CN2296241Y - 超音速电弧喷涂装置 - Google Patents

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王汉功
杨辉
苏勋家
刘学元
郭晓华
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Xi'an Ying Ying Polytron Technologies Inc
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Abstract

本实用新型涉及一种超音速电弧喷涂装置,具有控制电源、送丝机构、压缩空气供给装置和喷枪,喷枪的主体为一拉瓦尔喷管,其腔体上开有两个可使导电管嘴斜穿入的通道,金属丝从中穿过,做为自耗性电极,高压空气流通过空气入口送入拉瓦尔喷管。同现有技术相比,装置结构简单,操作安全,所喷涂的涂层致密,结合牢固,可提高生产率,降低热耗和装置成本,具有十分可观的经济效益、社会效益和应用前景,值得大力推广。

Description

超音速电弧喷涂装置
本实用新型属于喷射装置技术领域，涉及一种超音速电弧喷涂装置。
在本实用新型以前的现有技术中，主要用于工件或基材表面的喷涂技术大致可分为四类：1.以利用感应放电、摩擦放电或电弧放电为特征的静电喷涂技术；2.以各种不同方式进行两种以上多物质的喷射为特征的喷涂技术；3.以利用火焰燃烧或自耗性电极电弧加热被喷射物质为特征的热喷射技术；4.以利用超声波振动或超音速气流或冲击式爆炸等特殊方法为特征的喷涂技术。在热喷涂技术领域中，目前最广泛采用的是电弧喷涂技术。这种技术是将两根彼此绝缘的被喷涂金属丝作自耗性电极，利用其端部产生的电弧作热源来熔化金属，用压缩气流将熔化的金属雾化后喷射到工件表面。这种方法的温度高，热能利用率高，但被喷射物体与工件表面的结合强度差。超音速火焰喷涂技术是近年来发展的较新技术。它是利用乙炔气和氧气在配气室混合燃烧后，在高温火焰中将被喷粉末送入一截面积远远小于燃烧室的狭长通道，以达到超音速喷射粉末至工件表面之目的。其工作原理如图1所示。这种方法所需要的温度相对较低，被喷射物与工件表面的结合强度高。但是这类装置结构复杂，管道多，实施难度大，成本造价高，操作不安全，稍有疏漏便可造成事故。
针对上述现有技术状况和不足之处，本实用新型的目的在于：提供一种兼有电弧喷涂和超音速气流方法双重优点的实用装置，并使其结构简单、热效率高、喷涂成本低、生产效率高、操作安全。
现将本实用新型技术解决方案叙述如下：
在热喷涂技术领域中，最关心的问题是涂层的粗糙度和结合强度，它取决于雾化后的微粒粗细和速度，而决定这两者的关键因素就是喷涂的方法和喷枪的结构设计。本实用新型采用的喷涂方法是在电弧产生点的后方由空气喷口喷射出的高速压缩空气流，在拉瓦尔喷管的作用下，使熔化的金属脱离，并雾化成微粒，形成超音速的粒子流，喷射到经过预处理的基材表面，淬冷后形成涂层。本实用新型由控制电源、送丝机构、压缩空气供给装置和喷枪组成，其特征在于：喷枪的主体为一拉瓦尔喷管，喷管的出口为扩张形喷口，中间为一截面积狭小的喉部段，喉部段后面为一截面积陡然增大的腔体；腔体上开有两个可使导电管嘴斜穿入的通道，既作喷料又作导电体的金属丝从导电管嘴中穿过，且在喷管的喉部段会集，形成两电极；两电极间的距离以2毫米为佳；两电极间的夹角为30°～90°；导电块设置在导电管嘴的尾端；压缩空气通过空气入口送入拉瓦尔喷管。
下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
图1：现有超音速火焰喷涂原理示意图
图2：本实用新型超音速电弧喷涂装置框图
图3：本实用新型超音速喷枪结构示意图
图1中，由控制柜(1)控制氧气瓶(2)、燃气瓶(3)、粉气瓶(4)(干粉中需要保护性惰性气体)，将其送入喷涂装置的配气室(5)中；配气室(5)与喷涂装置的外壳体(6)之间，具有可使循环冷却水流动的空间(7)和冷却水的进出口(8)；氧气和燃气在配气室混合燃烧后，产生高压气体，将干粉送入截面积远远小于配气室的狭长通道(9)，使粒子流的速度加快，达到超音速，喷射至基材表面。
图2、图3是本实用新型的最佳实施例。控制电源(10)同时接送丝机构(11)、喷枪(12)和电磁阀开关(13)，并根据工作情况实施控制。其工作过程是这样的：启动压缩空气供给装置(14)，打开电磁阀(13)，使高压空气流从空气入口(19)进入拉瓦而喷管腔体(20)并在喉部段形成强大的超音速气流，3～5秒后，送丝机构(11)将金属丝送至喷枪(12)中的预定位置，接通控制电源(10)，使导电块(16)带电，从而使穿在导电管嘴(17)中的金属丝(18)导电，在拉瓦尔喷管的喉部段放电产生电弧，使电弧所熔化的金属形成雾状被喷出扩张形喷口(21)直至基材表面，随着喷射的不断进行，金属丝不断地消耗，送丝机构(11)则按一定的速率送丝，以保证两电极间的距离始终在2毫米左右。工作时的电弧电压为25～50伏，电弧电流为40～500安，雾化气流压力为2～20兆帕，喷涂距离为50～400毫米，所需丝材直径为1～3毫米。
本实用新型同现有技术相比，可使电弧熔化的金属雾化成度好，颗粒细小，可获得致密性好，表面光滑的涂层，同时因颗粒的飞行速度可达超音速，使得微小颗粒与工件表面的结合牢固性远远高于其它现有技术，因而可获得结合力很强的涂层。本实用新型仅采用了简单的技术手段便大大提高了涂层的质量，提高了生产率，降低了热耗和装置成本，并使操作更加安全。具有十分可观的应用前景，值得大力推广。

Claims (3)

1、一种超音速电弧喷涂装置，具有控制电源、送丝机构、压缩空气供给装置和喷枪，其特征在于：
a、喷枪的主体为一拉瓦尔喷管，喷管的出口为扩张形喷口，中间为一截面积狭小的喉部段，喉部段后面为一截面积陡然增大的腔体；
b、拉瓦尔喷管的腔体上开有两个可使导电管嘴斜穿入的通道，既作喷料又作导电体的金属丝从导电管嘴中穿过，且在喷管的喉部段会集，形成两电极；导电块设置在导电管嘴的尾端；
c、高压空气流通过入口送入拉瓦尔喷管。
2、根据权利要求1所述的一种超音速电弧喷涂装置，其特征在于：在喉部段形成电弧的两电极间的距离以2毫米为佳；两电极间的夹角为30°～90°。
3、根据权利要求1所述的一种超音速电弧喷涂装置，其特征在于：装置工作时的电弧电压为25～50伏，电弧电流为40～500安，雾化气流压力为2～20兆帕，喷涂距离为50～400毫米，所需丝材直径为1～3毫米。
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