[发明专利]等离子喷涂设备的等离子气体监控技术及其控制电路

说明书

本发明涉及等离子喷涂技术领域，特别是涉及一种等离子喷涂设备的气体监控技术及其控制电路。

背景技术

等离子喷涂用的等离子气体为混合气，由主气和次气组成，主气需被高压电离形成电弧，所以主气必须是惰性的，通常使用的是氩气Ar；次气的热函值应较高，如常用氢气H2。在主气Ar中加入少量的次气H2，可有效地提高电弧功率，对喷涂氧化物等难熔材料特别合适。喷涂时，喷枪内首先通入主气，利用电极产生的高频高压电将主气体电离从而产生电弧，而后再通入次气，该混合气体通过电弧被全部或部分电离，电离后的等离子体被压缩后由喷嘴喷出形成高温的等离子射流，将喷嘴处由载气传输的某种粉沫状的材料加热熔化后喷射到工件基体表面，形成涂层。

喷涂过程中，由于等离子气体流量状况的异常，很可能带来严重的失误，如以下两种常见的情况：1、只有当喷涂枪的电级间通有一定流量的主气时，才可进行高频高压的引弧操作，但当气体控制电路失误或气路问题或高频高压引弧电路失误时，控制柜很可能会进行非正确的高频高压引弧操作，非常容易将喷枪的电极烧损；2、在喷涂过程中，当主气由于自身的消耗、气压、气路、流量控制单元等问题，造成快速减少或用完甚至被阻断时，如不立即急停整个等离子喷涂系统的工作，将会瞬间发生事故，将喷涂枪烧掉，所以等离子喷涂设备对气体的监控就显得非常重要。

现有的国内外等离子喷涂设备在等离子气体监控方面的现状是：国内设备使用浮子流量计来调控气体的流量，实际的气体流量是通过眼睛来观测，无具体流量的反馈电信号，控制柜是监控不到实际流量变化的，紧急情况下，也只有人靠手动来急停喷涂系统的操作，其响应速度太慢，很难起到保护作用；国外的设备使用气体质量控制器来调控气体的流量，气体质量控制器本身能采集气体流量的反馈信号，再利用这个反馈信号来监控到气体实际流量的变化，但气体质量控制器中对气体流量的测量是由热式流量计实现的，其特点是测量结果反映慢，最快在4秒以上，当气体有扰动时，控制柜因来不及响应而引发事故。

有鉴于此，本发明提供一种等离子喷涂设备的气体监控技术及控制电路。

发明内容

1、要解决的技术问题：

本发明的目的是，利用该控制电路在高频引弧阶段或喷涂过程中实时监控等离子主气的流量，如检测到主气的流量小于一定的阀值时将会禁止高频引弧的操作，或立即急停整个系统的操作，中断喷涂过程，杜绝了因等离子主气的误差引发的事故。

2、技术方案

为解决上述技术问题，本发明等离子喷涂设备的气体监控技术及控制电路，通过以下技术方案来实现。

第一步确定本控制技术的基本工作原理：

选用价格相对不高且适合于氩气的涡轮流量传感器来检测氩气的实际流量，其大致的工作原理是：当有气体流过时，推动传感器内的涡轮旋转，转速直接反映出流量，涡轮的转速以电子脉冲信号输出，其流量测量的响应速度要比热式流量计快得多，最多半秒就可探测出气体流量的变化。

在工况条件下使用涡轮流量传感器来检测主气的实际流量的测量精度不高，普通条件下使用精度在5级左右，但将其应用于本发明中已足够，因为本发明主要是对等离子喷涂主气的工作危险阀值进行监控，如这个危险阀值设置为：高频引弧20L/Min；喷涂过程25L/Min；用一个单片机实时对传感器输出的脉冲进行测频，根据频率的大小可知道当前等离子主气的流量情况，如气体的实际流量值达到危险阀值20L/Min及以上时，可开放等离子喷涂控制系统高频高压引弧的操作；当引弧成功并进入喷涂过程后，主控制柜应送出一标志正常喷涂的开关量信号到本发明控制电路的单片机中，此时，单片机就开始对喷涂过程中主气的流量进行跟踪监控，如主气实际流量值小于等于危险阀值25L/Min，将立即急停整个系统的操作。

第二步根据以上原理设计控制电路：