CN1404925A - 等离子喷涂枪 - Google Patents

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Abstract

一种等离子喷涂枪属于焊接领域。主要包括：枪体、绝缘体、气体旋流环、分流器、阳极喷嘴、前压帽、阴极体、内压帽、绝缘套、外压帽，阳极喷嘴通过内压帽与枪体相连接，分流器通过紧配合固定在枪体内部，气体旋流环和绝缘体通过内压帽与枪体相连接，阴极体通过绝缘套、外压帽及绝缘体固定在枪体内部。本发明枪体采取一体化结构设计，保证了喷涂枪各部件的轴对中性及枪体结构紧凑美观，并结合分流和小孔截流设计，从结构上既提高了冷却水的流速，又保证了散热及冷却均匀性，大大提高了喷涂枪特别是阴阳极结构的寿命，设计多种喷嘴结构及特殊的送粉结构，可根据材料的性能，选用不同规格的亚音速或超音速喷嘴结构，选用内送粉或外送粉两种方式。

Description

等离子喷涂枪
技术领域
本发明涉及的是一种喷涂枪，特别是一种等离子喷涂枪，属于焊接技术领域。
背景技术
利用等离子喷涂技术在工件表面制备各种金属及陶瓷涂层，是一种已经普遍应用的工艺。现有喷枪的枪体均有多组件组成，或分为内枪体、外枪体，或分为前枪体、后枪体，并由绝缘体组成。经文献检索发现，申请人为：中国航天科技集团公司第七○一研究所，发明人：张嘉祥，  陈光荣，董永晖，申请号为：99244774.7，名称为：热喷涂超声速电弧等离子喷枪，涉及此种设备及工艺，其结构为：前电极为等截面管，后电极为实心的高熔点金属棒，前电极的后端与喷管对接，喷管的膨胀部分与送粉管固定在一起。在进气环上开有与半径夹角为10°至90°的进气孔，所形成电弧的电压降范围为100V至600V。本实用新型的喷枪可在三氧化二铝、氧化锆、碳化钨等高熔点材料上喷涂。该发明枪体阴阳极结构复杂，造成对中性、冷却散热效果差，造成喷涂枪寿命较短，该喷枪属于超音速喷枪，且采用外送粉方式，功能较少，即不能同时实现亚音速和超音速两种功能，不能同时兼备内送粉及外送粉方式，从而限制了喷涂枪的工业应用范围。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供了一种多功效长寿命的等离子喷涂枪，使其克服了传统枪体因多组件组成而造成的冷却效果、密封性差，从而严重地影响喷枪特别是阴阳极的使用寿命等的不合理性，该枪体采取一体化结构设计，保证了喷涂枪各部件的轴对中性及枪体结构紧凑美观，同时结合分流和小孔截流的设计，从结构设计上既提高了冷却水的流速，又保证了散热及冷却均匀性，大大提高了喷涂枪特别是阴阳极结构的寿命。本发明是通过以下技术方案来实现的，主要包括：枪体、绝缘体、气体旋流环、分流器、阳极喷嘴、前压帽、阴极体、内压帽、绝缘套、外压帽，其连接方式为：阳极喷嘴通过内压帽与枪体相连接，分流器通过紧配合固定在枪体内部，气体旋流环和绝缘体通过内压帽与枪体相连接，阴极体通过绝缘套、外压帽及绝缘体固定在枪体内部。
枪体为一体化结构，气路结构、送粉结构及冷却结构设在枪体内部，枪体后部设有离子气入口、送粉气入口及进水电缆入口，阴极体后部设有出水电缆出口，枪体与阳极喷嘴同属一阳极，阴极体通过绝缘体和绝缘套与枪体绝缘。
气体旋流环既可是三孔旋流+前向混合进气结构，也可以是三孔直流+前向混合进气结构，还可以是三孔旋流进气结构。
根据工程应用的需要和不同材料的性能，该喷涂枪既提供了不同直径和不同型线的多种规格的亚音速阳极喷嘴，又配置了用于制备高性能涂层的超音速阳极喷嘴(Laval喷嘴)，亚音速喷嘴的出口截面结构为等截面结构，其喉部直径分别为4mm、5mm、6mm；超音速喷嘴喉部直径均为4mm，其出口截面结构为锥形的Laval(拉伐尔)结构，适合于各种金属及陶瓷材料的亚音速及超音速喷涂。
根据喷涂粉末的种类及性能的不同，该喷涂枪设计特殊的送粉结构，送粉结构有内送粉及外送粉两种方式，内送粉结构包括：内送粉气入口、送粉通道、内送粉孔，内送粉气口位于枪体前部，送粉通道位于枪体内部，内送粉孔出口位于超音速阳极喷嘴的扩张段或亚音速喷嘴的等截面段，并与送粉通道末端相通。内送粉方式是利用送粉气通过枪体内部及阳极喷嘴的内送粉孔将粉末送入超音速喷嘴的扩张段内或亚音速喷嘴的等截面管内的等离子射流内，既能明显地降低喷涂功率，又能减弱边界效应，显著地提高涂层质量。
外送粉方式是利用送粉气通过送粉孔将粉末送入阳极喷嘴出口处的等离子射流内。外送粉结构包括：送粉螺孔、外送粉孔，外送粉结构设在前压帽内部，并通过送粉螺孔与送粉器的送粉管相接，外送粉孔进粉入口与送粉螺孔的末端相通，外送粉孔粉末出口位于前压帽等截面内孔段。
工作时，接通水电缆开关，将循环水压力调整至规定压力，使水通过枪体的水电缆入口处、枪体内部水路、分流器，到达阳极喷嘴的冷却槽内，冷却阳极喷嘴，而后经过枪体内的出水管路，再由绝缘体、阴极体，冷却阴极体，而后通过出水电缆接口及出水电缆到达冷却水箱内，完成冷却水对喷涂枪的冷却。打开主离子气(氩气或氮气)开关，调整主离子气的压力和流量至规定参数，主离子气经过枪体的离子气入口，经过枪体、绝缘体、气体旋流环到达阳极喷嘴的收缩段内，经过阳极喷嘴的喉部和扩张段(或等截面段)，流出喷涂枪。打开起动电源，主离子气在阳极喷嘴和阴极体之间发生电离，完成引弧过程，等离子射流经过阳极喷嘴内部射出喷涂枪。调整主离子气(氩气或氮气)和辅离子气(氢气)压力和流量、电源的电流和电压至规定参数，调整送粉气(氮气)的压力和流量并将粉末由送粉气经过枪体的送粉气入口、枪体及阳极喷嘴的送粉孔道到达扩张段内(或等截面段内)，与经等离子射流的加热加速到达工作的表面并形成涂层，完成等离子喷涂的整个过程。
本发明具有实质性特点和显著进步，枪体采取一体化结构设计，保证了喷涂枪各部件的轴对中性及枪体结构紧凑美观，同时结合通过分流和小孔截流设计，既提高了冷却水的流速，又保证了散热及冷却均匀性，大大提高了喷涂枪特别是阴阳极结构的寿命，设计多种规格的亚音速及超音速阳极喷嘴，适合于各种金属及陶瓷材料的亚音速及超音速喷涂，设计特殊的送粉结构，可根据不同喷涂材料的性能，选用内送粉或外送粉两种方式。与现有等离子喷涂枪相比，既扩大了喷涂的范围，显著地降低了喷涂功率，又能制备性能优异的涂层。
附图说明
图1本发明结构示意图
具体实施方式
如图1所示，本发明主要包括：枪体1、绝缘体2、气体旋流环3、分流器4、喷嘴5、前压帽6、阴极体7、内压帽8、绝缘套9、外压帽10，其连接方式为：阳极喷嘴5通过内压帽6与枪体1相连接，分流器4通过紧配合固定在枪体1内部，气体旋流环3和绝缘体2通过内压帽8与枪体相连接，阴极体7通过绝缘套9和外压帽10及绝缘体2固定在枪体1内部。
枪体1后部设有送粉气入口11、进水电缆接口12及离子气入口13，阴极体后部设有出水电缆接口14。
枪体1与阳极喷嘴5同属一阳极，阴极体7通过绝缘体2和绝缘套9与枪体1绝缘，枪体1为一体化结构，气路结构15、送粉结构16及冷却结构17设在枪体1内部。
气体旋流环3是三孔旋流+前向混合进气结构，或是三孔直流+前向混合进气结构，或是三孔旋流进气结构。
阳极喷嘴5为亚音速喷嘴或超音速喷嘴，亚音速喷嘴的出口截面结构为等截面结构，其喉部直径分别为4mm、5mm、6mm，超音速喷嘴喉部直径均为4mm，其出口截面结构为锥形的Laval(拉伐尔)结构。
送粉结构16有内送粉结构18及外送粉结构19两种，内送粉结构18包括：内送粉气入口11、送粉通道20、内送粉孔21，其连接方式为：内送粉气入口11位于枪体后部，送粉孔21与送粉通道20相连通，送粉孔21出口位于超音速阳极喷嘴5的扩张段或亚音速喷嘴5的等截面段。
外送粉结构19包括：送粉螺孔22、外送粉孔23，外送粉结构19设在前压帽6内部，并通过送粉螺孔22与送粉器的送粉管相接，外送粉孔23进粉入口与送粉螺孔22的末端相通，外送粉孔23粉末出口位于前压帽6等截面内孔段。

Claims (8)

1、一种等离子喷涂枪，主要包括：枪体(1)、绝缘体(2)、气体旋流环(3)、分流器(4)、喷嘴(5)、前压帽(6)、阴极体(7)、内压帽(8)、绝缘套(9)、外压帽(10)，其特征在于连接方式为：阳极喷嘴(5)通过内压帽(6)与枪体(1)相连接，分流器(4)通过紧配合固定在枪体(1)内部，气体旋流环(3)和绝缘体(2)通过内压帽(8)与枪体相连接，阴极体(7)通过绝缘套(9)和外压帽(10)及绝缘体(2)固定在枪体(1)内部。
2、根据权利要求1所述的这种等离子喷涂枪，其特征是枪体(1)后部设有送粉气入口(11)、进水电缆接口(12)及离子气入口(13)，阴极体后部设有出水电缆接口(14)。
3、根据权利要求1所述的这种等离子喷涂枪，其特征是枪体(1)与阳极喷嘴(5)同属一阳极，阴极体(7)通过绝缘体(2)和绝缘套(9)与枪体(1)绝缘。
4、根据权利要求1所述的这种等离子喷涂枪，其特征是枪体(1)为一体化结构，气路结构(15)、送粉结构(16)及冷却结构(17)设在枪体(1)内部。
5、根据权利要求4所述的这种等离子喷涂枪，其特征是送粉结构(16)为内送粉结构(18)，内送粉结构(18)包括：内送粉气入口(11)、送粉通道(20)、内送粉孔(21)，其连接方式为：内送粉气入口(11)位于枪体后部，内送粉孔(21)与送粉通道(20)相连通，内送粉孔(21)出口位于超音速阳极喷嘴(5)的扩张段或亚音速喷嘴(5)的等截面段。
6、根据权利要求4所述的这种等离子喷涂枪，其特征是送粉结构(16)为外送粉结构(19)，外送粉结构(19)包括：送粉螺孔(22)、外送粉孔(23)，外送粉结构(19)设在前压帽(6)内部，并通过送粉螺孔(22)与送粉器的送粉管相接，外送粉孔(23)进粉入口与送粉螺孔(22)的末端相通，外送粉孔(23)粉末出口位于前压帽(6)等截面内孔段。
7、根据权利要求1所述的这种等离子喷涂枪，其特征是气体旋流环(3)是三孔旋流+前向混合进气结构，或是三孔直流+前向混合进气结构，或是三孔旋流进气结构。
8、根据权利要求1所述的这种等离子喷涂枪，其特征是阳极喷嘴(5)为亚音速喷嘴或超音速喷嘴，亚音速喷嘴的出口截面结构为等截面结构，其喉部直径分别为4mm、5mm、6mm，超音速喷嘴喉部直径均为4mm，其出口截面结构为锥形的拉伐尔结构。
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