超音速冲击喷涂设备.pdf

本发明涉及一种用于在零件表面喷涂金属或陶瓷材料的超音速冲击喷涂设备。
    超音速冲击喷涂设备是利用氧和乙炔或丙烷等可燃烧气体的混合气，点火爆燃产生的高温高超音速冲击气流，将所喷涂的粉料加热、熔化或接近熔化，并以高超音速喷涂到零件表面，从而形成所需要的涂层。据美国联合碳化物公司（UNION    CARBIDE    CORP）生产的爆炸喷涂设备（D.GUN）其操作控制均为手动，喷枪的气通路为直通式，喷枪固定不动。由于喷涂时流量波动较大，四种气体流量的波动会使燃气特性产生波动，又由于喷枪的气通路为直通式，所以各种气体在喷枪内不能充分混合，枪体固定喷涂面积有限，从而直接影响了涂层的质量和喷涂工艺的稳定性。

    本发明的目的是，提高喷涂涂层的质量和喷涂工艺的稳定性，扩大喷涂零件的适用范围。

    本发明的技术解决方案是，利用计算机控制燃料气体、助燃气体、隔绝保护气体和送粉气体进气阀门的开启和关闭气体流量的大小及喷枪在X、Y、Z三个座标方向的移动距离和速度，并且控制气流以间歇脉冲方式进入喷枪，间歇点火、爆燃。各种气体与粉末从阀门进入喷枪后经过一个曲回的弯曲通路，将各种气体充分混合送入爆燃室。

    本发明地优点是，由于采用了计算机全自动控制，各种气体、粉末及点火爆燃均为间歇脉冲方式进行，气体与粉末经过一个曲回的通路进行均匀充分的混合，使得粉末能够得到充分的加热熔化提高了涂层的质量。喷枪在X、Y、Z标方向的移动，增加了被喷涂零件的适用范围。

    图1总体方框图。

    图2喷枪主体示意图。

    图3送粉机构。

    图4爆燃室示意图。

    计算机（1）经接口板（2）直接控制步进电机（3）、（4）、（5）和调速电机（6）、（7），使得喷枪沿X、Y、Z三个座标方向移动，并使工件可沿两轴转动，使计算机（1）还控制氧气气体、流量控制盒（8）、氮气气体流量控制盒（9）、乙炔流量控制（10）、送粉末气体流量控制盒（11）、点火继电器（12）及凸轮机构电机继电器（13）。喷枪内包括喷枪主体（17）、送粉机构（22）、爆燃室（23）、枪管（25）和凸轮系统（19）五部分。喷枪主体（17）内包含气体阀门（14）、（15）、（16），曲回管路（18），当计算机控制电机（21）经变速后，使凸轮机构转动，打开氧气阀门（15）和乙炔阀门（16），氧气和乙炔经曲回管路（18）、经接管（26）进入爆燃室（23）的内管（27）。此时，凸轮机构的相应凸轮又将送粉机构（22）的阀门（29）顶开，使氮气带着粉末经喷粉口（30）及喷粉阀门（31）进入爆燃室（23）的内管（27），达到标定量后，凸轮机构使阀门杆后退关闭，氧气和粉末停止进入爆燃室。同时，阀门杆（15）和（16）关闭，停止氧气和以炔的供给。此时，火花发生器（24）接通，火花塞（20）点火，爆燃室内炔和样的混合气发生爆燃，将粉末熔融后从喷枪（25）的枪口（28）喷出，涂于零件表面。火花发生器是脉冲式点火，氧气、乙炔、氮粉均以间歇脉冲形式进入爆燃室。

    本发明以每秒钟4或6次的喷涂，频率进行零件表面的喷涂而被融熔的粉末则以500～860米/秒的速度从枪口喷出。喷枪的最大移动距离：X方向1.5米、Y方向0.2米、Z方向0.5米。喷枪的移动速度：X方向300～1000毫米/分、Y方向30～300毫米/分、Z方向30～300毫米/分。本发明能喷涂多种粉末（如碳化物）、氧化物、合金等，在设备发生故障时能自动应急停车。