CN115896678A - 一种减少氧损失的等离子喷涂设备及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及等离子喷涂用具技术领域，且公开了一种减少氧损失的等离子喷涂设备及其方法，包括通过螺栓连接在承接板上端一侧可拆卸的粉箱，所述承接板的内壁卡接有可输氧的氧气罐，所述承接板上端的一侧卡接有可拆卸的混合气体罐，所述粉箱上端的一侧贯通连接有可输粉的送粉管，所述粉箱的内底壁固定连接有可输气的气泵。该减少氧损失的等离子喷涂设备，通过粉箱、氧气管和混合气体罐的设置，避免了氧气的损失，把原压缩空气送粉管改为氧气+空气的混合气体送粉管，施工人员可以适当调整氧气比例，在保证焰心热能的情况下，适当减弱等离子焰心的还原性氛围，从而减少Cr2O3颗粒在喷涂过程中的氧损失，保证涂层硬度、耐腐蚀等性能指标不降低。
Description
技术领域
本发明涉及等离子喷涂用具技术领域，具体为一种减少氧损失的等离子喷涂设备及其方法。
背景技术
等离子喷涂是一种材料表面强化和表面改性的技术，可以使基体表面具有耐磨、耐蚀、耐高温氧化、电绝缘、隔热、防辐射、减磨和密封等性能，等离子喷涂技术是采用由直流电驱动的等离子电弧作为热源，将陶瓷、合金、金属等材料加热到熔融或半熔融状态，并以高速喷向经过预处理的工件表面而形成附着牢固的表面层的方法，在施工人员喷涂施工时，以N2为主要工作气体的大气等离子喷涂其等离子焰流内不可避免的会存在较多的氮的等离子体，Cr2O3颗粒从焰心通过时会发生少量的氧损失，涂层内游离铬比未喷涂颗粒内的游离铬有增加迹象，从而对最终的涂层性能产生影响，因此需要一种减少氧损失的等离子喷涂设备。
中国专利公告号CN206033857U公开了一种等离子喷涂设备，涉及喷涂领域，其特征在于包括：阴极、管内阳极、管外阳极、冷却装置、等离子流出口、阳极绝缘层和等离子发生器主体、喷涂材料喷嘴、隔热层、喷涂嘴和喷涂材料混合室，所述阴极、管内阳极、管外阳极、冷却装置、等离子流出口、阳极绝缘层和等离子发生器主体相连接在一起，所述阴极和管内阳极设置在等离子发生器主体的内部。
但是该设备在实际使用时，存在如下问题：
1、以N2为主要工作气体的大气等离子喷涂其等离子焰流内不可避免的会存在较多的氮的等离子体；
2、Cr2O3颗粒从焰心通过时会发生少量的氧损失，涂层内游离铬比未喷涂颗粒内的游离铬有增加迹象，从而对最终的涂层性能产生影响。
发明内容
(一)解决的技术问题
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种减少氧损失的等离子喷涂设备及其方法，解决了现有技术中：
以N2为主要工作气体的大气等离子喷涂其等离子焰流内不可避免的会存在较多的氮的等离子体，Cr2O3颗粒从焰心通过时会发生少量的氧损失，涂层内游离铬比未喷涂颗粒内的游离铬有增加迹象，从而对最终的涂层性能产生影响的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种减少氧损失的等离子喷涂设备，包括通过螺栓连接在承接板上端一侧可拆卸的粉箱，所述承接板的内壁卡接有可输氧的氧气罐，所述承接板上端的一侧卡接有可拆卸的混合气体罐，所述粉箱上端的一侧贯通连接有可输粉的送粉管，所述粉箱的内底壁固定连接有可输气的气泵，所述送粉管远离所述粉箱的一端贯通连接有可喷涂的喷枪。
可选的，所述粉箱的一侧开设有可观察的视窗，所述粉箱上端的一侧贯通连接有可输粉的外接粉管。
可选的，所述承接板的下端固定连接有可防滑的防滑垫，所述氧气罐上端的一侧固定安装有可观察的压力表。
可选的，所述氧气罐的上端通过螺栓连接有可拆卸的送氧管，所述送氧管远离所述氧气罐的一端贯通连接有可转接的转接管，所述转接管的一侧贯通连接有可送气的混气管，所述混气管远离所述转接管的一端通过螺栓连接在所述混合气体罐的上端。
可选的，所述喷枪的一侧贯通连接有连接管，所述连接管远离所述喷枪的一端与所述转接管内部贯通。
可选的，所述气泵得到抽气端与粉箱内部贯通，所述承接板的内壁设置有可复位的弹簧，所述弹簧远离所述承接板的一端设置有可限位的卡板。
一种减少氧损失的等离子喷涂方法，所述方法步骤包括：
步骤一：首先将喷枪的钨电极(阴极)和喷嘴(阳极)分别接电源负极和正极，通过高频火花引燃电弧，使供给喷枪的工作气体(N2或Ar)在电弧的作用下电离成等离子体。
步骤二：等离子体在机械压缩效应、自磁压缩效应和热压缩效应的联合作用下，电弧被压缩，形成非转移型等离子弧。
步骤三：送粉管中的送粉气流输送粉末喷涂材料进入等离子弧，并被迅速加热至半熔融状态，随等离子流高速撞击基材表面，并在基材表面形成喷涂层。
可选的，所述步骤三中的送粉管中的送粉气流包括有氧气+空气的混合气体，并通过观察压力表的示数，对氧气罐内部氧气的排放进行调节。
(三)有益效果
本发明提供了一种减少氧损失的等离子喷涂设备及其方法，具备以下有益效果：
1、该减少氧损失的等离子喷涂设备及其方法，通过粉箱、氧气管和混合气体罐的设置，避免了氧气的损失，把原压缩空气送粉管改为氧气+空气的混合气体送粉管，施工人员可以适当调整氧气比例，在保证焰心热能的情况下，适当减弱等离子焰心的还原性氛围，从而减少Cr2O3颗粒在喷涂过程中的氧损失，保证涂层硬度、耐腐蚀等性能指标不降低。
2、该减少氧损失的等离子喷涂设备及其方法，通过喷枪和气泵的设置，施工人员可以将气泵打开，气泵可以将粉箱内部的粉尘抽到喷枪的内部，再通过氧气罐、混合气体罐与粉尘的混合从喷枪处喷出，使用方便，便于施工人员进行调节，提高了施工人员的喷涂效率。
3、该减少氧损失的等离子喷涂设备及其方法，喷枪中的工作气体(N2或Ar)在电弧的作用下电离成等离子体，并在机械压缩效应、自磁压缩效应和热压缩效应的联合作用下，电弧被压缩，形成非转移型等离子弧，使其具备喷涂条件，送粉管中的送粉气流输送粉末喷涂材料进入等离子弧，并被迅速加热至半熔融状态，随等离子流高速撞击基材表面，并在基材表面形成喷涂层，操作便利的同时，通过适当调整氧气比例，使其喷涂层更加稳固。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明爆炸结构示意图；
图3为本发明粉箱结构示意图；
图4为本发明氧气罐结构示意图；
图5为本发明喷枪结构示意图；
图6为本发明方法流程图。
图中：1、承接板；2、粉箱；3、氧气罐；4、混合气体罐；5、送粉管；6、气泵；7、喷枪；8、视窗；9、外接粉管；10、防滑垫；11、压力表；12、送氧管；13、转接管；14、混气管；15、连接管。
具体实施方式
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、完整地描述。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。
实施例1：
如图1所示，一种减少氧损失的等离子喷涂设备，包括通过螺栓连接在承接板1上端一侧可拆卸的粉箱2，粉箱2的一侧开设有可观察的视窗8，粉箱2上端的一侧贯通连接有可输粉的外接粉管9，承接板1的下端固定连接有可防滑的防滑垫10，粉箱2内部粉尘的情况可以通过视窗8进行观察，视窗8为透明装，使施工人员观察方便，通过防滑垫10，可以增加对承接板1使用的稳定性，因此达到了施工人员便于观察粉箱2内部粉尘和增加使用稳定性的目的；
实施例2：
为了防止施工人员在使用的时候，可以对氧气的含量进行调节，并且防止氧气的损耗和保证涂层硬度。
如图1、图2所示，氧气罐3上端的一侧固定安装有可观察的压力表11，承接板1的内壁卡接有可输氧的氧气罐3，氧气罐3的上端通过螺栓连接有可拆卸的送氧管12，送氧管12远离氧气罐3的一端贯通连接有可转接的转接管13，转接管13的一侧贯通连接有可送气的混气管14，混气管14远离转接管13的一端通过螺栓连接在混合气体罐4的上端，送粉管5远离粉箱2的一端贯通连接有可喷涂的喷枪7，喷枪7的一侧贯通连接有连接管15，连接管15远离喷枪7的一端与转接管13内部贯通；
同时，施工人员可以通过观察压力表11的示数，对氧气罐3内部氧气的排放进行调节，使氧气罐3内部的氧气达到施工人员需要使用的浓度和用量，通过转接管13、混气管14和送氧管12的设置，将粉尘与氧气和混合气体混合后从喷枪7处喷出，可以增加施工人员在施工中管道之间相互连接的效率，因此达到了便于施工人员调节氧气用量和管道之间连接效率提高的目的；
而且，避免了氧气的损失，把原压缩空气送粉管改为氧气+空气的混合气体送粉管，施工人员可以适当调整氧气比例，在保证焰心热能的情况下，适当减弱等离子焰心的还原性氛围，从而减少Cr2O3颗粒在喷涂过程中的氧损失，保证涂层硬度、耐腐蚀等性能指标不降低；
实施例3：
施工人员为了使施工的过程中对对氧气罐3进行良好的限位，防止氧气罐3在使用中出现晃动的情况。
如图2、图4所示，承接板1上端的一侧卡接有可拆卸的混合气体罐4，粉箱2上端的一侧贯通连接有可输粉的送粉管5，粉箱2的内底壁固定连接有可输气的气泵6，气泵6得到抽气端与粉箱2内部贯通，承接板1的内壁设置有可复位的弹簧，弹簧远离承接板1的一端设置有可限位的卡板，施工人员为了方便对氧气罐3进行安装，可以向一侧按动卡板，卡板在弹簧的作用下向一侧运动，施工人员将氧气罐3卡接在承接板1的内部，卡板在弹簧的复位作用下会抵紧在氧气罐3的外表面，因此达到了施工人员便于对氧气罐3进行安装拆卸的目的，对氧气罐3起到了良好的限位作用；
实施例4：
为了更好的便于理解，本发明提出了一种减少氧损失的等离子喷涂方法，其方法步骤包括：
步骤一：首先将喷枪7的钨电极(阴极)和喷嘴(阳极)分别接电源负极和正极，通过高频火花引燃电弧，使供给喷枪7的工作气体(N2或Ar)在电弧的作用下电离成等离子体。
步骤二：等离子体在机械压缩效应、自磁压缩效应和热压缩效应的联合作用下，电弧被压缩，形成非转移型等离子弧。
步骤三：送粉管5中的送粉气流输送粉末喷涂材料进入等离子弧，并被迅速加热至半熔融状态，随等离子流高速撞击基材表面，并在基材表面形成喷涂层。
其中，送粉管5中的送粉气流包括有氧气+空气的混合气体，并通过观察压力表11的示数，对氧气罐3内部氧气的排放进行调节，该方法针对这种氧损失，把原压缩空气送粉管改为氧气+空气的混合气体送粉管，适当调整氧气比例，在保证焰心热能的情况下，适当减弱等离子焰心的还原性氛围，从而减少Cr2O3颗粒在喷涂过程中的氧损失，保证涂层硬度、耐腐蚀等性能指标不降低，通过对喷涂试块的EDS电镜对比分析，该方法所做样块内铬氧元素摩尔数比例更接近2：3，CrO和Cr相相对较少，显微维氏硬度比普通APS的Cr2O3涂层高150-450HV0.3，从实验数据来看能够进一步提高产品的耐蚀耐磨性能；
在上述步骤二中需要说明的是，机械压缩效应就是将电弧强制通过，具有小孔径喷嘴的孔道，使电弧受到压缩，形成压缩电弧。热压效应即当电弧通过水冷却的喷嘴，同时受到高速冷却气流的冷却作用，而使电弧中心电流密度急剧增加。电弧电流有一定的流向，弧柱相当于一束电流方向相同的平行导体，由于平行导体间电磁力的相互作用，使弧柱各部位都受到指向弧柱轴线的压缩力作用，弧柱直径进一步缩小，这就是自磁压缩效应。
该文中出现的电器元件均与外界的主控器及220V市电电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。
本发明中，该装置的工作步骤如下：
首先；施工人员可以将粉箱2安装在承接板1的内壁，将氧气罐3和混合气体罐4卡接在承接板1的内部，然后，施工人员将气泵6打开，气泵6可以将粉箱2内部的粉尘通过送粉管5送到喷枪7的内部，其次，施工人员可以通过观察压力表11的示数，对氧气罐3内部氧气的排放进行调节，使氧气罐3内部的氧气达到施工人员需要使用的浓度和用量，最后通过转接管13、混气管14和送氧管12的设置将气体与粉尘混合后从喷枪7处喷出。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种减少氧损失的等离子喷涂设备，包括通过螺栓连接在承接板(1)上端一侧可拆卸的粉箱(2)，其特征在于：所述承接板(1)的内壁卡接有可输氧的氧气罐(3)，所述承接板(1)上端的一侧卡接有可拆卸的混合气体罐(4)，所述粉箱(2)上端的一侧贯通连接有可输粉的送粉管(5)，所述粉箱(2)的内底壁固定连接有可输气的气泵(6)，所述送粉管(5)远离所述粉箱(2)的一端贯通连接有可喷涂的喷枪(7)。
2.根据权利要求1所述的一种减少氧损失的等离子喷涂设备，其特征在于：所述粉箱(2)的一侧开设有可观察的视窗(8)，所述粉箱(2)上端的一侧贯通连接有可输粉的外接粉管(9)。
3.根据权利要求1所述的一种减少氧损失的等离子喷涂设备，其特征在于：所述承接板(1)的下端固定连接有可防滑的防滑垫(10)，所述氧气罐(3)上端的一侧固定安装有可观察的压力表(11)。
4.根据权利要求1所述的一种减少氧损失的等离子喷涂设备，其特征在于：所述氧气罐(3)的上端通过螺栓连接有可拆卸的送氧管(12)，所述送氧管(12)远离所述氧气罐(3)的一端贯通连接有可转接的转接管(13)，所述转接管(13)的一侧贯通连接有可送气的混气管(14)，所述混气管(14)远离所述转接管(13)的一端通过螺栓连接在所述混合气体罐(4)的上端。
5.根据权利要求4所述的一种减少氧损失的等离子喷涂设备，其特征在于：所述喷枪(7)的一侧贯通连接有连接管(15)，所述连接管(15)远离所述喷枪(7)的一端与所述转接管(13)内部贯通。
6.根据权利要求1所述的一种减少氧损失的等离子喷涂设备，其特征在于：所述气泵(6)得到抽气端与粉箱(2)内部贯通，所述承接板(1)的内壁设置有可复位的弹簧，所述弹簧远离所述承接板(1)的一端设置有可限位的卡板。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种减少氧损失的等离子喷涂方法，其特征在于：所述方法步骤包括：
步骤一：首先将喷枪(7)的钨电极(阴极)和喷嘴(阳极)分别接电源负极和正极，通过高频火花引燃电弧，使供给喷枪(7)的工作气体(N2或Ar)在电弧的作用下电离成等离子体。
步骤二：等离子体在机械压缩效应、自磁压缩效应和热压缩效应的联合作用下，电弧被压缩，形成非转移型等离子弧。
步骤三：送粉管(5)中的送粉气流输送粉末喷涂材料进入等离子弧，并被迅速加热至半熔融状态，随等离子流高速撞击基材表面，并在基材表面形成喷涂层。
8.根据权利要求7所述的一种减少氧损失的等离子喷涂方法，其特征在于：所述步骤三中的送粉管(5)中的送粉气流包括有氧气+空气的混合气体，并通过观察压力表(11)的示数，对氧气罐(3)内部氧气的排放进行调节。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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