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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 微束流高速電弧噴涂槍的設(shè)計(jì)
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 電弧噴涂技術(shù)是材料科學(xué)表面工程技術(shù)的重要組成部分，本小組針對普通電弧噴涂和高速電弧噴涂進(jìn)氣壓力高、耗能大、噪音高和涂層金屬氧化嚴(yán)重的不足等缺點(diǎn)，以及針對精細(xì)噴涂的要求，采用空氣動力學(xué)理論模型分析、計(jì)算了進(jìn)氣壓力、噴管喉部直徑、擴(kuò)張比等參數(shù)對噴管出口氣流速度分布、氣體流量等的影響，在此基礎(chǔ)上初步設(shè)計(jì)了微束流高速電弧噴涂槍的結(jié)構(gòu)，并制造了試驗(yàn)產(chǎn)品。
- 詳細(xì)介紹：
- 電弧噴涂技術(shù)是材料科學(xué)表面工程技術(shù)的重要組成部分，是應(yīng)用十分廣泛的表面工程關(guān)鍵技術(shù)之一，是國家科技和工業(yè)發(fā)展規(guī)劃中支持、鼓勵和大力發(fā)展的先進(jìn)制造高新技術(shù)。本小組針對普通電弧噴涂和高速電弧噴涂進(jìn)氣壓力高、耗能大、噪音高和涂層金屬氧化嚴(yán)重的不足等缺點(diǎn)，以及針對精細(xì)噴涂的要求，采用空氣動力學(xué)理論模型分析、計(jì)算了進(jìn)氣壓力、噴管喉部直徑、擴(kuò)張比等參數(shù)對噴管出口氣流速度分布、氣體流量等的影響，結(jié)果表明在可以實(shí)現(xiàn)氣體高速流動的前提下，減小喉部尺寸和降低進(jìn)氣壓力是降低壓縮空氣消耗量的有效途徑。在此基礎(chǔ)上初步設(shè)計(jì)了微束流高速電弧噴涂槍的結(jié)構(gòu)，并制造了試驗(yàn)產(chǎn)品。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 基本思路：因?yàn)楝F(xiàn)有的普通電弧噴涂和高速電弧噴涂存在霧化壓縮空氣氣壓高、流量大、噪音高等缺點(diǎn)，我們通過對現(xiàn)有噴槍的喉頸比和改善內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，在保留電弧噴涂設(shè)備的通用性的前提下，提高了電弧噴涂的便捷性和節(jié)能降耗的特性。 創(chuàng)新點(diǎn)：我國目前熱噴涂市場上尚未見到低流量或低壓力電弧噴涂槍，而低流量或低壓力電弧噴涂槍早已成為國外熱噴涂行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，因此研制微束流電弧噴涂槍可望改變這種局面。而且，微束流電弧噴涂槍不是簡單縮小噴涂槍的尺寸，而是重點(diǎn)通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)達(dá)到節(jié)能降耗的目的。 主要技術(shù)指標(biāo)：將壓縮空氣氣壓從0.6-0.7MPa降低至0.3-0.4MPa，流量從3-6m3/min降低至3m3/min以下，提高其便捷性和易用性。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 傳統(tǒng)的電弧噴涂技術(shù)獲得的涂層在結(jié)合強(qiáng)度、孔隙率及表面粗糙度等方面與等離子噴涂和高速火焰噴涂技術(shù)相比還有較大差距。而高速電弧噴涂與普通電弧噴涂相比，具有以下顯著的優(yōu)點(diǎn)：熔滴速度顯著提高，霧化效果明顯改善，涂層的結(jié)合強(qiáng)度顯著提高，涂層的孔隙率低。 但現(xiàn)有的普通電弧噴涂和高速電弧噴涂均有很多缺點(diǎn)，如霧化壓縮空氣氣壓高、流量大，以至于傳統(tǒng)車間蒸汽壓力無法滿足使用，而且設(shè)備的便攜性也很差，制約了熱噴涂技術(shù)的發(fā)展；而且高速噴涂在小零件應(yīng)用上，噴涂原料利用率很差。 微束流高速電弧噴涂槍在保持電弧噴涂技術(shù)的高效、低成本、便捷的優(yōu)點(diǎn)之外，進(jìn)一步提高其通用性和便捷性，進(jìn)一步通過改進(jìn)噴槍降低能耗。將壓縮空氣氣壓從0.6-0.7MPa降低至0.3-0.4MPa，流量從3-6m3/min降低至3m3/min以下，滿足了便攜使用和車間內(nèi)大規(guī)模使用的條件。同時因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的改善，提高了噴涂的材料利用率，做到了節(jié)能降耗和彌補(bǔ)行業(yè)空白的技術(shù)顯著進(jìn)步。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 暫無
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 暫無
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品 、圖片、 錄像、 樣品
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 該作品實(shí)用性強(qiáng)，符合節(jié)能減耗、環(huán)保等國家科技發(fā)展規(guī)劃要求，可用于傳統(tǒng)電弧噴涂設(shè)備的技術(shù)升級，也可以獨(dú)立實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化推廣，應(yīng)用前景廣闊，可以在石油、建筑、冶金、機(jī)械等行業(yè)的金屬結(jié)構(gòu)或及其零部件的腐蝕防護(hù)、耐磨減摩、耐腐蝕磨損等領(lǐng)域得到推廣應(yīng)用。
同類課題研究水平概述
- 美國大發(fā)公司最新研制的TAFA 9000電弧噴涂槍結(jié)構(gòu)依然采用封閉型，而要實(shí)現(xiàn)壓縮空氣通過Laval噴管加速達(dá)到超音速狀態(tài)，必須保證Laval噴管前方無障礙，即傳統(tǒng)的封閉式霧化噴槍結(jié)構(gòu)無論如何不能實(shí)現(xiàn)超音速噴涂。 中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院表面工程技術(shù)研究所汪瑞軍、黃小鷗等對比研究了三種結(jié)構(gòu)的高速電弧噴涂槍結(jié)構(gòu)，其中1 #為標(biāo)準(zhǔn)型噴管，2 #為高速噴管，3 #為采用分離式氣流兩級霧化結(jié)構(gòu)的二次霧化噴管。其中3 #噴管的主氣流在一次錐形霧化罩內(nèi)高速沖擊噴涂絲材交叉點(diǎn)，并沿軸向加速帶走霧化的熔滴粒子；二次氣流在次級霧化罩內(nèi)以一定角度壓縮軸向主氣流，輔助再次霧化的粒子高速通過整流罩。這一結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的壓縮氣流速度比1 #標(biāo)準(zhǔn)噴涂嘴的高。二次氣流對電弧產(chǎn)生的壓縮作用，增加弧區(qū)高溫段范圍，延長噴涂材料在高溫區(qū)的駐留時間。應(yīng)用結(jié)果表明，這一結(jié)構(gòu)對高填充比藥芯焊絲噴涂高質(zhì)量涂層有明顯優(yōu)勢。 本項(xiàng)目采用通用性強(qiáng)的簡易開放式高速電弧噴涂槍結(jié)構(gòu)形式，通過用小尺寸喉部特征的Laval噴管替代傳統(tǒng)直通壓縮空氣噴管結(jié)構(gòu)，可以在較低壓縮空氣壓力、低流量情況下實(shí)現(xiàn)超音速噴涂。微束流高速電弧噴涂技術(shù)特別適合精細(xì)電弧噴涂，即對小尺寸零件、零部件微小局部進(jìn)行強(qiáng)化噴涂、修復(fù)噴涂、耐蝕噴涂，以及裝飾噴涂；具有節(jié)能、低噪音、節(jié)約材料、噴涂效率高、便于移動攜帶等優(yōu)點(diǎn)。特別是對空氣壓縮機(jī)容量要求顯著降低，設(shè)備體積隨之減小，適于開發(fā)成“熱噴涂移動工廠”，進(jìn)一步發(fā)揚(yáng)電弧噴涂便于現(xiàn)場施工的優(yōu)勢。
