基本信息
- 項目名稱：
- 微束流高速電弧噴涂槍的設計
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 電弧噴涂技術是材料科學表面工程技術的重要組成部分，本小組針對普通電弧噴涂和高速電弧噴涂進氣壓力高、耗能大、噪音高和涂層金屬氧化嚴重的不足等缺點，以及針對精細噴涂的要求，采用空氣動力學理論模型分析、計算了進氣壓力、噴管喉部直徑、擴張比等參數(shù)對噴管出口氣流速度分布、氣體流量等的影響，在此基礎上初步設計了微束流高速電弧噴涂槍的結構，并制造了試驗產(chǎn)品。
- 詳細介紹：
- 電弧噴涂技術是材料科學表面工程技術的重要組成部分，是應用十分廣泛的表面工程關鍵技術之一，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)展的先進制造高新技術。本小組針對普通電弧噴涂和高速電弧噴涂進氣壓力高、耗能大、噪音高和涂層金屬氧化嚴重的不足等缺點，以及針對精細噴涂的要求，采用空氣動力學理論模型分析、計算了進氣壓力、噴管喉部直徑、擴張比等參數(shù)對噴管出口氣流速度分布、氣體流量等的影響，結果表明在可以實現(xiàn)氣體高速流動的前提下，減小喉部尺寸和降低進氣壓力是降低壓縮空氣消耗量的有效途徑。在此基礎上初步設計了微束流高速電弧噴涂槍的結構，并制造了試驗產(chǎn)品。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 基本思路：因為現(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，我們通過對現(xiàn)有噴槍的喉頸比和改善內(nèi)部結構的設計，在保留電弧噴涂設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：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)的標準設備，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，而是重點通過結構優(yōu)化設計達到節(jié)能降耗的目的。 主要技術指標：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。
科學性、先進性
- 傳統(tǒng)的電弧噴涂技術獲得的涂層在結合強度、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：熔滴速度顯著提高，霧化效果明顯改善，涂層的結合強度顯著提高，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，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，而且設備的便攜性也很差，制約了熱噴涂技術的發(fā)展；而且高速噴涂在小零件應用上，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的高效、低成本、便捷的優(yōu)點之外，進一步提高其通用性和便捷性，進一步通過改進噴槍降低能耗。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。同時因為結構設計的改善，提高了噴涂的材料利用率，做到了節(jié)能降耗和彌補行業(yè)空白的技術顯著進步。
獲獎情況及鑒定結果
- 暫無
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉讓方式
- 暫無
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品 、圖片、 錄像、 樣品
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 該作品實用性強，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)電弧噴涂設備的技術升級，也可以獨立實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化推廣，應用前景廣闊，可以在石油、建筑、冶金、機械等行業(yè)的金屬結構或及其零部件的腐蝕防護、耐磨減摩、耐腐蝕磨損等領域得到推廣應用。
同類課題研究水平概述
- 美國大發(fā)公司最新研制的TAFA 9000電弧噴涂槍結構依然采用封閉型，而要實現(xiàn)壓縮空氣通過Laval噴管加速達到超音速狀態(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構無論如何不能實現(xiàn)超音速噴涂。 中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院表面工程技術研究所汪瑞軍、黃小鷗等對比研究了三種結構的高速電弧噴涂槍結構，其中1 #為標準型噴管，2 #為高速噴管，3 #為采用分離式氣流兩級霧化結構的二次霧化噴管。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，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。這一結構產(chǎn)生的壓縮氣流速度比1 #標準噴涂嘴的高。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。應用結果表明，這一結構對高填充比藥芯焊絲噴涂高質(zhì)量涂層有明顯優(yōu)勢。 本項目采用通用性強的簡易開放式高速電弧噴涂槍結構形式，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構，可以在較低壓縮空氣壓力、低流量情況下實現(xiàn)超音速噴涂。微束流高速電弧噴涂技術特別適合精細電弧噴涂，即對小尺寸零件、零部件微小局部進行強化噴涂、修復噴涂、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。特別是對空氣壓縮機容量要求顯著降低，設備體積隨之減小，適于開發(fā)成“熱噴涂移動工廠”，進一步發(fā)揚電弧噴涂便于現(xiàn)場施工的優(yōu)勢。
