高速燃气喷涂设备

点击数：1559发布时间：2021-02-24 00:00:00　

高速燃气喷涂设备并不复杂，它由喷涂枪，送粉器，控制系统及供气系统等组成。

高速燃气喷涂枪像一个小型的火箭发动机，图2显示了JetKote喷涂枪的结构。它由封闭的燃烧室和喷嘴组成。燃气与氧气以0.5～3.5MPa的压力和高达0.016m3/s的流量注入到燃烧室中，混合气连续燃烧，燃烧产物剧烈膨胀，从一个长喷嘴喷出，形成超音速火焰。作为高温超音速气流的征兆，可以看到火焰中明暗相间的菱形激波。粉末的喷涂材料从燃烧室与喷嘴相接处注入到喷嘴，进入到焰流的中心，经加热与加速，获得很高的动能而从喷嘴喷出。喷涂粒子在燃烧产物中不会受到氧化。由于粒子处于焰流的中心，在离开喷嘴到达工件表面的过程中，受到的氧化也极其轻微，燃烧室中火焰的温度通常不超过3000℃。从喷嘴喷出的焰流温度会更低。其速度则与燃烧室压力直接相关。初期的JetKote可以达到1770m/s的火焰平均速度，它可以将直径为5～45μm的WC-Co粒子喷涂粒子加速到315m/s的高飞行速度。这已经远远超过其他热喷涂方法所能达到的速度。但这还只是高速燃气喷涂的最初水平。到1984年初，经改进的JetKoteⅡ的粒子速度又有大幅度的提高，计算的粒子速度要超过800m/s。喷涂的碳化钨涂层硬度已经明显高于D-Gun涂层的水平。

各家公司商品化的高速燃气热喷涂枪的具体结构在冷却方式，粉末注入方式(径向或轴向)，燃料的成分与流量，燃烧室的形状与工作压力，粉末注入的部位以及喷嘴的形式与长度等方面各有差异，由于焰流的热焓非常高，绝大多数的喷枪都使用水冷，以防止喷嘴的熔化或损坏。冷却水的温度直接影响到焰流的热焓及粒子加热的程度。从而成为重要的工艺参数之一，不同的喷枪在喷涂中粒子达到的温度与速度是不同的，从而也获得不同的涂层质量。

JetKote喷枪的燃烧室是喷枪的手柄，它与喷嘴成直角。这种设计是为了便于向喷嘴中注入粉末喷涂材料。氧与燃气的燃烧产物由燃烧室通过4个孔道进入到喷嘴，喷涂粉末就在这个部位注入到焰流中。TopGun，HV-2000以及CDS等喷枪在气体燃烧的同时即将粉末注入，焰流与粉末的方向都是轴向的。TopGun的燃气喷射系统的设计独特，使它能够使用包括乙炔在内的多种燃气。其他公司的喷涂枪均不能使用乙炔作为燃气。而使用丙烷，丙烯或氢等。Metco的DiamondJet没有燃烧室和长喷嘴。它用一个环形的压缩空气喷嘴来约束燃气流，也不必使用水冷措施，喷枪简单轻便。Tafa公司的JP-5000与其他的喷枪差别较大。它使用煤油做燃料，燃烧室的压力更高(达1.7MPa)。粉末从径向燃烧室与喷嘴相接的喉管处注入。由于这个部位压力较低，粉末与焰流的混合与加热得到改善。更高的燃烧室压力提供了更高的粒子速度，涂层质量进一步提高。