CN116791020A - 一种热喷涂的保护加热装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于热喷涂技术领域，具体涉及一种热喷涂的保护加热装置及方法，所述热喷涂的保护加热装置包括保护罩和预热罩，所述保护罩的壳体包括内壳体和外壳体，所述内壳体和外壳体之间的空间为加热腔，所述加热腔内设有加热线圈一，所述保护罩的上端设有保护气体入口一，所述保护气体入口一与所述保护罩的内部相连通，所述保护罩的上端固定连接喷枪，所述喷枪伸入所述保护罩内，所述保护罩的上部固定安装有支架，所述支架的下端连接预热罩，所述预热罩内设有保护气体出口二和加热线圈二。本发明可以有效提高热喷涂涂层的性能，提高制造工艺的稳定性。

Description

一种热喷涂的保护加热装置及方法

技术领域

本发明涉及一种热喷涂的保护加热装置及方法，属于热喷涂技术领域。

背景技术

现有的热喷涂过程中存在以下缺点：

①在喷枪的粉末喷出过程中，热喷涂涂层容易与空气中的氧气和氮气反应，生成硬化相，导致在涂层内部产生缺陷，严重时影响涂层耐磨损、耐腐蚀性能。

②喷涂粒子束从喷枪喷出后温度降低，影响喷涂涂层的质量，而且粒子束容易受温度、湿度等环境条件变化的影响，喷涂涂层的质量难以控制。

③喷涂涂层与基底之间形成的冶金层较少，温差较大，导致涂层-基底间产生较大热应力，冶金层较少和残余应力集中导致涂层-基底结合力差。

以上三种缺点造成热喷涂涂层产生较大的热应力和较多的缺陷，容易产生涂层以及界面内的裂纹演化，最终导致热喷涂涂层的断裂及剥落现象，严重影响涂层的使用寿命。

发明内容

本发明针对现有技术的上述缺陷，提供一种热喷涂的保护加热装置及方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种热喷涂的保护加热装置，包括保护罩和预热罩，所述保护罩的壳体包括内壳体和外壳体，所述内壳体和外壳体之间的空间为加热腔，所述加热腔内设有加热线圈一，所述保护罩的上端设有保护气体入口一，所述保护气体入口一与所述保护罩的内部相连通，所述保护罩的上端固定连接喷枪，所述喷枪伸入所述保护罩内，所述保护罩的上部固定安装有支架，所述支架的下端连接预热罩，所述预热罩内设有保护气体出口二和加热线圈二。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下的改进：

进一步，所述保护气体入口一与所述加热腔连通，所述内壳体上设有保护气体出口一。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：保护气体从保护气体入口一进入加热腔后再从保护气体出口一喷出进入保护罩内，保护气体充满加热腔可以有效的保护加热腔内的加热线圈一不受氧化，延长加热线圈一的使用寿命。

进一步，所述保护气体出口一在所述内壳体上阵列设有多个。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：保护气体受阵列设置的多个保护气体出口一影响，在保护罩内形成涡旋气流，涡旋气流快速充满保护罩内腔，保护高温熔融粒子束不与空气中的氧气和氮气反应，减少热喷涂涂层中的氧化物和氮化物等硬质陶瓷颗粒，减少热喷涂涂层中微裂纹的产生。

进一步，所述保护罩壳体呈锥形，所述加热线圈一呈现上疏下密的梯形排列。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：保护罩壳体呈锥形，因此加热线圈一也呈锥形，且加热线圈一呈现上疏下密的梯形排列，保证粒子束的温度维持在较高温度，使粒子束不受环境的影响。

进一步，所述保护罩内设有温度传感器一和湿度传感器。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：通过温度传感器一和湿度传感器感应保护罩内的温度和湿度，从而根据温度传感器一和湿度传感器的反馈控制保护罩内的温度和湿度，使保护罩内的温度和湿度维持在恒定范围内，使粒子束不受外部环境的影响。

进一步，所述支架为L形，所述支架的下端设有转动机构，所述预热罩安装在所述转动机构上。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：预热罩的角度可以通过转动机构调整，从而可以调节预热罩的预热区域，有效调节预热区域与粒子束之间的距离，提高预热质量。

进一步，所述预热罩内设有弧形的反射面，所述加热线圈二设置在所述反射面的下方。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：预热罩通过弧形的反射面将热量反射到基底的预热区域上，反射效率高，能够高效预热基底，减少热喷涂涂层和基底间的热应力。

进一步，所述预热罩内设有温度传感器二。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：通过温度传感器二感应预热罩的温度，从而根据温度传感器二的反馈调节预热温度，有利于形成冶金层或使喷涂的粒子束颗粒更容易嵌入基底，而且能够有效降低膜-基界面的热应力。

本发明还涉及一种热喷涂的保护加热方法，采用如上所述的热喷涂的保护加热装置对热喷涂面进行加热保护；所述的热喷涂的保护加热装置通过喷枪固定安装，待热喷涂的产品在辊轮上移动；其包括以下步骤：

步骤一、预热罩的加热线圈二启动加热，通过加热线圈二产生热量，反射面将热反射到产品需要预热的区域上，对产品需要预热的区域进行预热，保护气体出口二喷出保护气体，对产品的预热区域施加保护气氛，产品在辊轮上移动，预热区域移动至保护罩的下方；

步骤二、喷枪喷出粒子束，粒子束进入保护罩内，粒子束融化后在保护罩内由加热线圈一加热进行保温，保护罩的内壳体上的保护气体出口一喷出保护气体，对热喷涂的区域施加保护气氛；

步骤三、温度传感器一和湿度传感器分别感应保护罩内的温度和湿度，使保护罩内的温度和湿度维持在恒定范围内；

步骤四、温度传感器二感应预热罩内的温度，控制预热温度，有利于形成冶金层或使喷涂的粒子束颗粒更容易嵌入基底。

本发明的有益效果在于：

一、本发明保护罩内的加热线圈一调控喷涂粒子束所处的温度环境，避免环境温度变化对喷涂涂层质量的稳定性产生影响，保证喷涂质量一致性。

二、本发明通入的保护气体可以有效保护高温熔融粒子束，使其不与空气中的氧气和氮气反应，减少热喷涂涂层中的氧化物和氮化物等硬质陶瓷颗粒，减少热喷涂涂层中微裂纹的产生。

三、本发明可以有效提高热喷涂涂层的耐磨损、耐腐蚀等方面的性能，有效抑制由于氧化物和氮化物等硬质陶瓷颗粒多、冶金层少以及热喷涂涂层和基底温差大引起的热应力较大而引发的涂层内部和膜基界面处的裂纹萌生及扩展，并提高制造工艺的稳定性。

附图说明

图1为本发明的热喷涂的保护加热装置的立体结构图；

图2为本发明的热喷涂的保护加热装置的仰视图；

图3为本发明的热喷涂的保护加热装置的主视图；

图4为本发明的热喷涂的保护加热装置的剖视图；

图5为图4的A处结构放大图；

图6为本发明的热喷涂的保护加热装置的另一角度立体结构图。

附图标记记录如下：1、保护罩；101、内壳体；102、外壳体；103、加热腔；2、预热罩；3、加热线圈一；4、保护气体入口一；5、保护气体出口一；6、温度传感器一；7、湿度传感器；8、支架；9、转动机构；10、保护气体出口二；11、加热线圈二；12、反射面；13、温度传感器二；14、喷枪。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1-6所示，本实施例公开了一种热喷涂的保护加热装置，包括保护罩1和预热罩2。

所述保护罩1的上端固定连接喷枪14，将整个保护加热装置安装在喷枪14上，所述喷枪14伸入所述保护罩1内，所述的保护罩1在喷枪14和待热喷涂的产品表面形成相对而言较密闭的空间。

参见图4-5，所述保护罩1的壳体包括内壳体101和外壳体102，所述内壳体101和外壳体102之间的空间为加热腔103，所述加热腔103内设有加热线圈一3，所述保护罩1壳体呈锥形，加热线圈一3也呈锥形，所述加热线圈一3呈现上疏下密的梯形排列，保证粒子束的温度维持在较高温度，使粒子束不受环境的影响。

所述保护罩1的上端设有保护气体入口一4，所述保护气体入口一4与所述保护罩1的内部相连通，所述保护气体入口一4与所述加热腔103连通，所述内壳体101上设有保护气体出口一5，保护气体充满加热腔103可以有效的保护加热腔103内的加热线圈一3不受氧化，延长加热线圈一3的使用寿命。所述保护气体出口一5在所述内壳体101上阵列设有多个，保护气体受阵列设置的多个保护气体出口一5影响，在保护罩1内形成涡旋气流，涡旋气流能够快速充满保护罩1内腔，保护高温熔融粒子束不与空气中的氧气和氮气反应，减少热喷涂涂层中的氧化物和氮化物等硬质陶瓷颗粒，减少热喷涂涂层中微裂纹的产生。

所述保护罩1内设有温度传感器一6和湿度传感器7，通过温度传感器一6和湿度传感器7感应保护罩1内的温度和湿度，从而根据温度传感器一6和湿度传感器7的反馈控制保护罩1内的温度和湿度，使保护罩1内的温度和湿度维持在恒定范围内，使粒子束不受外部环境的影响。

所述保护罩1的上部固定安装有支架8，所述支架8的下端连接预热罩2，所述支架8为L形，所述支架8的下端设有转动机构9，所述预热罩2安装在所述转动机构9上，本发明对所述转动机构9的结构不作限定，只要能够使所述预热罩2在所述支架8上能够调整角度的结构即可，在本实施例中，所述转动机构9包括安装在所述预热罩2上的销轴和安装在所述支架8下端的连接件，所述连接件上设有销孔，所述销轴转动安装在所述销孔内。预热罩2的角度可以通过转动机构9调整，从而可以调节预热罩2的预热区域，有效调节预热区域与粒子束之间的距离，提高预热质量。

参见图2、4、6，所述预热罩2内设有保护气体出口二10和加热线圈二11。预热罩2气体出口喷出保护气体防止基底的氮化和氧化，本实施例的保护气体均采用惰性气体，如Ar。加热线圈二11用以预热喷涂前的基底。所述预热罩2内设有弧形的反射面12，所述加热线圈二11设置在所述反射面12的下方。所述的反射面12呈弧形面，能有效汇聚热量，通过反射面12有效将热量反射到基底上，提高基底温度，减少热喷涂涂层和基底间的热应力。

所述预热罩2内设有温度传感器二13。通过温度传感器二13感应预热罩2的温度，从而根据温度传感器二13的反馈调节预热温度，有利于形成冶金层或使喷涂的粒子束颗粒更容易嵌入基底，而且能够有效降低膜-基界面的热应力。本实施例对于温度传感器一6、温度传感器二13和湿度传感器7不作限定，可以采用基恩士的温度探头和湿度探头。

本实施例还涉及采用上述热喷涂的保护加热装置对热喷涂面进行加热保护的热喷涂的保护加热方法，所述的热喷涂的保护加热装置通过喷枪14固定安装，待热喷涂的产品在辊轮上移动，待热喷涂的产品在辊轮上移动时，基底待预热的区域先经过预热罩2下方再经过保护罩1下方；

其包括以下步骤：

步骤一、预热罩2的加热线圈二11加热，通过加热线圈二11产生热量，反射面12将热反射到产品需要预热的区域上，对产品需要预热的区域进行预热，保护气体出口二10喷出保护气体，对产品的预热区域施加保护气氛，产品在辊轮上移动，预热区域移动至保护罩1的下方；

步骤二、喷枪14喷出粒子束，粒子束进入保护罩1内，粒子束融化后在保护罩1内由加热线圈一3加热进行保温，融化后的粒子束从保护罩1下方喷出对产品基底进行热喷涂，保护罩1的内壳体101上的保护气体出口一5喷出保护气体，对热喷涂的区域施加保护气氛；有效保护粒子束不受空气的影响，抑制氧化物和氮化物的陶瓷硬化相，有效提高热喷涂粒子束的质量，而且保护气体从保护气体入口一4先进入加热腔103再进入保护罩1内壳体101内腔，加热腔103内充满保护气体，保护气体可以保护加热线圈一3不受氧化，延长加热线圈一3的使用寿命；

步骤三、温度传感器一6和湿度传感器7分别感应保护罩1内的温度和湿度，使保护罩1内的温度和湿度维持在恒定范围内，使粒子束不受外部环境温度、湿度变化所带来的的影响；

步骤四、温度传感器二13感应预热罩2内的温度，控制预热温度。

本发明的一种热喷涂的保护加热装置应用于大型辊轴以及平面的热喷涂涂层，用以解决氧化物和氮化物等硬质陶瓷颗粒多、冶金层少以及热喷涂涂层和基底温差引起的热应力较大的问题，具有显著的效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热喷涂的保护加热装置，其特征在于，包括保护罩和预热罩，所述保护罩的壳体包括内壳体和外壳体，所述内壳体和外壳体之间的空间为加热腔，所述加热腔内设有加热线圈一，所述保护罩的上端设有保护气体入口一，所述保护气体入口一与所述保护罩的内部相连通，所述保护罩的上端固定连接喷枪，所述喷枪伸入所述保护罩内，所述保护罩的上部固定安装有支架，所述支架的下端连接预热罩，所述预热罩内设有保护气体出口二和加热线圈二。

2.根据权利要求1所述的热喷涂的保护加热装置，其特征在于，所述保护气体入口一与所述加热腔连通，所述内壳体上设有保护气体出口一。

3.根据权利要求2所述的热喷涂的保护加热装置，其特征在于，所述保护气体出口一在所述内壳体上阵列设有多个。

4.根据权利要求3所述的热喷涂的保护加热装置，其特征在于，所述保护罩壳体呈锥形，所述加热线圈一呈现上疏下密的梯形排列。

5.根据权利要求4所述的热喷涂的保护加热装置，其特征在于，所述保护罩内设有温度传感器一和湿度传感器。

6.根据权利要求1所述的热喷涂的保护加热装置，其特征在于，所述支架为L形，所述支架的下端设有转动机构，所述预热罩安装在所述转动机构上。

7.根据权利要求6所述的热喷涂的保护加热装置，其特征在于，所述预热罩内设有弧形的反射面，所述加热线圈二设置在所述反射面的下方。

8.根据权利要求7所述的热喷涂的保护加热装置，其特征在于，所述预热罩内设有温度传感器二。

9.一种热喷涂的保护加热方法，其特征在于，采用如权利要求1-8任一项所述的热喷涂的保护加热装置对热喷涂面进行加热保护。

10.根据权利要求9所述的热喷涂的保护加热方法，其特征在于，所述热喷涂的保护加热装置通过喷枪固定安装，待热喷涂的产品在辊轮上移动；

其包括以下步骤：

步骤一、预热罩的加热线圈二启动加热，通过加热线圈二产生热量，反射面将热反射到产品需要预热的区域上，对产品需要预热的区域进行预热，保护气体出口二喷出保护气体，对产品的预热区域施加保护气氛，产品在辊轮上移动，预热区域移动至保护罩的下方；

步骤二、喷枪喷出粒子束，粒子束进入保护罩内，粒子束融化后在保护罩内由加热线圈一加热进行保温，保护罩的内壳体上的保护气体出口一喷出保护气体，对热喷涂的区域施加保护气氛；

步骤三、温度传感器一和湿度传感器分别感应保护罩内的温度和湿度，使保护罩内的温度和湿度维持在恒定范围内；

步骤四、温度传感器二感应预热罩内的温度，控制预热温度。