一种具有偏角喷涂功能的内孔等离子喷涂装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种具有偏角喷涂功能的内孔等离子喷涂装置，包括：偏转阳极喷嘴，其固定连接在喷枪体的前端，所述偏转阳极喷嘴的内部具有喷嘴孔道；其中，所述喷枪体具有圆柱形内置容纳腔，所述喷嘴孔道的轴线与所述喷枪体的轴线具有夹角；偏转阴极，其设置在所述喷枪体内，并且所述偏转阴极的一端固定连接在喷枪体上，另一端伸入所述喷嘴孔道的入口端内；其中，所述偏转阴极伸入所述喷嘴孔道内的一端与所述喷嘴孔道同轴，并且所述偏转阴极与所述偏转阳极喷嘴的内壁之间具有间隙。本发明专利技术提供的具有偏角喷涂功能的内孔等离子喷涂装置，实现了等离子射流从产生初始的下扎，并能同时保证喷枪紧贴内孔件侧壁，有效增大了受限空间内的喷涂距离。

【技术实现步骤摘要】
一种具有偏角喷涂功能的内孔等离子喷涂装置
本专利技术属于内孔等离子喷涂
，特别涉及一种具有偏角喷涂功能的内孔等离子喷涂装置。
技术介绍
内孔等离子喷涂技术是对内孔类零部件的内壁实施等离子喷涂层的工艺。具体来讲，它是将专用内孔等离子喷枪沿平行于内孔轴线方向伸进内孔件中，并使产生的等离子束流与喷枪/内壁成90-135°夹角，进而在零件内壁制备改性强化层的一种表面工程技术。这些内孔件可以包括内燃机车缸体、燃气轮机壳体和换热器管等。对于等离子喷涂技术，为使粉末能够在等离子射流中充分的熔化和加速，金属基和陶瓷基粉体的最小喷涂距离一般至少分别为90mm和80mm。而对于很多在役的小内孔件(内径往往不超过110mm)，在去除内孔喷枪的径向厚度后，其喷涂距离一般小于55-65mm。因而，粉体熔化程度和撞击速度欠佳，涂层质量很难保证。此外，等离子射流沿其轴线方向温度梯度较陡。在射流的中高温区域处，轴向位置每移动1mm，温差约有400-500℃。因此，过近的喷涂距离会加剧等离子射流对内壁的热影响，易使涂层热致残余应力过大进而发生开裂或剥落，过高的热输入也会使工件发生严重的热变形。综上，受限空间环境下内孔喷涂距离是该技术的一项关键参数，该值的大小稍有变化都会对涂层的质量产生重要影响。目前，提升内孔等离子喷涂距离的方式主要有以下两种：第一种方式较为传统，如图1所示，即将喷枪头相对于竖直喷枪杆向后弯折一定角度。但是因为喷枪外翻，就不能使整个枪杆紧贴一侧内壁，因而增大的喷涂距离有限。第二种是等离子射流产生的方向仍然平行于内孔中心轴线，并经枪头前段的偏转曲面反弹后，以一定倾斜角度射向基体(美国专利US4970364《Methodofcoatinginternalsurfacesofanobjectbyplasmaspraying》)。由于该种方式能使喷枪在紧贴内壁的基础上，将束流偏转，因而显著提升了内孔喷涂距离。但是它最大的缺陷是等离子射流经曲面反弹后，其能量和速度损耗严重，致使粉体送入到经折损的束流后，粉末熔化不充分，飞行速度低，涂层质量较差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有偏角喷涂功能的内孔等离子喷涂装置，其通过在偏转阳极喷嘴内部设置倾斜的喷嘴孔道，以及与喷嘴孔道相匹配的阴极头，能够在偏转阳极喷嘴内部形成倾斜等离子射流通道；从而实现了等离子射流从产生初始的下扎，并能同时保证喷枪紧贴内孔件侧壁，克服了现有技术的缺陷，有效增大了受限空间内的喷涂距离，能够实现对盲孔底部内壁的均匀覆盖和涂层的高质量成形。本专利技术在偏转阳极喷嘴上开设了多路不同入射角度的送粉孔道，分别将低熔点粉末、中熔点粉末和高熔点粉末，输送至射流中的低温区、中温区和高温区，使各熔点范围的粉末达到最佳的熔化状态，能够进一步提高喷涂效果。本专利技术提供的技术方案为：一种具有偏角喷涂功能的内孔等离子喷涂装置，包括：喷枪体，其具有圆柱形内置容纳腔；偏转阳极喷嘴，其固定连接在所述喷枪体的前端，所述偏转阳极喷嘴的内部具有喷嘴孔道；其中，所述喷嘴孔道的轴线与所述喷枪体的轴线具有夹角；偏转阴极，其设置在所述喷枪体的内置容纳腔内，并且所述偏转阴极的一端固定连接在所述喷枪体上，另一端伸入所述喷嘴孔道的入口端内；其中，所述偏转阴极伸入所述喷嘴孔道内的一端与所述喷嘴孔道同轴，并且所述偏转阴极与所述偏转阳极喷嘴的内壁之间具有间隙。优选的是，所述偏转阴极包括阴极座和阴极头；其中，所述阴极座的一端与所述喷枪体固定连接，并且所述阴极座与所述喷枪体同轴设置，使所述阴极座与所述喷枪体的内壁之间形成环形进气通道，所述环形进气通道与所述喷嘴孔道连通；以及所述阴极头可拆卸的连接在所述阴极座的另一端上，所述阴极头伸入所述喷嘴孔道的入口端内并且与所述喷嘴孔道同轴设置。优选的是，所述偏转阳极喷嘴开设有第一送粉通道和多个第二送粉通道；其中，所述第一送粉通道与所述喷嘴孔道垂直连通；以及所述第二送粉通道与所述喷嘴孔道形成一定角度连通。优选的是，相邻两个送粉通道之间的夹角为15度～25度。优选的是，所述阴极头为圆台状，其锥角为85度～98度。优选的是，所述阴极座内开设有冷却水腔。优选的是，所述喷嘴孔道的轴线与所述喷枪体的轴线的夹角为5度～35度。优选的是，所述喷嘴孔道的入口端到出口端依次包括第一段和第二段；其中，所述第一段为沿射流方向直径逐渐缩小的锥形孔道，所述阴极头伸入所述第一段中。优选的是，所述第一段的锥角为39度～42度。优选的是，所述偏转阳极喷嘴在喷嘴孔道出口端的两侧分别开设有多个散热槽。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术提供的具有偏角喷涂功能的内孔等离子喷涂装置，通过在杨喷嘴内部设置倾斜的喷嘴孔道，以及与喷嘴孔道相匹配的阴极头，能够在偏转阳极喷嘴内部形成倾斜等离子射流通道；从而实现了等离子射流从产生初始的下扎(射流的能量和速度无折损)，并能同时保证喷枪紧贴内孔件侧壁，克服了现有技术的缺陷，有效增大了受限空间内的喷涂距离，实现对盲孔底部内壁的均匀覆盖和涂层的高质量成形。(2)本专利技术提供的具有偏角喷涂功能的内孔等离子喷涂装置，通过适当调整偏转阳极喷嘴孔道倾斜的角度和与之相配合的阴极头偏转角度，能够进一步提高涂层的质量。(3)本专利技术提供的具有偏角喷涂功能的内孔等离子喷涂装置，在偏转阳极喷嘴上开设了多路不同入射角度的送粉孔道，分别将低熔点粉末、中熔点粉末和高熔点粉末，输送至射流中的低温区、中温区和高温区，使各熔点范围的粉末达到最佳的熔化状态，能够进一步提高喷涂效果。附图说明图1为现有技术中提升内孔等离子喷涂距离的方式示意图。图2本专利技术所述的具有偏角喷涂功能的内孔等离子喷涂装置的剖面图。图3为本专利技术所述的偏转阳极喷嘴的透视图。图4为本专利技术实施例1中得到的涂层电镜图。图5为本专利技术对比例1中得到的涂层电镜图。图6为本专利技术实施例2中得到的涂层电镜图。图7为本专利技术对比例2中得到的涂层电镜图。图8为本专利技术实施例3中得到的涂层电镜图。图9为本专利技术对比例3中得到的涂层电镜图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。如图2-3所示，本专利技术提供了一种具有偏角喷涂功能的内孔等离子喷涂装置，包括偏转阳极喷嘴110和偏转阴极120。偏转阳极喷嘴110固定连接在喷枪体100的前端，偏转阳极喷嘴110的内部具有向下倾斜的喷嘴孔道111；其中，喷枪体100具有圆柱形内置容纳腔，喷嘴孔道111的轴线与所述喷枪体100的轴线之间具有夹角。偏转阴极120设置在所述喷枪体100的内置容纳腔内，并且偏转阴极120的一端固定连接在喷枪体100上(图中未示出)，另一端从喷嘴孔道111的入口端方向伸入到喷嘴孔道111内；其中，偏转阴极120伸入喷嘴孔道111内的一端与所述喷嘴孔道111同轴，并且所述偏转阴极120与所述偏转阳极喷嘴110的内壁之间具有间隙。如图2所示，在本实施例中，偏转阴极120包括阴极座121和阴极头122，其中，阴极座121的一端与喷枪体100固定连接(图中未示出)，并且所述阴极座121同轴设置在喷枪体100内，使所述阴极座121的外壁与所述喷枪体100的内壁之间形成环形进气通道101，并且所述环形进气通道101与喷嘴孔道111连通，使气体从环形进气通道101进入喷嘴孔道111本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有偏角喷涂功能的内孔等离子喷涂装置，其特征在于，包括：喷枪体，其具有圆柱形内置容纳腔；偏转阳极喷嘴，其固定连接在所述喷枪体的前端，所述偏转阳极喷嘴的内部具有喷嘴孔道；其中，所述喷嘴孔道的轴线与所述喷枪体的轴线具有夹角；偏转阴极，其设置在所述喷枪体的内置容纳腔内，并且所述偏转阴极的一端固定连接在所述喷枪体上，另一端伸入所述喷嘴孔道的入口端内；其中，所述偏转阴极伸入所述喷嘴孔道内的一端与所述喷嘴孔道同轴，并且所述偏转阴极与所述偏转阳极喷嘴的内壁之间具有间隙。

【技术特征摘要】
1.一种具有偏角喷涂功能的内孔等离子喷涂装置，其特征在于，包括：喷枪体，其具有圆柱形内置容纳腔；偏转阳极喷嘴，其固定连接在所述喷枪体的前端，所述偏转阳极喷嘴的内部具有喷嘴孔道；其中，所述喷嘴孔道的轴线与所述喷枪体的轴线具有夹角；偏转阴极，其设置在所述喷枪体的内置容纳腔内，并且所述偏转阴极的一端固定连接在所述喷枪体上，另一端伸入所述喷嘴孔道的入口端内；其中，所述偏转阴极伸入所述喷嘴孔道内的一端与所述喷嘴孔道同轴，并且所述偏转阴极与所述偏转阳极喷嘴的内壁之间具有间隙。2.根据权利要求1所述的具有偏角喷涂功能的内孔等离子喷涂装置，其特征在于，所述偏转阴极包括阴极座和阴极头；其中，所述阴极座的一端与所述喷枪体固定连接，并且所述阴极座与所述喷枪体同轴设置，使所述阴极座与所述喷枪体的内壁之间形成环形进气通道，所述环形进气通道与所述喷嘴孔道连通；以及所述阴极头可拆卸的连接在所述阴极座的另一端上，所述阴极头伸入所述喷嘴孔道的入口端内并且与所述喷嘴孔道同轴设置。3.根据权利要求1所述的具有偏角喷涂功能的内孔等离子喷涂装置，其特征在于，所述偏转阳极喷嘴开设有第一送粉通道和多个第二送粉通道；其中，所述第一送粉通道与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：马国政，王海斗，何鹏飞，陈书赢，刘明，王海军，唐令，丁述宇，王译文，奚恒恒，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军装甲兵学院，
类型：发明
国别省市：北京,11