【技术实现步骤摘要】
一种大功率热阴极超声速等离子喷涂枪
本技术属于电弧等离子涂层制备领域,涉及一种大功率热阴极超声速等离子喷涂枪。
技术介绍
离子喷涂技术是采用刚性非转移等离子电弧作为热源,将陶瓷、合金、金属等粉末材料加热到熔融或半熔融状态,并高速喷向经过预处理的工件表面而形成附着牢固的表面层的方法。该技术因其制备的涂层质量好、结合强度高、涂层种类多以及对基体影响小等优点而得到广泛应用。等离子喷涂按照喷涂气流速度可分为亚声速等离子喷涂和超声速等离子喷涂。相较与亚声速等离子喷涂,超声速等离子喷涂条件下气流速度更快,携带喷涂颗粒达到更高的速度,到达基体表面后扁平化效果更好,使涂层中颗粒之间的连接更加紧密,从而减小了涂层孔隙率,增大了涂层的结合强度,因此超声速等离子喷涂技术越来越成为热喷涂技术的重点发展方向之一。超声速等离子喷涂枪是超声速等离子喷涂系统的核心设备,依靠其电热转换,实现气体的高温和高速。由于要使等离子体气流达到超声速条件,需要使喷涂枪产生足够的能量和弧室压力,但随着弧室压力的增加,热流密度增加,对喷涂枪各部分的结构、冷却、材料、电弧的控制等方面提出了更高的要求。现有超声速等离子喷涂枪阴极放电区多为尖锥形,阳极为拉瓦尔喷管,该结构的超声速等离子喷涂枪易出现阴极锥头烧损较快,寿命较短的问题,同时阳极作为损耗性结构,随着阳极的不断烧损,使得喷管的型面发生变化,易出现超声速气流干扰或喷管内产生激波等问题,与此同时,阳极的加工过程中需要对复杂的喷管型面进行成形,使得阳极的制造和使用成本上升。基于以上条件的限制,喷涂枪的功率 ...
【技术保护点】
1.一种大功率热阴极超声速等离子喷涂枪,其特征在于,包括:后电极座(1)、增强尼龙套(2)、后电极(3)、前电极(4)、壳体(5)、磁场线圈(6)、喷管后段(7)和喷管前段(8);/n后电极座(1)、增强尼龙套(2)、前电极(4)、喷管后段(7)和喷管前段(8)依次同轴配合布置,所述前电极(4)上靠近喷管后段(7)部分的圆筒结构外壁上缠绕多匝磁场线圈(6),壳体(5)套装在所述增强尼龙套(2)和所述前电极(4)的外部,所述后电极座(1)朝向所述前电极(4)一侧的端面上设置有后电极(3),所述前电极(4)和所述后电极(3)之间不接触;所述磁场线圈(6)连接外部供电电源;所述前电极(4)和所述后电极(3)连接外部喷涂枪直流电电源;/n所述增强尼龙套(2)、前电极(4)、壳体(5)、喷管后段(7)和喷管前段(8)内部均设置有周向均布的冷却水环路,所述冷却水环路的入口沿径向设置在壳体(5)与前电极(4)套装的圆柱段上,所述冷却水环路的出口沿轴向设置在所述后电极座(1)上;/n所述增强尼龙套(2)内部设置工作介质通道,所述后电极座(1)侧壁切向开有作为声速喷嘴的通孔,所述前电极(4)内部设置有中 ...
【技术特征摘要】
1.一种大功率热阴极超声速等离子喷涂枪,其特征在于,包括:后电极座(1)、增强尼龙套(2)、后电极(3)、前电极(4)、壳体(5)、磁场线圈(6)、喷管后段(7)和喷管前段(8);
后电极座(1)、增强尼龙套(2)、前电极(4)、喷管后段(7)和喷管前段(8)依次同轴配合布置,所述前电极(4)上靠近喷管后段(7)部分的圆筒结构外壁上缠绕多匝磁场线圈(6),壳体(5)套装在所述增强尼龙套(2)和所述前电极(4)的外部,所述后电极座(1)朝向所述前电极(4)一侧的端面上设置有后电极(3),所述前电极(4)和所述后电极(3)之间不接触;所述磁场线圈(6)连接外部供电电源;所述前电极(4)和所述后电极(3)连接外部喷涂枪直流电电源;
所述增强尼龙套(2)、前电极(4)、壳体(5)、喷管后段(7)和喷管前段(8)内部均设置有周向均布的冷却水环路,所述冷却水环路的入口沿径向设置在壳体(5)与前电极(4)套装的圆柱段上,所述冷却水环路的出口沿轴向设置在所述后电极座(1)上;
所述增强尼龙套(2)内部设置工作介质通道,所述后电极座(1)侧壁切向开有作为声速喷嘴的通孔,所述前电极(4)内部设置有中心通孔,所述喷管后段(7)内部沿轴线方向设置有阶梯通孔,所述工作介质通道、声速喷嘴、前电极(4)内部的中心通孔、喷管后段(7)内部的阶梯通孔依次连通;所述喷管后段(7)还设置有与喷管后段(7)内部的阶梯孔相连通的粉末通道,所述粉末通道为通孔结构,所述粉末通道的轴线与喷管后段(7)的轴线相交;
所述后电极座(1)与增强尼龙套(2)之间间隙配合且能够以后电极座(1)的轴线为转动轴旋转,所述增强尼龙套(2)与壳体(5)之间间隙配合且能够以壳体(5)的轴线为转动轴旋转;所述前电极(4)与壳体(5)之间间隙配合且能够以壳体(5)的轴线为转动轴旋转;
所述壳体(5)与所述喷管后段(7)之间通过法兰结构固定连接;所述喷管后段(7)与所述喷管前段(8)焊接成一体。
2.根据权利要求1所述的一种大功率热阴极超声速等离子喷涂枪,其特征在于:所述粉末通道的轴线与喷管后段(7)的轴线的夹角取值范围为80°~90°,所述粉末通道出口方向与工作介质的流向相同。
3.根据权利要求1所述的一种大功率热阴极超声速等离子喷涂枪,其特征在于:
所述后电极座(1)为开有轴向中心通孔的圆柱结构,后电极座(1)朝向所述前电极(4)的一端作为所述后电极座(1)的前端,后电极座(1)的另一端作为所述后电极座(1)的后端;所述后电极座(1)的前端还开有沉孔,所述沉孔的孔径大于后电极座(1)所述中心通孔的孔径;
所述后电极(3)为阶梯轴,所述阶梯轴包括小端圆柱和大端圆柱,所述小端圆柱从所述后电极座(1)的前端插入所述后电极座(1)的中心通孔内,所述小端圆柱的外径与所述后电极座(1)的中心通孔的孔径配合,所述小端圆柱的端面设置有圆锥结构;所述大端圆柱的外径小于后电极(3)所述沉孔的孔径;
所述声速喷嘴位于所述后电极座(1)的沉孔段,n个声速喷嘴周向均布,所述声速喷嘴直径的取值范围为0.5~2mm,n的取值范围为2~6;
所述后电极座(1)与所述增强尼龙套(2)接触的外壁上开有环形凹槽,所述后电极座(1)沿径向方向开有多个通孔,所述后电极座(1)沿径向方向的多个通孔使所述环形凹槽和后电极...
【专利技术属性】
技术研发人员:朱兴营,董永晖,陈海群,周法,刘金涛,
申请(专利权)人:中国航天空气动力技术研究院,
类型:新型
国别省市:北京;11
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