專利名稱：一種低溫超音速火焰噴涂裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于熱噴涂技術領域，涉及一種低溫超音速火焰噴涂裝置。
背景技術：
超音速火焰噴涂是熱噴涂技術中的一種，即利用熱源將噴涂材料加熱熔化或軟化，靠熱源自身的動力或外加的壓縮氣流，將熔滴霧化或推動熔粒成噴射的粒束，以超音速噴射到基體表面形成涂層的工藝方法。熱噴涂還有多種方法，如電弧噴涂，等離子體噴涂，爆炸噴涂，火焰噴涂等?；鹧鎳娡坷萌細馀c氧氣燃燒產(chǎn)生的熱量來熔化或軟化噴涂材料，燃燒形成的焰流將粒子噴射到基體表面形成涂層。電弧噴涂利用絲材兩端間的電弧將絲材熔化，壓縮空氣將熔化的絲材霧化成粒子并噴射到基體表面形成涂層。等離子體噴涂利用等離子體作為熱源，熔化或軟化噴涂粉末，并噴射到基體表面形成涂層。爆炸噴涂以可燃混合氣點火瞬間引爆產(chǎn)生的熱能對噴涂粉末加熱加速，噴向基體表面形成涂層。超音速火焰噴涂利用燃料(包括煤油與燃氣)與氧燃燒產(chǎn)生的超音速焰流將噴涂粉末熔化或軟化，并高速噴射到基體表面形成涂層。目前的噴涂方法，各有其特點，并應用在不同的領域?；鹧鎳娡客繉淤|(zhì)量較低，但其成本低廉，適于現(xiàn)場施工。電弧噴涂效率高，操作方便，成本低，涂層質(zhì)量好，在長效防腐、修復和模具快速制造方面有優(yōu)勢。等離子噴涂熱源溫度高，在陶瓷粉末噴涂方面有應用優(yōu)勢。爆炸噴涂涂層質(zhì)量高，但其噴涂效率較低，且設備笨重，應用受到一定的限制。超音速火焰噴涂是近年來發(fā)展最快的噴涂方法，其制備的涂層質(zhì)量優(yōu)越，特別是碳化物金屬陶瓷涂層，有廣闊的應用前景。但是，目前的噴涂方法，無論是采用熱能，還是采用電能作為熱源，熱源的溫度都較高，等離子體的溫度可達20000℃，電弧弧區(qū)的溫度可達6000℃，燃氣燃燒后焰流的溫度一般超過2000℃，空氣煤油超音速火焰噴涂(HVAF)溫度較低，為1400℃左右，加大空氣的比例可調(diào)節(jié)至1000℃左右，所以，目前沒有一種噴涂方法可以工作在700℃以下，而100℃至600℃這一溫度區(qū)域在涂層制備方面有特殊的用途，例如，這一溫區(qū)適宜于納米粉末的噴涂，而目前其它的噴涂方法還不能很好地解決納米噴涂，這對納米技術的發(fā)展有重大意義。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術狀況，本實用新型的目的在于設計一種新的低溫超音速火焰噴涂系統(tǒng)，使其焰流可以在100℃至1000℃內(nèi)連續(xù)可調(diào)且穩(wěn)定工作，同時具有超音速火焰噴涂焰流速度高、涂層質(zhì)量高的優(yōu)點，特別是要在這一溫度區(qū)域解決納米粉末噴涂的難題。
本實用新型的發(fā)明構思是利用煤油為燃料，氧氣和壓縮空氣的混合氣體為助燃劑，智能控制系統(tǒng)將煤油和氧氣(壓縮空氣，或氧氣與壓縮空氣的混合氣)以一定的流量輸送到噴槍，經(jīng)高性能霧化噴嘴霧化混合成可燃混合氣后噴入噴槍燃燒室，混合氣經(jīng)火花塞點火燃燒后形成高溫高壓的燃氣，通過拉伐爾噴嘴將其加速到超音速，在拉伐爾噴嘴的后端，一定壓力和流量的水從徑向送入超音速射流，射流將水蒸發(fā)的同時自身降溫，隨注入水流量的變化，焰流的溫度在100℃至1000℃內(nèi)連續(xù)可調(diào)，實現(xiàn)低溫超音速火焰噴涂的目的。為了防止噴槍內(nèi)壁發(fā)生燒蝕，利用冷卻水對噴槍進行冷卻。
本實用新型低溫超音速火焰噴涂裝置包括噴槍、煤油供給系統(tǒng)，氧氣-空氣供給系統(tǒng)，送粉管系統(tǒng)，控制系統(tǒng)；噴槍具有點火器、燃燒室、冷卻腔、拉伐爾噴嘴、加長噴管、霧化噴嘴，其特征在于裝置中的噴槍還具有注水嘴設置在拉伐爾噴嘴的后端與送粉咀之間；裝置中的水冷系統(tǒng)由制冷機組、泵、閥組成，制冷機組將噴槍流回的高溫水降成冷卻水，泵將冷卻水高壓送至噴槍，同時通過入水口和注水嘴將冷卻水送至冷卻腔和加長噴管內(nèi)；水冷系統(tǒng)連至噴槍的冷卻腔，煤油供給系統(tǒng)和氧氣—空氣供給系統(tǒng)連至噴槍上的霧化噴嘴，注水系統(tǒng)連至噴槍上的注水嘴，送粉系統(tǒng)連至噴槍上的送粉嘴，點火系統(tǒng)連至噴槍上的點火器，控制系統(tǒng)對水冷系統(tǒng)、煤油供給系統(tǒng)、氧氣-空氣供給系統(tǒng)、注水系統(tǒng)、送粉系統(tǒng)進行流量和壓力控制。


圖1本實用新型低溫超音速火焰噴涂裝置示意圖其中(1)水冷系統(tǒng)(2)煤油供給系統(tǒng)(3)點火系統(tǒng)(4)氧氣—空氣供給系統(tǒng)(5)注水系統(tǒng)(6)送粉系統(tǒng)(7)控制系統(tǒng)(8)入水口(9)燃燒室(10)拉伐爾噴嘴(11)加長噴管(12)出水口(13)冷卻腔(14)送粉嘴(15)注水嘴(16)點火器(17)氧氣—空氣入口(18)煤油入口具體實施方式
將本裝置工作參數(shù)調(diào)整到如下狀態(tài)燃燒室壓力0.75Mpa，助燃劑壓力0.8Mpa，壓縮空氣流量24g/s，煤油壓力1.5Mpa，煤油流量3g/s。
低溫超音速火焰噴涂系統(tǒng)的工作程序包括噴前檢查和噴涂兩個工作模塊。噴涂檢查根據(jù)控制臺上的噴前檢查模塊，按下相應的開關，進行油路檢查，氣路檢查和水路檢查，檢查各路工作是否正常。噴涂噴涂有兩種操作方式，分別是手動和自動，手動噴涂時，按供水、供氣、供油、點火、噴涂的順序操作，自動噴涂時，按點火、噴涂的順序操作。噴涂停止時按與噴涂方向相反的順序操作。
低溫超音速火焰噴涂系統(tǒng)焰流溫度相對較低，在大范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，可用于制備納米涂層和其它低熔點材料涂層，涂層結合強度高，空隙率低，硬度高，耐磨耐蝕性能好，可廣泛用在耐磨損、抗沖蝕、耐熱、零部件強化等場合，特別是航空航天、電力、鋼鐵、化工、汽車等領域。由于涂層質(zhì)量高，且使用煤油為燃料，氧氣、壓縮空氣為助燃劑，與其它噴涂方法相比，燃料助燃劑價格低廉，具有很高的性能價格比，將產(chǎn)生巨大的軍事、經(jīng)濟和社會效益。
權利要求1.一種低溫超音速火焰噴涂裝置包括噴槍、煤油供給系統(tǒng)、氧氣—空氣供給系統(tǒng)、送粉系統(tǒng)、控制系統(tǒng)；噴槍具有點火器、燃燒室、冷卻腔、拉伐爾噴嘴、加長噴管、霧化噴嘴，其特征在于裝置中的噴槍還具有注水嘴設置在拉伐爾噴嘴的后端與送粉咀之間；裝置中的水冷系統(tǒng)由制冷機組、泵、閥組成，制冷機組將噴槍流回的高溫水降成冷卻水，泵將冷卻水高壓送至噴槍，同時通過入水口和注水嘴將冷卻水送至冷卻腔和加長噴管內(nèi)；水冷系統(tǒng)連至噴槍的冷卻腔，煤油供給系統(tǒng)和氧氣—空氣供給系統(tǒng)連至噴槍上的霧化噴嘴，注水系統(tǒng)連至噴槍上的注水嘴，送粉系統(tǒng)連至噴槍上的送粉嘴，點火系統(tǒng)連至噴槍上的點火器，控制系統(tǒng)對水冷系統(tǒng)、煤油供給系統(tǒng)、氧氣—空氣供給系統(tǒng)、注水系統(tǒng)、送粉系統(tǒng)進行流量和壓力控制。
專利摘要本實用新型屬于熱噴涂技術領域，涉及一種低溫超音速火焰噴涂裝置，包括噴槍、煤油供給系統(tǒng)、氧氣－空氣供給系統(tǒng)、送粉系統(tǒng)、控制系統(tǒng)；噴槍具有點火器、燃燒室、冷卻腔、拉伐爾噴嘴、加長噴管、霧化噴嘴，其特征在于裝置中的噴槍還具有注水嘴。本裝置可用于制備納米涂層和其它低熔點材料涂層，涂層結合強度高，孔隙率低，硬度高，耐磨耐蝕性能好，可廣泛應用在耐磨損、抗燒蝕、抗沖蝕、耐熱、零部件強化等場合，特別是航空航天、電力、鋼鐵、化工、汽車等領域。
文檔編號B05B7/20GK2560436SQ0222463
公開日2003年7月16日 申請日期2002年3月21日 優(yōu)先權日2002年3月21日
發(fā)明者王漢功, 查柏林, 楊暉, 汪劉應, 蘇勛家 申請人:中國人民解放軍第二炮兵工程學院技術開發(fā)中心