CN1655875A - 电弧喷枪头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电弧喷枪头，包括：一对连接于头部本体而面向前方，且引导插入其中的柔性线状喷涂材料的喷涂材料引导件；连接于所述头部本体，向所述喷涂材料的熔化区域喷射主气的主气喷嘴；所述头部本体上设有向熔化区域喷射辅气的辅气喷嘴；所述辅气喷嘴喷射的辅气方向相对于所述主气喷嘴喷射的主气方向倾斜，所述辅气向所述熔化区域喷射；所述喷涂材料的喷涂方向相对于喷射的主气方向倾斜。

Description

电弧喷枪头
技术领域
本发明涉及一种电弧喷枪头，尤其涉及一种倾斜地连接于长杆尖端的电弧喷枪头，在喷涂材料的熔化区域上喷射主气，并相对于主气的喷射方向倾斜地或基本上垂直于所述喷射方向喷射辅气，从而可以在难以喷涂的位置上喷涂。
背景技术
电弧喷枪已经得到使用，以便通过放电电弧熔化具有耐磨或其他性能的喷涂材料，将熔化的喷涂材料喷涂在作为沉积基体的金属表面上，增强金属的耐磨性和其他性能。这种电弧喷枪这样构成，即一对线状或棒状柔性喷涂材料在一对喷涂材料引导件的引导下，使喷涂材料的尖端在熔化区域内靠近，从而在两所述尖端之间产生电弧，通过电弧熔化喷涂材料，且将熔化的喷涂材料通过气体射流喷射在金属表面上进行沉积。所述电弧喷枪包括具有在长杆一端的头部的喷涂头，和在另一端的操作单元，且可以在其他熔化喷涂方法不可能喷涂的位置进行喷涂。
如图1至3所示，具有长杆的普通电弧喷枪，包括连接于电弧喷枪a的杆b一端(图1中的右端)的操作单元c，和连接于另一端的头部d。头部d包括一对连接于头部本体e前壁而向前突出的一对喷涂材料引导件f，和连接在喷涂材料引导件f之间而从所述前壁向前突出且向前喷射射流气体的喷嘴g，一对已经从操作单元c后部进入且由头部的输送机构经所述杆送入的线状喷涂材料m，插入对应的喷涂材料引导件中并从其尖端送出；所述喷涂材料通过未示出的加电电极供电，以便在喷涂材料的尖端之间放电，并由放电电弧熔化，然后通过喷射气体沉积在所需的金属表面上。
另一种具有长杆的普通电弧喷枪，如上述示例所述，包括互相对齐的杆和头部，如图4所示，头部h的喷嘴j连接于头部本体1，远离包括一对喷涂材料引导件k的表面(在图4的上侧)，熔化的喷涂材料沿所述杆的纵向喷涂，从而基本上垂直于所述头部的轴线进行沉积。
然而，在前一普通电弧喷枪中，来自喷嘴g的射流气体的喷射方向与杆b的轴向方向相同，例如，喷涂材料的射流方向相对于待喷涂表面倾斜而与之稍稍成一角度，即，在难以从外部喷涂的狭窄部位的工作表面，比如，轴向辐流式涡轮机叶轮的通道内部，喷涂材料不能适当地沉积在所述工作表面上。在后一普通电弧喷枪中，气体垂直于所述喷涂材料的输送方向施加，这样存在质量问题，比如熔化的喷涂材料颗粒的加速度较低，颗粒的尺寸不均匀，涂层与基体较低的粘结强度，颗粒间的结合较弱，涂层密度不足，以及高气孔率等。沉积在基体p上的喷涂材料涂层n可以在一侧较厚，如图5所示。
这些普通的电弧喷枪不得不以涂层的质量为代价在实际中用作内表面的喷涂方法，因此，需要一种改进的电弧喷枪。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种电弧喷枪头，即使在窄而深的工作表面上，该喷枪头也可以适当的喷射角度喷射熔化的喷涂材料进行沉积。
本发明的另一目的是提供一种电弧喷枪头，该喷枪头通过使喷涂材料的喷射方向相对于电弧喷枪长杆的轴线倾斜而以适当的角度喷射在工作表面上。
本发明的另一目的是提供一种电弧喷枪头，该喷枪头可以通过主气和辅气高速喷射熔化的喷涂材料，且可以通过调节辅气的压力调整喷射方向。
本发明提供了一种电弧喷枪头，包括：一对连接于头部本体而面向前方，且引导插入其中的柔性线状喷涂材料的喷涂材料引导件；连接于所述头部本体，向所述喷涂材料的熔化区域喷射主气的主气喷嘴；所述头部本体上设有向熔化区域喷射辅气的辅气喷嘴；所述辅气喷嘴喷射的辅气方向相对于所述主气喷嘴喷射的主气方向倾斜，所述辅气向所述熔化区域喷射；所述喷涂材料的喷涂方向相对于喷射的主气方向倾斜。
在所述电弧喷枪头部，所述头部本体可以连接于轴向延伸的电弧喷枪杆的尖端，而使主气的喷射方向相对于所述杆的轴线倾斜所需的角度。在所述电弧喷枪头中，所述的一对喷涂材料引导件，所述主气喷嘴和所述辅气喷嘴可以连接于所述头部本体的前壁，而向前突出，且至少所述的一对喷涂材料引导件可以相对于喷射的主气方向倾斜，而指向熔化区域。在这种情况下，所述辅气喷嘴可以位于基本上垂直于所述一对喷涂材料所在平面的平面内，并经过所述主气喷嘴的中心，由所述辅气喷嘴喷射的辅气方向可以指向所述熔化区域。
本发明提供了一种电弧喷枪头，包括：一对连接于头部本体而面向前方，且引导插入其中的柔性线状喷涂材料的喷涂材料引导件；连接于所述头部本体，且向所述喷涂材料的熔化区域喷射主气的主气喷嘴；至少一个连接于所述头部本体且喷射辅气的辅气喷嘴；连接于所述头部本体，且将来自所述辅气喷嘴的喷射的辅气导至所述熔化区域的气帽；所述喷涂材料的喷涂方向基本上与喷射的主气方向相同。
在所述电弧喷枪头部，头部本体可以连接于轴向延伸的电弧喷枪杆的端部，而使所述主气的喷射方向相对于所述杆的轴线倾斜所需的角度。所述电弧喷枪头还可包含连接于所述头部本体前端的盖子，且所述气帽可以安装在所述盖子的前端。在这种情况下，所述气帽可包括环形外板，与所述外板同心放置的环形内板，以及在所述外板和内板之间限定的气道，且所述气道的一端朝所述辅气喷嘴开口，所述气流通道的另一端在所述熔化区域周围开口。
而且，如上所述的电弧喷枪头，所述头部本体可包括输送机构，该机构具有一对将由所述喷涂材料引导件引导的喷涂材料夹持在两辊之间并送出的输送辊，和转动所述一对输送辊之一的马达。引导喷涂材料的导管可以连接于所述头部本体，所述引导管从所述头部本体后部从所述杆伸出。
附图说明
图1是具有长杆的普通喷枪示意图；
图2是普通电弧喷枪头尖端的放大示意图；
图3是图2中的电弧喷枪头的平面示意图；
图4是普通电弧喷枪另一示例的侧面示意图；
图5示出了当使用具有图4的所述头部的电弧喷枪进行喷涂处理时，喷涂材料的涂层状态；
图6是具有本发明的头部的电弧喷枪示意图；
图7是图6中的电弧喷枪的头部放大剖面图；
图8是沿图7中的线A-A作出的剖面图；
图9是本发明的所述头部的另一实施例的剖面图；
图10是沿图9中的线B-B作出的剖面图。
具体实施方式
现在将参照附图详细描述本发明的电弧喷枪头的实施例。
图6至8示出了具有所述实施例的头部10或10a的电弧喷枪1或1a。电弧喷枪1或1a包括握在人手中操作喷枪的操作单元2，连接于操作单元2的长杆3，以及连接于杆3的尖端的头部10或10a。操作单元2包括握在手中的手柄4，和比如开关的用于操作电弧喷枪的装置。用于向喷涂材料提供电压的电缆和气管从所述操作单元的后部进入所述操作单元中。头部10或10a的轴线O’-O’相对于所述杆的轴线O-O倾斜所需的角度θ。在这一实施例中，所述头部的倾斜角度θ约为35°，但根据待喷涂的物体形状，可以使用任何利于喷涂的角度，从而将所述杆和所述头部以倾斜角度固定。
实施例所述的头部10具有固定在杆3的头部本体11。所述头部本体包括前壁12，固定于前壁的支撑件13，以及固定在前壁12和支撑13的圆柱形壳体14。头部10还包括一对喷涂材料引导件21，它们位于头部本体11的前壁12上，使头部的轴线O’-O’在其之间，且通过已知的方法固定于前壁，位于轴线O’-O’上且通过已知方法固定于所述前壁的主气喷嘴31，位于基本上垂直于包括所述轴线和所述一对喷涂材料引导件的平面的平面内，且通过已知方法固定于前壁12的辅气喷嘴41。通孔22在每个喷涂材料引导件21的中心形成，柔性棒状或线状喷涂材料插入孔22中，并在孔22中引导。喷涂材料引导件21固定于所述前壁，而从前壁12向前突出(图7的左侧)。本实施例所述的喷涂材料引导件具有弯曲的尖端，且固定于所述前壁，而使所述孔的尖端面向图8所示的轴线O’-O’上的一点。喷涂材料引导件21的后端(图7和8的右端)固定于头部本体11的支撑件13。例如，所述后端与合成树脂，比如Teflon(商标)制成的导管24的尖端对准，但与所述尖端分开。导管24穿过杆3延伸入操作单元2。所述喷涂材料引导件可以是线性的而没有所示的弯曲尖端，且倾斜地固定在所述前壁上。在这一实施例中，主气喷嘴31的中心与头部10的轴线O’-O’对准，但也可以偏离所述轴线。而且在这种情况下，推荐所述主气喷嘴位于所述一对喷涂材料引导件之间。这样，在这种情况下，包括主气喷嘴的轴线和所述喷涂材料引导件的表面偏离所述轴线。如果合成树脂制成的喷涂材料引导件的导管24的外表面用耐热部件比如柔性管保护，则开口15可以在头部本体11的后部形成，通过开口15将导管从头部10导出，如虚线所示的导管24’。喷涂材料引导件21优选由耐热和电绝缘材料制成。然而，如果喷涂材料引导件由耐热的金属材料制成，它应当相对于所述头部本体电绝缘。
贯穿的喷嘴孔32在主气喷嘴31的中心形成。喷嘴孔32的尖端朝向轴线O’-O’，且将主气喷射在所述轴线上。供气管33经连接器34连接于主气喷嘴31后部。供气管33穿过杆3延伸入操作单元2，且连接于在操作单元内或外部的开/关阀(未示出)。贯穿的喷嘴孔42在辅气喷嘴41的中心形成。喷嘴孔42的尖端43朝所述头部轴线O’-O’上的一点开口，将所述辅气喷射在所述轴线上的所述点。这一点大体上为下文所述电弧放电熔融的喷涂材料区域的中心点。供气管44经连接器45连接于辅气喷嘴41的后部。供气管44穿过杆3延伸入操作单元2，连接于在操作单元内或外部的具有开/关功能的流量控制阀(未示出)。所述开/关阀和流速控制阀连接于未示出的气源。
输送线状喷涂材料的主输送机构位于操作单元2内，尽管未示出，但为更稳定地输送喷涂材料，还可以在头部10中设置辅助输送机构51，如图7和8所示。所述辅助输送机构具有一对输送辊52，53，在紧接每一喷涂材料引导件21的入口之前由支撑件13转动地支撑。一个输送辊52是驱动辊，由安装在支撑件13上的驱动马达55转动，另一个输送辊53是惰轮，朝输送辊52顶推。该对输送辊52，53将喷涂材料m保持在其之间，以预定的速度将喷涂材料输送至所述喷涂材料引导件。喷涂材料的输送机构可以仅设在操作单元2内，或者输送机构可以仅设在所述头部内，而操作单元2中没有输送机构。向每个喷涂材料施加电压的供电机构也设在所述头部内，但未示出，覆盖所述喷涂材料引导件、所述主气喷嘴和所述辅气喷嘴的盖子61连接于所述头部本体的前面(图7中的左侧)。盖子61在喷射喷涂材料的一侧具有开口62。
当使用包括如上所述构成的头部10的电弧喷枪1进行喷涂时，头部10指向待喷涂的基体表面，使所述电弧喷枪的杆基本上平行于所述基体表面的所述头部的辅气喷嘴基本上对准。然后，给所述一对喷涂材料m施加电压，以便在其尖端之间放电，通过电弧熔化喷涂材料，通过主气喷嘴31的主气沿轴线O-O喷射熔化的喷涂材料，且通过辅气喷嘴41的辅气沿所述喷嘴的喷射方向上(沿线X-X)喷射喷涂材料。这样，喷涂材料沉积在基本上垂直于所述线X-X的待沉积表面上。然后，通过相对于主气喷嘴的主气喷射量调节辅气喷嘴的辅气喷射量，喷涂材料相对于线X-X的喷射方向可以改变。喷涂材料通过来自主气喷嘴的喷射气体和来自辅气喷嘴的辅气喷射，从而提高熔化喷涂材料颗粒的速度，增加喷涂材料与基体即表面处理材料的粘结强度，增加了颗粒间的结合，且减小了涂层中的气孔率而增加了密度，从而可以形成具有较高的质量、耐蚀性和耐磨性的涂层。
如果线X-X相对于轴线O’-O’倾斜δ，那么线X-X相对于杆2的轴线O-O倾斜θ+δ，即使当喷涂材料利用长杆沉积在窄且深的表面上时，也可以形成均匀的喷涂层。
图9和10示出了本发明的电弧喷枪头的另一实施例，示为10a。头部本体11，喷涂材料引导件21，主气喷嘴31，辅助输送机构51具有与上述实施例相同的结构和功能，因此用相同的附图标记指示，且省略了其描述。当然，如上述实施例，喷涂材料引导件21可以从所述头部本体后部从所述头部本体导出，辅助输送机构51可以省略，或位于操作单元内的主输送机构可以省略，由设在所述头部内的辅助输送机构代替。
本实施例的电弧喷枪头10a具有一对连接于前壁12的辅气喷嘴41a，分别位于主气喷嘴31的上方和下方。所述辅气喷嘴没有如所示向前突出，而是喷嘴孔42a沿轴线O’-O’直向前开口。供气管44a经连接器45a连接于每个辅气喷嘴41a的后部。供气管44a穿过杆3延伸入操作单元2，且连接于设在操作单元内或外部的具有开/关功能的流速控制阀。所述开/关阀和流速控制阀连接于未示出的气源。
本实施例的电弧喷枪头10a包括连接于所述头部本体前端(图9的左侧)的盖子61a前端(图9中的左端)的气帽71a。气帽71a包括环形外板72a，与所述外板同心放置的环形内板73a，而在其之间形成气道74a。外板72a固定于盖子61a，该盖子61a与主气喷嘴31的轴线即在本实施例中所述头部的轴线O’-O’同心，内板73a通过多个分隔部件(未示出)固定于外板上。气道74a的内侧端75a是渐扩的(向辅气喷嘴扩展)，从而有效地引导来自辅气喷嘴的喷射气体。气道74a被分隔部元件分成用于上(图9)辅气喷嘴的通道和用于下辅气喷嘴的通道，从而从绕轴线O’-O’的径向两侧喷射在喷涂材料的熔化区域上。外板72a和内板73a优选由耐热材料制成。
当使用包括如上所述构成的头部10a的电弧喷枪1进行喷涂时，给所述一对喷涂材料m施加电压，以便在其尖端之间放电，通过电弧熔化喷涂材料，且通过主气喷嘴31的主气沿轴线O’-O’喷射熔化的喷涂材料，与上述实施例相同。然而，在本实施例中，从辅气喷嘴41a喷射的辅气通过气帽71a的作用基本上垂直于主气的喷射方向喷射。因此，在该实施例中，熔化的喷涂材料被吹离主气的喷射方向，但通过调节径向两个方向上的喷射量可以调节喷射材料的喷射角。喷涂材料由主气喷嘴的喷射气体和辅气喷嘴的喷射气体喷射，从而提高熔化的喷涂材料颗粒的速度，增加喷涂材料与基体即表面处理材料的粘结强度，增加了颗粒间的结合，且减小了涂层中的气孔率而增加了密度，从而可以形成具有较高的质量、耐蚀性和耐磨性的涂层。
技术优点
本发明具有下述优点。
(a)喷涂材料的喷射方向可以通过调节辅气喷嘴的辅气流速进行调节，从而可以在窄且深的部位喷涂。
(b)喷涂材料的颗粒可以较细，且通过在熔化的喷涂材料上喷射主气和辅气，喷涂材料可以高速喷射在作为待喷涂表面的基体表面上，从而可以实现喷涂材料的可靠沉积。
(c)可以提高喷涂材料和基体之间的粘结强度，从而增强颗粒间的结合。
(d)可以降低涂层中的气孔率，从而提高密度，改善涂层的性能。
(e)可以形成具有耐腐蚀性、耐磨性等的涂层。
虽然在上文中已经参照附图详细描述了本发明，但上述内容是处于解释说明的目的，而不旨在限制特征。应当理解，上述内容仅是示例性解释了优选实施例，在本发明的主旨范围内的所有修改和变化都受到保护。
2002年4月24日提交的日本专利申请No.2002-122575的全部公开内容，包括说明书，权利要求书，附图和摘要，在此通过而包含其全部内容。

Claims (11)

1.一种电弧喷枪头，包含：
一对连接于头部本体而面向前方、且引导插入其中的柔性线状喷涂材料的喷涂材料引导件；
连接于所述头部本体、向所述喷涂材料的熔化区域喷射主气的主气喷嘴；
所述头部本体上设有向熔化区域喷射辅气的辅气喷嘴；
所述辅气喷嘴喷射的辅气方向相对于所述主气喷嘴喷射主气的方向倾斜，所述辅气向所述熔化区域喷射；以及
所述喷涂材料的喷涂方向相对于喷射主气的方向倾斜。
2.如权利要求1所述的电弧喷枪头，其特征在于所述头部本体连接于轴向延伸的电弧喷枪杆的顶端，所述喷射主气的方向相对于所述杆的轴线倾斜所需的角度。
3.如权利要求1所述的电弧喷枪头，其特征在于所述一对喷涂材料引导件、所述主气喷嘴、和所述辅气喷嘴连接于所述头部本体的前壁，并向前突出，且至少所述一对喷涂材料引导件的出口相对于所述喷射主气的方向倾斜而指向所述熔化区域。
4.如权利要求3所述的电弧喷枪头，其特征在于所述辅气喷嘴设置在这样一个平面内，该平面基本上垂直于所述一对喷涂材料所在平面，且经过所述主气喷嘴的中心，且由所述辅气喷嘴喷射辅气的方向指向所述熔化区域。
5.如权利要求1至4任一所述的电弧喷枪头，其特征在于所述喷涂材料引导件、所述主气喷嘴、和所述辅气喷嘴覆盖有一个盖子，该盖子仅沿喷涂材料的喷涂方向开口。
6.一种电弧喷枪头，包括：
一对连接于头部本体而面向前方、且引导插入其中的柔性线状喷涂材料的喷涂材料引导件；
连接于所述头部本体、且向所述喷涂材料的熔化区域喷射主气的主气喷嘴；
至少一个连接于所述头部本体且喷射辅气的辅气喷嘴；
连接于所述头部本体、且将来自所述辅气喷嘴的喷射辅气导至所述熔化区域的气帽；以及
所述喷涂材料的喷涂方向基本上与喷射主气的方向相同。
7.如权利要求6所述的电弧喷枪头，其特征在于所述头部本体连接于轴向延伸的电弧喷枪杆的顶端，所述主气的喷射方向相对于所述杆的轴线倾斜所需的角度。
8.如权利要求6或7所述的电弧喷枪头，其特征在于还包含连接于所述头部本体前端的盖子，所述气帽安装在所述盖子的前端。
9.如权利要求8所述的电弧喷枪头，其特征在于所述气帽包括环形外板、与所述外板同心放置的环形内板、和在所述外板和内板之间形成的气道，且所述气道的一端朝所述辅气喷嘴开口，所述气道的另一端在所述熔化区域周围开口。
10.如权利要求1或6所述的电弧喷枪头，其特征在于所述头部本体包含输送机构，该输送机构具有一对输送辊将由所述喷涂材料引导件引导的喷涂材料保持在其之间并送出，以及输送机构还具有转动所述一对输送辊之一的马达。
11.如权利要求1或6所述的电弧喷枪头，其特征在于引导所述喷涂材料的导管连接于所述头部本体，所述导管从所述头部本体的后部从所述杆伸出。
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