CN113713979A - 一种电磁感应加热辅助冷喷涂喷枪装置 - Google Patents
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Abstract
本发明设计了一种电磁感应加热辅助冷喷涂喷枪装置，主要包括预热室、拉瓦尔喷嘴、电磁感应线圈以及枪管。线圈经过电生磁、磁生电后均匀加热拉瓦尔喷嘴扩张段的管壁以及进入内腔的粉末颗粒。在喷嘴扩张段开设垂直于其外壁切线的四个环形等距的粉体接口使粉末颗粒均匀地进入喷嘴以及快速达到高速状态。本发明装置整体结构安全高效、加热和送粉均匀，涂层质量高。
Description
技术领域
本发明属于表面工程领域中的冷喷涂技术，具体提供了一种电磁感应加热辅助冷喷涂喷枪装置。
背景技术
冷喷涂又称冷气体动力喷涂，是一种新型的表面涂层技术，是指通过一定温度和压力的气体(氮气、氦气等)送入拉瓦尔喷嘴后膨胀获得加速，产生高速气流流动，然后将粉末颗粒送入高速气流中，经过加热加速撞击基体发生塑性变形，从而形成固态涂层。相较于传统的热喷涂技术，冷喷涂最大的特点就是粉末颗粒整个撞击基体的过程中完全是以固态的形式发生的，并没有被熔化，因此具有无晶粒长大、无相变、无氧化、高致密度和低孔隙率等特点。
在整个冷喷涂过程中，一般设备包括喷枪、送粉器、气体加热装置、粉体加热装置、压力调节器等其他辅助装置。其中喷枪是整套部件的核心部件，喷枪要实现粉末颗粒经高速气流加速后达到可以附着基体的冲击速度且均匀喷出。但这种单一的冷喷涂技术气体加热成本过高，应用范围也不是很广，因此国内外的众多学者开始寻找一些辅助装置来优化冷喷涂的成本和效率等。例如在2009年英国剑桥大学首次提出将冷喷涂与激光相结合的激光辅助冷喷涂技术，激光同步加热粉末和沉积的基体区域。
其中在粉体加热部分，一部分传统喷枪采用电阻式粉体加热装置来加热粉末颗粒，但这种方式会造成一定的热损失、能源浪费以及效率低；还有一部分将粉体接口设在拉瓦尔喷嘴的上游，通过高温气体来加热粉体，这种方式会简化喷枪结构，但长时间粉末颗粒会附着堆积在喷嘴的喉部从而造成喷嘴的堵塞。
发明内容
为解决上述存在的问题，本发明提供一种电磁感应加热辅助冷喷涂喷枪装置，在拉瓦尔喷嘴的扩张段设立圆周阵列分布的粉末接口，在喷嘴的扩张段的外壁采用电磁感应线圈缠绕，感应加热筒壁和内腔粉末。
为实现上述目的，本发明提供如下设计方案：
一种电磁感应加热辅助冷喷涂喷枪装置，主要包括预热室、拉瓦尔喷嘴、感应线圈以及枪管。
作为优选，所诉预热室为一圆柱体，一侧是高压气体入口以及气体加热装置，另一侧接拉瓦尔喷嘴的收缩段。
作为优选，所诉拉瓦尔喷嘴为金属材料由收缩段、喉部以及扩张段组成，收缩段接预热室，扩张段外侧接有枪管且设有粉末入口。粉体接口为4个环形等距的粉末颗粒的入口分布在拉瓦尔喷嘴的扩张段，且垂直于喷嘴扩张段外壁的切线，使送粉更加均匀，由于与气流方向呈一定的角度在进入喷嘴时可以获得更高的速度。
作为优选，所诉感应线圈缠绕在扩张段的外壁，同时感应加热喷嘴扩张段管壁以及内腔粉末颗粒。
一种电磁感应加热辅助冷喷涂喷枪装置，高压气体经预热室加热后进入拉瓦尔喷嘴，依次通过收缩段和喉部，经膨胀加速进入扩张段；与此同时粉末颗粒进入扩张段后受到电磁感应的加热，随高速气流从喷嘴喷出，最后沉积在基体上。
本发明提供的电磁感应加热辅助冷喷涂喷枪装置，与现有技术相比，具有以下明显优势：
第一、相较于传统的粉体加热方式，电磁感应加热电能利用率高；加热速度快，可以使工件在极短的时间内达到所需的温度；其次电磁感应加热器的线圈本身不发热，人体可以安全触摸。避免了高温的传统加热方式所造成的烧伤烫伤等。
第二、粉末入口方向与气流方向具有一定的角度，相较于传统的垂直进入具有更快更好的加速效果。
第三、四个环形等距分布的送粉口使送粉更加均匀，喷涂质量更高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或者技术方案，下面将对技术例所需要的附图作简单的介绍。
图1为本发明装置的感应线圈示意图。
图2为本发明装置的总装配示意图。
1—枪管；2—感应线圈；3—预热室；4—高压气体入口；5—扩张段；6—喉部；7—送粉口；8—收缩段。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
本发明装置的核心原理是电磁感应加热原理：首先电流经过线圈产生高速变化的交变磁场，然后拉瓦尔喷嘴扩张段的金属外壁切割磁场线产生感应电流，使得金属内部的载流子相互碰撞、摩擦而产生热能。如图1所示，线圈缠绕在喷嘴扩张段外壁，感应加热喷嘴管壁和内腔的粉末颗粒。
如图2所示，高压气体从入口4进入喷枪中首先进入预热室3，这部分通过气体加热装置给气体加热；然后高压高温气体经过拉瓦尔喷嘴的收缩段8和喉部6的膨胀加速后形成高速气流进入扩张段5；同时粉末颗粒通过四个环形等距的送粉口7进入喷嘴扩张段8且经感应线圈2的加热；最终具有一定温度的粉末颗粒随高速气流从冷喷枪枪管1中喷出，沉积在基体上形成涂层。
Claims (3)
1.一种电磁感应加热辅助冷喷涂喷枪装置，其特征在于：包括预热室部分、拉瓦尔喷嘴部分、电磁感应线圈部分以及枪管部分。
2.根据权利要求1所述的一种电磁感应加热辅助冷喷涂喷枪装置的电磁感应线圈，其特征在于：线圈缠绕在拉瓦尔喷嘴的扩张段外壁，通过电磁感应同时均匀加热喷嘴扩张段的管壁以及内腔的粉末颗粒。
3.根据权利要求1所述的一种电磁感应加热辅助冷喷涂喷枪装置的拉瓦尔喷嘴，其特征在于：喷嘴的扩张段设有4个环形等距的送粉口，其垂直于喷嘴扩张段外壁切线，送粉更加均匀，粉末颗粒速度更快。
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Cited By (2)
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2021
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