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等离子喷涂设备自制及调试

时间:2012-09-11 09:25:06  来源:中国科技博览  作者:房洪杰,李洪亮,杨丽娟,王文举

引:在航天航空等各个领域,涂层应用十分广泛,但对其高熔点、高纯度、高硬度也提出了很高的要求,这使人们对其不断进行研究。等离子喷涂设备作为制备热喷涂的应用比较广泛的设备,人们也在不断对其进行改进,本文就是一些研究结果,让我们共同来了解。
  【摘 要】随着航空、航天、原子能等尖端技术的蓬勃发展.一对高熔点、高纯度、高强度涂层挺出了要求.促使人们对高热源、高喷涂、改善喷涂技术等方面进行了大量研究,并获得的大量成果,同时对等离子喷涂设备也提出了更高的要求。在原有设备的基础上,针对设备调试中出现的问题,查阅相关的资科。根据设备的实际情况逐个解决高频、枪体漏水等一系列问题.并基于本实验装置设计制作了送粉装置,并且使其与枪体连接。调试后,改进送粉装置,使之制备的涂层致密、结合强度高。
  【关键词】热喷涂粉末;等离子喷涂;设备调试;涂层
  
  1概述
  等离子喷涂设备主要包括电源、气源、水冷系统,热喷涂粉末输送系统、控期箱、喷枪及其它一些辅助设备。按照等离子电弧电压来区分等离子设备,一类属于低电压,大电流。即工作电压在30-80伏,主要使用氩气和氮气作为等离子气体。另一类工作电压高于200伏,使用氧气、氨气或者氧气作为等离子气体。一般来讲高电弧电压等离子喷枪产生的等离子气流的长度和速度高于低电压等离子.因此涂层的致密性较高,但是对于陶瓷涂层来讲,随着等离子喷涂能量的提高和涂层的致密,涂层中的内部应力也增加,不利于形成件后的涂层,所以采用低电压、大电流的等离子设备,采用外送粉方式,用于陶瓷涂层的研究。
  2等离子赜浍设备基本组成
  2.'电源
  等离子电弧要求电源具有一个陡降的外特性。这样不仅当电弧长度变化时焊接规范能较稳定,而且减少由于电流突然增加而引起双弧的可能性。自制设备所用的电源为2台同塑号的硅整流直流电源并联使用,并联后的电源空载电压为200伏,额定电流为800安培。
  2.2气源
  气源包括工作气体和送粉气体,工作气体常用有Ar,Ar+5—10%H2或N2+5~10%H2。国内通常是使用N2+5~10%H2,因它的成本低,热熔高,沉积率高。气流的大小可影响等离子体热焓及热喷涂粉末颗粒飞行速度。气流量过低,一方面焰漉压缩不好,另外焰漉的热量损耗在喷嘴上增多,同时颗粒飞行速度下降·气漉过大,造成紊漉,焰漉也较冷,对喷涂不利。该设备所用的工作气体和送粉气体均为氩气.
  2.3喷枪
  喷枪的结构繁多,按其稳弧的方式可分为{类:液体稳弧喷枪,气体涡旋稳弧喷枪、气体薄壳稳弧喷枪,国内外比较漉行的喷枪都是气体薄壳稳弧喷枪.本次自翩设备所用的喷枪分为前盖,下枪体、分水环,上枪体、电极夹、O型圈、后盖、工作气入管、水电缆接管、绝缘体、喷嘴。
  2.4送粉器
  它是专门往枪内输送热喷涂粉末的一种机构,用于喷涂和热喷涂粉末堆焊的工艺中。送粉器好坏的关键在于能否保证均匀定量送粉.
  2.5水冷系统
  水冷系统是向喷枪供给一定压力和足够流量冷却水的装置.它包括增压水泵和热交换器。有条件的最好采用蒸馏水循环使用水冷.这样不仅可防止水沟产生和提高冷却强度,而且可延长喷嘴的寿命。本设备用自来水循环冷却.
  2.6电器控制系统
  电器控制系统用于对水路、气路、电路、高频发生器、送粉器等进行控崩,它可对喷涂过程的动作程序和工艺参数进行调解和控制。
  3设备调试
  3.1高频问囊的解决
  既然高额影响硅触发器,于是我们决定把高频电源和硅触发器电源分开,具体步骤如下:
  (1)把硅触发器电源引出控制柜,高频电源在柜内
  (2)硅触发器电源在柜内,把高频电源引出控制柜
  (3)把高频电源和硅触发嚣双双引出控制柜
  在进行以上尝试。毳们发现高频仍然影响电源,于是我们又在CPU电源上和高频电源上安装了滤波器,在经过种种尝试之后.还是不行,最后的措施是:引弧(或者起弧)时把高额影响的激磁电路断开,待主电路接通时,在接通激磁电流。这是由于开始时,主电路和澈磁电路没有接通.当开始起弧时,维弧电路接通,起弧后高频关断,主电路和激磁电路同时接通,这样就躲过了高须干扰,也就实现了设备的抗高频干扰。
  3.2枪体漏水问题的解决
  由于在对设备实验起弧过程中。在未加冷却水的情况下起弧,造成枪体密封圈的烧损.在重新更换之后,枪体出现霸水。打开枪体后。我们发现喷嘴靠近钨极处的密封圈和分水环处的密封圈已经完全烧损。下枪体的密封圈局部损坏,重新逐个更换密封圈之后,枪体依然漏水,后来,我们在密封暖上涂上凡士林油,然后把绝缘体定位螺丝又拧紧了一些,这样枪体问题基本解决了。从这里我们得出,冷却水对于枪体的保护是必不可少的.如果冷却水通入不及时,喷枪在2~3秒之内就会烧损,而且喷嘴原本平滑的内表面被烧成凹坑状,使喷嘴壁局部变薄,不得不更换喷嘴。当我们做完送粉装置之后,枪体又一次据水,经检查是前盖松动导致喷嘴靠前盖端密封圈密封不严,从而漏水。拧紧前盖后,不再发生漏水情况。
  3.3送粉设备的设计.制作
  在解决电源及喷枪问题之后,在已有的送粉器的情况下,如何把送粉嚣连到枪上,进行喷涂宴验是关键。于是白行制作了送粉设备。其主要包括氧气瓶(左边),送粉嚣(中间),固定在枪体上的送粉装置(右边),喷涂热喷涂粉末经过再送粉器的震动作用下。沿送粉嚣的螺旋型轨道在重力的作用下下滑到送粉管中。逼人氢气后,热喷涂粉末在气藏的推动下梧送粉警进入到固定在枪体上的送粉装置,便实现了送粉。
  固定在枪体上的送粉装置其主体分为三个部分:与枪体相连的送粉嘴,支撑粱,支架。与枪体相连的送粉嘴选用黄铜作为材料。上部与送粉管相连,下部分有螺纹以便在支撑粱上可以调解,调解与喷嘴中心的径向距离使其为2--5mm,且与喷嚏中心垂直。调整距离后,用固定螺丝固定。支撑梁与支架配合,并且可以在支架上轴向滑动,以便调节送粉嘴与枪体的支捧梁之问的轴向距离,在支撑粱上铣一段平面,以便在调解完轴向距离后用定位螺丝定位。在下枪体上钻两个圆心角60度的蠕孔,支架用螺丝定位在下枪体上.
  3.4枪把设计
  为了便于安全操作。在原有的喷枪基础上我们采取了一些防护措施,首先为了把枪体阴、阳极分开,防止短路。我们在枪把的阴阳极之间加入电木板并固定,其次把枪把两翻加了自己设计翻作的两块电术护板,从而既便于手动操作,又保护操作者使其免于触电。最后在电木护板上缠上一层胶布。从而避免操作时问过长时的不舒适感和绝缘的作用.
  4.结语
  在原有设备的基础上,针对设备调试中出现的问题,查阅相关的课题资料,根据设备的实际情况逐个解决高须、枪体漏水等一系列问题。并基于本实验装置设计翻作了送粉装置,并且使其与枪体连接。调试后。改进送榆装置,使之翩备的涂层致密,结合强度高.  

参考文献略
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