專利名稱：超音速電弧噴涂裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于噴射裝置技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種超音速電弧噴涂裝置。
在本實(shí)用新型以前的現(xiàn)有技術(shù)中，主要用于工件或基材表面的噴涂技術(shù)大致可分為四類1.以利用感應(yīng)放電、摩擦放電或電弧放電為特征的靜電噴涂技術(shù)；2.以各種不同方式進(jìn)行兩種以上多物質(zhì)的噴射為特征的噴涂技術(shù)；3.以利用火焰燃燒或自耗性電極電弧加熱被噴射物質(zhì)為特征的熱噴射技術(shù)；4.以利用超聲波振動(dòng)或超音速氣流或沖擊式爆炸等特殊方法為特征的噴涂技術(shù)。在熱噴涂技術(shù)領(lǐng)域中，目前最廣泛采用的是電弧噴涂技術(shù)。這種技術(shù)是將兩根彼此絕緣的被噴涂金屬絲作自耗性電極，利用其端部產(chǎn)生的電弧作熱源來熔化金屬，用壓縮氣流將熔化的金屬霧化后噴射到工件表面。這種方法的溫度高，熱能利用率高，但被噴射物體與工件表面的結(jié)合強(qiáng)度差。超音速火焰噴涂技術(shù)是近年來發(fā)展的較新技術(shù)。它是利用乙炔氣和氧氣在配氣室混合燃燒后，在高溫火焰中將被噴粉末送入一截面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于燃燒室的狹長通道，以達(dá)到超音速噴射粉末至工件表面之目的。其工作原理如


圖1所示。這種方法所需要的溫度相對(duì)較低，被噴射物與工件表面的結(jié)合強(qiáng)度高。但是這類裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，管道多，實(shí)施難度大，成本造價(jià)高，操作不安全，稍有疏漏便可造成事故。
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)狀況和不足之處，本實(shí)用新型的目的在于提供一種兼有電弧噴涂和超音速氣流方法雙重優(yōu)點(diǎn)的實(shí)用裝置，并使其結(jié)構(gòu)簡單、熱效率高、噴涂成本低、生產(chǎn)效率高、操作安全。
現(xiàn)將本實(shí)用新型技術(shù)解決方案敘述如下在熱噴涂技術(shù)領(lǐng)域中，最關(guān)心的問題是涂層的粗糙度和結(jié)合強(qiáng)度，它取決于霧化后的微粒粗細(xì)和速度，而決定這兩者的關(guān)鍵因素就是噴涂的方法和噴槍的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本實(shí)用新型采用的噴涂方法是在電弧產(chǎn)生點(diǎn)的后方由空氣噴口噴射出的高速壓縮空氣流，在拉瓦爾噴管的作用下，使熔化的金屬脫離，并霧化成微粒，形成超音速的粒子流，噴射到經(jīng)過預(yù)處理的基材表面，淬冷后形成涂層。本實(shí)用新型由控制電源、送絲機(jī)構(gòu)、壓縮空氣供給裝置和噴槍組成，其特征在于噴槍的主體為一拉瓦爾噴管，噴管的出口為擴(kuò)張形噴口，中間為一截面積狹小的喉部段，喉部段后面為一截面積陡然增大的腔體；腔體上開有兩個(gè)可使導(dǎo)電管嘴斜穿入的通道，既作噴料又作導(dǎo)電體的金屬絲從導(dǎo)電管嘴中穿過，且在噴管的喉部段會(huì)集，形成兩電極；兩電極間的距離以2毫米為佳；兩電極間的夾角為30°～90°；導(dǎo)電塊設(shè)置在導(dǎo)電管嘴的尾端；壓縮空氣通過空氣入口送入拉瓦爾噴管。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明
圖1現(xiàn)有超音速火焰噴涂原理示意圖圖2本實(shí)用新型超音速電弧噴涂裝置框圖圖3本實(shí)用新型超音速噴槍結(jié)構(gòu)示意圖
圖1中，由控制柜(1)控制氧氣瓶(2)、燃?xì)馄?3)、粉氣瓶(4)(干粉中需要保護(hù)性惰性氣體)，將其送入噴涂裝置的配氣室(5)中；配氣室(5)與噴涂裝置的外殼體(6)之間，具有可使循環(huán)冷卻水流動(dòng)的空間(7)和冷卻水的進(jìn)出口(8)；氧氣和燃?xì)庠谂錃馐一旌先紵?，產(chǎn)生高壓氣體，將干粉送入截面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于配氣室的狹長通道(9)，使粒子流的速度加快，達(dá)到超音速，噴射至基材表面。
圖2、圖3是本實(shí)用新型的最佳實(shí)施例。控制電源(10)同時(shí)接送絲機(jī)構(gòu)(11)、噴槍(12)和電磁閥開關(guān)(13)，并根據(jù)工作情況實(shí)施控制。其工作過程是這樣的啟動(dòng)壓縮空氣供給裝置(14)，打開電磁閥(13)，使高壓空氣流從空氣入口(19)進(jìn)入拉瓦而噴管腔體(20)并在喉部段形成強(qiáng)大的超音速氣流，3～5秒后，送絲機(jī)構(gòu)(11)將金屬絲送至噴槍(12)中的預(yù)定位置，接通控制電源(10)，使導(dǎo)電塊(16)帶電，從而使穿在導(dǎo)電管嘴(17)中的金屬絲(18)導(dǎo)電，在拉瓦爾噴管的喉部段放電產(chǎn)生電弧，使電弧所熔化的金屬形成霧狀被噴出擴(kuò)張形噴口(21)直至基材表面，隨著噴射的不斷進(jìn)行，金屬絲不斷地消耗，送絲機(jī)構(gòu)(11)則按一定的速率送絲，以保證兩電極間的距離始終在2毫米左右。工作時(shí)的電弧電壓為25～50伏，電弧電流為40～500安，霧化氣流壓力為2～20兆帕，噴涂距離為50～400毫米，所需絲材直徑為1～3毫米。
本實(shí)用新型同現(xiàn)有技術(shù)相比，可使電弧熔化的金屬霧化成度好，顆粒細(xì)小，可獲得致密性好，表面光滑的涂層，同時(shí)因顆粒的飛行速度可達(dá)超音速，使得微小顆粒與工件表面的結(jié)合牢固性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它現(xiàn)有技術(shù)，因而可獲得結(jié)合力很強(qiáng)的涂層。本實(shí)用新型僅采用了簡單的技術(shù)手段便大大提高了涂層的質(zhì)量，提高了生產(chǎn)率，降低了熱耗和裝置成本，并使操作更加安全。具有十分可觀的應(yīng)用前景，值得大力推廣。
權(quán)利要求1.一種超音速電弧噴涂裝置，具有控制電源、送絲機(jī)構(gòu)、壓縮空氣供給裝置和噴槍，其特征在于a、噴槍的主體為一拉瓦爾噴管，噴管的出口為擴(kuò)張形噴口，中間為一截面積狹小的喉部段，喉部段后面為一截面積陡然增大的腔體；b、拉瓦爾噴管的腔體上開有兩個(gè)可使導(dǎo)電管嘴斜穿入的通道，既作噴料又作導(dǎo)電體的金屬絲從導(dǎo)電管嘴中穿過，且在噴管的喉部段會(huì)集，形成兩電極；導(dǎo)電塊設(shè)置在導(dǎo)電管嘴的尾端；c、高壓空氣流通過入口送入拉瓦爾噴管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超音速電弧噴涂裝置，其特征在于在喉部段形成電弧的兩電極間的距離以2毫米為佳；兩電極間的夾角為30°～90°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超音速電弧噴涂裝置，其特征在于裝置工作時(shí)的電弧電壓為25～50伏，電弧電流為40～500安，霧化氣流壓力為2～20兆帕，噴涂距離為50～400毫米，所需絲材直徑為1～3毫米。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種超音速電弧噴涂裝置,具有控制電源、送絲機(jī)構(gòu)、壓縮空氣供給裝置和噴槍,噴槍的主體為一拉瓦爾噴管,其腔體上開有兩個(gè)可使導(dǎo)電管嘴斜穿入的通道,金屬絲從中穿過,做為自耗性電極,高壓空氣流通過空氣入口送入拉瓦爾噴管。同現(xiàn)有技術(shù)相比,裝置結(jié)構(gòu)簡單,操作安全,所噴涂的涂層致密,結(jié)合牢固,可提高生產(chǎn)率,降低熱耗和裝置成本,具有十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和應(yīng)用前景,值得大力推廣。
文檔編號(hào)B05B5/06GK2296241SQ9720836
公開日1998年11月4日 申請(qǐng)日期1997年3月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月24日
發(fā)明者王漢功, 楊輝, 蘇勛家, 劉學(xué)元, 郭曉華 申請(qǐng)人:中國人民解放軍第二炮兵工程學(xué)院維修工程研究所