[发明专利]一种基于电弧沉积金属基复合材料的送丝送粉耦合装置

说明书

本发明公开了一种基于电弧沉积金属基复合材料的送丝送粉耦合装置，包括焊枪保护套筒(1)、功能套(2)、送粉注射喷嘴(3)和送粉导管(10)，所述功能套(2)包裹在所述焊枪保护套筒(1)的表面，所述送粉导管(10)装卡在所述功能套(2)的一侧，所述送粉注射喷嘴(3)连接在所述送粉导管(10)上，所述耦合装置配合熔化极气体保护焊枪使用。该装置既可以避免送粉时颗粒长距离地穿越电弧空间，又可以缩短颗粒与液态金属的固‑液接触时间，从而防止金属基复合材料制备过程中的颗粒溶解和有害化学反应现象发生。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，涉及颗粒增强金属基复合材料制备装置，具体涉及一种基于电弧沉积金属基复合材料的送丝送粉耦合装置。

背景技术

颗粒增强金属基复合材料由于综合性能好、性价比高，在航空航天、国防军工、汽车机车等领域具有重大应用潜力。传统颗粒增强金属基复合材料采用搅拌铸造、粉末冶金、高能束熔覆等方法制备，不仅效率低、制造成本高，而且较高的制备温度和较长的固-液接触时间将导致颗粒与金属基体产生有害化学反应，从而降低颗粒增强金属基复合材料的综合性能。特别是3D增材制造技术的开发，对颗粒增强金属基复合材料的制造技术提出了新的要求。电弧沉积金属基复合材料的制造成本低廉，制造效率高，不仅适用于传统金属表面的复合强化，且适合颗粒增强金属基复合材料的3D增材制造。同轴送丝旁侧送粉的电弧沉积方法，在制备颗粒增强金属基复合材料的过程中，能有效防止颗粒受热严重而发生溶解和有害化学反应的现象，适合工业化生产应用。送丝送粉的耦合距离和角度对于所制造的颗粒增强金属基复合材料质量影响很大。不同物化特性以及不同工艺过程的金属和增强颗粒对送丝送粉的耦合距离和角度要求不一。

目前，市面上和能够检索到的送丝送粉调节装置主要针对激光熔覆技术，且主要适用于同轴送丝送粉，不能解决粉末溶解和有害化学反应等问题，不适合电弧沉积法制备颗粒增强金属基复合材料，更确切地说，不适合与电弧焊枪配套制造基于电弧沉积法的金属基复合材料。如中国发明专利公开号为CN104195542A、公开日为2014.12.10、发明创造名称为“一种复合喷嘴的调节装置”的发明专利，该专利公开了一种适合激光熔覆的调节送丝送粉同轴度的装置，其用途和目的均与本发明不同。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：金属基复合材料在制备过程中存在颗粒溶解和有害化学反应现象，大大降低了所制备的复合材料的性能。

针对上述技术问题，本发明提供了一种基于电弧沉积金属基复合材料的送丝送粉耦合装置，对传统熔化极保护焊的焊枪保护套筒进行设计改造，并与其配套可以调节的旁侧送粉注射喷嘴，该装置既可以避免送粉时颗粒长距离地穿越电弧空间，又可以缩短颗粒与液态金属的固-液接触时间，从而防止金属基复合材料制备过程中的颗粒溶解和有害化学反应现象发生。

为此，本发明采用了以下技术方案：

一种基于电弧沉积金属基复合材料的送丝送粉耦合装置，包括焊枪保护套筒、功能套、送粉注射喷嘴和送粉导管，所述功能套包裹在所述焊枪保护套筒的表面，所述送粉导管装卡在所述功能套的一侧，所述送粉注射喷嘴连接在所述送粉导管上，所述耦合装置配合熔化极气体保护焊枪使用。

进一步地，所述焊枪保护套筒的表面设有传动齿纹和导向键槽，所述传动齿纹和导向键槽分别位于所述焊枪保护套筒的两侧。

进一步地，所述功能套的一侧采用导向销钉定位于导向键槽中，功能套的另一侧采用螺栓紧固。

进一步地，所述功能套的两侧分别设有纵向调节阀和角度调节阀，所述角度调节阀位于送粉注射喷嘴这一侧。

作为一种优选，所述纵向调节阀上设有齿轮，所述齿轮与传动齿纹啮合，旋动纵向调节阀可以驱动功能套在焊枪保护套筒上来回运动。

作为一种优选，所述角度调节阀上设有卡槽和紧固螺钉，旋动角度调节阀可以调节送粉注射喷嘴与焊枪保护套筒的夹角。