[实用新型]高速射流电弧喷枪

说明书

本实用新型涉及热喷涂技术中能产生超音速喷涂粒子速度的高性能电弧喷枪。

在背景技术中，热喷涂方法主要有：1、以等离子弧为热源的等离子喷涂；2、以氧乙炔火焰为热源的氧乙炔火焰喷涂；3、以丙烷、丙烯、乙炔及混合燃气为燃料与氧混合燃烧产生热源的超音速气体火焰喷涂或爆炸喷涂；4、以煤油、酒精等液体燃料与氧气或压缩空气混合燃烧产生的超音速液体火焰喷涂；5、以电弧为热源的电弧喷涂。其中电弧喷涂的工作原理是：连续送进的两根金属丝在喷枪前部以固定的角度相交，由各自连接于直流电源的两极而产生电弧，从喷嘴喷射的气流对着熔化的丝材的端部、强烈地喷射，将丝材端部表面的一层熔化金属连续地喷射出去而形成稳定的雾化粒子流，然后喷射到基体表面上而形成涂层。由于该种方法电弧直接作用在喷涂金属丝材的端部，熔化金属，喷涂效率高，能源利用率高达90％，远高于其它喷涂方法，且成本低，涂层的耐磨、耐蚀性能好，在很多国家得到了工业上的应用。其结构主要是喷嘴位于枪体后端，开口端位于枪体前端。

本实用新型的技术目的是研制一种高速射流电弧喷枪，利用空气动力学原理，减小喷涂金属熔滴雾化粒子尺寸，提高喷涂粒子飞行速度，提高压缩空气的能量，提高雾化气体射流速度对喷涂粒子的雾化效果，进一步提高喷涂层质量，提高喷涂的工作效率，实现喷涂大工业化生产。

本实用新型的技术解决方案如下：

枪体外壳(1)内有呈夹角并可持续通过的丝材(2)，其特征是：枪体外壳(1)内的绝缘冷却配气枪体(5)与端盖(7)之间装配喷嘴(6)，喷嘴(6)外周有冷却腔(8)，带有气道的绝缘冷却配气枪体(5)中呈α夹角的导电嘴(4)内通过丝材(2)，丝材(2)的可被电弧熔化的前端位于喷嘴(6)喉部前方，绝缘冷却配气枪体(5)中循环气道(9)、射出气道(10)和前端面处的环形冷却腔(8)形成相连通的高压气道，其中射出气道(10)的射出端口与喷嘴(6)喉部轴向对应。

本实用新型的技术解决方案还包括：

绝缘冷却配气枪体(5)上的两个导电嘴(4)夹角α为30～45度，导电嘴(4)中通过的丝材(2)夹角也是α角。

喷嘴(6)轴向开口是先收缩后扩张，中部最小直径口为喉部，其直径D＝5～15毫米，喉部轴向长l₁＝0.5～5毫米。

喷嘴(6)外壁上有风冷槽。

所述二个导电嘴(4)送出的喷涂丝材(2)在喷嘴(6)喉部前方扩张段相交，二个丝材(2)静态交点位于喷嘴(6)喉部距离l₂＝1～5毫米。

本实用新型的优点和效果如下：

(1)由于采用喷嘴位于绝缘性冷却配气枪体与端盖之间，故提高了对电弧的压缩、加速和雾化气体射流对喷涂粒子雾化加速。

(2)由于采用高压气体先对喷嘴外部冷却，然后再经枪体一侧进入喷枪中心成为雾化气体，故使喷嘴的热量得到再利用，同时也降低了喷嘴的温度，进一步增加了压缩空气的能量，保证了喷嘴长时间工作。

(3)由于采用喷嘴为先收缩后扩张式结构类似于拉伐尔喷管，导电嘴的夹角合理，以及夹角点的位置结构，故实现喷涂粒子的速度(现理论值可达800米/秒)大于音速(340米/秒)，实现高压雾化空气射流和喷嘴对电弧进行压缩加速，实现高速雾化气体射流对喷涂粒子雾化并加速。

(4)经试制试用，喷涂粒子尺寸大幅度减小，是普通电弧喷涂的1/5～1/10，喷涂层的结合强度可比普通电弧喷涂提高一倍以上，孔隙率降低，小于1％；喷涂射流较普通电弧喷涂收敛，喷涂材料的利用率高达75％，提高了涂层质量。

(5)整体结构简单，便于操作，很容易通过更换导电嘴实现直径为1～4毫米丝材的喷涂，很容易与普通电弧喷涂设备配套使用，现场操作简单，扩大了其应用范围。

(6)由于整体结构简单，故易实现工业化生产。

本实用新型的附图作进一步的详述：

图1是整体结构剖示图，图2是图1的A-A剖视示意图，图3是图2的B-B剖示放大图，也是绝缘冷却配气枪体剖示图，图4是图3的另一种形式的结构图。上述图中标号说明：

1—枪体外壳，2—丝材，3—空气接头，4—导电嘴，5—绝缘冷却配气枪体，6—喷嘴，7—端盖，8—冷却腔，9—循环气道，10—射出气道。

D—喉部直径，α—两导电嘴夹角，l₁—喉部轴向尺寸，l₂—丝材交点与喉部之间的距离。

下面是本实用新型依附图作进一步的详述：

参见图1，枪体外壳1内装配绝缘性冷却配气枪体5和端盖7，该枪体5和端盖7之间紧贴装配喷嘴6，枪体5中有连通循环气道9和环形冷却腔8的射出气道10，以射出气道10中心线为轴，上下二个丝材2向前(左)方呈夹角，夹角α为30-45度。喷嘴6由后(右)向前(左)的开口是先收缩后扩张式结构，类似于拉伐尔喷管，喷嘴6中部最小直径部位是喉部，其直径D＝5-15mm，可任意选取其5、6、7、8、9、10、12、13、15mm直径作喉部，喉部的长度l₁＝0.5-5mm，可任取其0.5、1、2、3、4、5mm，喷嘴6外周开若干个风冷槽，喷嘴6外周、枪体外壳1与端盖7之间形成密闭的环形冷却腔8。开口端盖7呈扩张开口。形成夹角的二个丝材2静态夹角前端至喷嘴6喉部距离l₂＝1-5mm。枪体外壳1下面有手柄，进气接头3装配在循环气道9进气端口处。为了固定导电嘴4并使其彼此绝缘，在枪体外壳1外端粘接绝缘块。参见图2，丝材2与枪体5上气道形成两个垂直平面。参见图3，箭头所指是高压气体流动方向，当高压气体从左侧循环气道9进入，经冷却腔8冷却喷嘴6，回到枪体5右侧的循环气道9，然后从射出气道10喷出热高压气流(参看图1)，经喷嘴6将被电弧熔化的丝材2前端送出，形成超音速喷涂雾化射流喷射向被喷涂的工件表面上。参见图4，与图3相同，不同点是进气的循环气道9位置变换在枪体5侧面，那么相应的空气接头3也随之变化。