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内送粉等离子喷涂枪的设计

黄明浩  
【摘要】:热等离子体喷涂技术是现代表面工程的重要手段之一。由于热等离子炬的高温与高速特性,采用热等离子体喷涂可以获得质量较高的涂层。传统的等离子喷涂基本上采用外送粉,存在着能量消耗大、粉末沉积效率低等缺点,针对这种情况,本文开发设计了一套新型的等离子喷涂枪,该枪采用内送粉方式,粉末被直接送到喷嘴内部,得到快速加热并熔化,在等离子流的作用下喷涂到基体表面。在电源消耗40kW下可喷涂金属和陶瓷材料,喷涂效率高。该枪由于内部送粉,大大提高了喷枪的热效率,同时也提高了粉末的沉积率。 本文主要介绍了内送粉喷枪的设计,模拟了外送粉、内送粉以及中心送粉对于喷枪性能的影响,得出内送粉喷枪性能好又较容易设计实现;研究了圆柱形喷嘴、收敛一扩张孔型喷嘴、Laval喷嘴、钟形喷嘴以及阶梯形喷嘴对于喷枪的不同影响作用,总结出阶梯喷嘴具有设计和制造简单,结构和性能都比较适合于内送粉喷枪的特点;设计了一种新型的钨极座结构,改变了一般钨极座的钎焊结构。这种钨极座结构可以灵活调整钨极的位置,当钨极前端烧损时,只需要拆下钨极,重新打磨钨极形状就可以使用,提高了钨极的利用率。 通过对内送粉喷枪的模拟,可以得出内送粉喷枪的优点:内送粉喷枪飞粉率较低,节约材料,既可以喷涂普通材料,更适合喷涂贵重材料和稀有材料;内送粉的热焓值也很高,所以其热效率也很高,用小功率的内送粉就可以达到大功率外送粉的喷涂效果既节省了材料,也节省了能源;从熔化率来看,内送粉也高于外送粉,所以内送粉涂层冶金结合粒子的百分比高于外送粉涂层冶金结合粒子的百分比,内送粉涂层的强度和硬度都强于外送粉。


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