[发明专利]气爆喷涂镀层的设备

说明书

本项发明属于在制品上喷涂粉末镀层的装置，也就是说，属于气爆喷涂镀层的设备。

这项发明可以最有效地用于各种技术领域，在这些领域内，机构和机器的零件或部件工作在高接触载荷、强磨料磨损或者处在活性介质中（强碱、酸类、海水）的情况下。为了得到镀层，可以应用许多品种的粉末状材料：金属、碳化物、氧化物、硼化物、氮化物等。对于机器零件使用的任何条件，实际上均可找到一种镀层，而这些镀层能够使单个零件或者整个机器部件的使用期限提高许多倍（10～1000）。

一般情况下，气爆喷涂镀层的设备包含一端开启的爆炸喷筒，向喷筒送入粉末材料的装置和喷筒内的爆炸引爆装置，通过供气系统向喷筒充以爆炸混合气。喷镀过程的实质是这样的，送入喷筒内的粉末颗粒被燃烧，并且被爆炸物所驱散，然后穿过喷筒的开口落至被喷镀零件的表面。气爆喷涂镀层的设备以每秒十次喷射（周期）的频率在循环工况下工作。

爆炸喷镀设备的主要部件是供气系统，其用途是通过供气干管、混合室和阻尼室将气体成分送入喷筒。气体充满喷筒的顺序由同步器来决定，同步器通过阀门的驱动装置控制阀门，规定喷镀设备所有部件的工作顺序，以及保证设备工作的自动方式。

决定爆炸设备可靠和安全工作的主要因素是防止爆炸物和冲击波（反向冲击）有可能从喷筒钻入供给爆炸气体的系统和气罐装置。

防止反向冲击的一种方法是在送气干管内采用由多孔材料制作的挡火嵌入堵〔A、N、兹维列夫等“爆炸喷涂镀层”，1979，船舶制造工业出版社（列宁格勒），第189页〕。在爆炸设备中，爆炸波的波峰，然后是爆炸物，周期性地以每秒十次的发射数轰击金属陶瓷挡火堵。目前有许多种由多孔材料制作的挡火堵结构。其中最具前景的是多层结构，在这种结构内，将发生向多孔金属陶器嵌入堵剧烈的散热作用。在具有反向冲击的情况下，边界层和嵌入堵所有多孔元件的相当大的流体阻力起着单向阀的作用，并且承担着所有的热负荷和机械负荷。

但是，在长时间工作的情况下，挡火堵被加热，并且这样的时刻会到来，此时挡火堵本身有可能点燃所保护的气体部件，干气管和气罐装置中的混合气。此外，在设备工作过程中，挡火堵的流体阻力将随爆炸物（烟点）堵塞挡火堵细孔的程度而变化，从而以不可预报的方式降低整个气爆喷镀设备工作的稳定性和可靠性。

防止反向冲击的另一种方法是在干气管内，或者在阻尼室与混合室之间设置单向阀（US，A，3773259）。但是，由于阀门的动作延迟和迅速磨损，使用单向阀不会带来明显的好效果。磨损是在反向冲击作用下喷镀粉末颗粒落入单向阀而造成的。

防止反向冲击另一种广泛采用的方法是利用管状缓冲装置，该装置充以将爆炸物和准备好的爆炸混合气分开的非燃烧气体。

就其实质来说，最接近本项发明的是气爆喷涂镀层的设备（US，A，2869924）。气爆喷涂镀层的设备含有顺次连通的喷筒，阻尼室和混合室，混合室装有由同步器控制的分配爆炸混合气剂量的阀门和用来以非燃气体吹洗设备所有气路和空腔的阀门，该设备还包含喷筒内的爆炸引爆装置和供给喷筒粉末的装置。

在这项设备内，利用通过阀门装置供给混合室的爆炸气体和氧化剂来构成一份爆炸混合气，气体在混合室内进行混合，然后将所得到的爆炸混合气送进设备的喷筒。供给爆炸混合气以后，关闭爆炸气体和氧化剂的阀门，并且通过单独的阀门向混合室供给吹洗该室所需要的一定量的惰性气体，例如氮气。将一份粉末送入喷筒，在爆炸混合气内激励起爆炸，并且在向位于喷筒开口前面的被加工零件投掷一份粉末以后，要用氮气吹洗设备的所有气室和气路，然后重复这个过程。

启动阀门和爆炸引爆装置的顺序由同步器给定，同步器含有按周期工作的控制阀门驱动装置的机械系统。

在整个爆炸循环时间内，吹洗装置的阀门是开启的，与此同时，燃烧气体的反向冲击将破坏这个阀门导路的润滑，以及燃烧气体和氧化剂阀门头部的润滑，并且形成黏性的沉淀物。在爆炸设备长时期工作的情况下，这种沉淀物有可能造成阀门卡住，破坏该装置的连续工作的全过程。为了保护这种装置内的阀门，在混合室和阻尼室之间安置蛇形管，该蛇形管在每个循环内充以非燃烧气体，这种蛇形管可以削弱反向冲击对吹洗阀门的作用，而通过消除形成碳的黏性沉淀物的可能性，以及消除这些沉淀物对阀门作用的可能性，最终将预先防止阀门卡住和磨损。蛇形管的长度与喷筒内的爆炸特性（温度，密度，压力和爆炸物的成分）有关，而且还与喷筒的长度有关。