枪杆(2)、清理组件(3)和喷头(4)；

所述延长组件(1)包括延长管体(101)；所述延长管体(101)内设置有第一通腔(102)，所述所述延长管体(101)的外壁上设置有隔热涂层(103)；

所述喷枪枪杆(2)包括枪杆壳体(201)，所述枪杆壳体(201)内设置有第二通腔(202)；所述延长管体(101)的一端与所述枪杆壳体(201)的一端连接，所述第一通腔(102)与第二通腔(202)连通；

所述喷头(4)的一端与所述枪杆壳体(201)的另一端连接，且所述喷头(4)的出气口(401)与所述第二通腔(202)连通；

所述清理组件(3)包括多组清理管件(301)；每组所述清理管件(301)内均设置有第三通腔(302)；所述清理管件(301)的一侧外壁与延长管体(101)上的隔热涂层(103)一侧，以及枪杆壳体(201)的一侧外壁分别贴合；所述第三通腔(302)中轴线与第一通腔(102)、第二通腔(202)中轴线平行；

所述清理管件(301)上远离所述延长管体(101)的一侧管壁上开设有若干组出气通孔(304)；若干组出气通孔(304)沿第三通腔(302)中轴线方向等间距分布，并且所述出气通孔(304)的中轴线与第三通腔(302)的中轴线之间的夹角范围在30°-60°之间。

2.根据权利要求1所述的深长内孔冷喷枪延长器，其特征在于，所述隔热涂层(103)采用氧化锆热障涂层。

3.根据权利要求1所述的深长内孔冷喷枪延长器，其特征在于，所述第一通腔(102)的横截面与第二通腔(202)的横截面形状相同且对正设置。

4.根据权利要求1所述的深长内孔冷喷枪延长器，其特征在于，所述出气口(401)的中轴线与第二通腔(202)的中轴线垂直。

5.根据权利要求1所述的深长内孔冷喷枪延长器，其特征在于，所述清理组件(3)包括三组清理管件(301)，分别为第一清理管件(3011)、第二清理管件(3012)和第三清理管件(3013)；

所述第一清理管件(3011)、第二清理管件(3012)和第三清理管件(3013)以延长组件(1)中轴线为中心，呈环形阵列分布在延长组件(1)的周围。

6.根据权利要求5所述的深长内孔冷喷枪延长器，其特征在于，所述第一清理管件(3011)的侧壁上等间距设置有第一出气通孔(3041)，所述第一出气通孔(3041)的中轴线与第一清理管件(3011)的中轴线夹角为45°；

所述第二清理管件(3012)的侧壁上等间距设置有第二出气通孔(3042)，所述第二出气通孔(3042)的中轴线与第二清理管件(3012)的中轴线夹角为45°；

所述第三清理管件(3013)的侧壁上等间距设置有第三出气通孔(3043)，所述第三出气通孔(3043)的中轴线与第三清理管件(3013)的中轴线夹角为45°。

7.根据权利要求6所述的深长内孔冷喷枪延长器，其特征在于，各组所述第一出气通孔(3041)、与该第一出气通孔(3041)相邻的一组第二出气通孔(3042)、与该第二出气通孔(3042)相邻的一组第三出气通孔(3043)之间构成的平面相互平行，且所述平面与所述延长组件(1)的中轴线不垂直。

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