[发明专利]一种喷嘴及其加工方法

说明书

本发明提供了一种喷嘴及其加工方法，包括喷嘴本体，所述喷嘴本体的内部设有相互隔离的喷涂通道和冷却通道，所述冷却通道设置于所述喷涂通道的外周，所述喷涂通道和所述冷却通道均沿所述喷嘴本体的长度方向设置，且所述喷嘴本体为3D打印件。采用本发明技术方案的喷嘴及其加工方法，3D打印的喷嘴本体加工更加方便，将冷却通道和喷嘴本体形成一体，无需另外设计加工配套的冷却装置，使得该喷嘴成本低廉且生产加工方便，减轻了持枪机器人的负荷；此外，由于冷却通道设置在喷嘴本体的内部，从而使得冷却通道与喷涂通道之间的间距更小，该喷嘴的冷却效果更佳，降低粉末在喷嘴里发生粘结的风险。

技术领域

本发明涉及冷喷涂技术领域，具体涉及一种喷嘴及其加工方法。

背景技术

冷喷涂过程中，金属颗粒被超音速气流加速，以较高的速度(300－1000m/s) 和远低于金属材料熔点的温度撞击基体发生剧烈塑性变形而形成涂层。冷喷涂的原理是利用高压高速的气体作为媒介，在低温固态下，将喷涂材料冲击到基体表面，实现原子结构结合，形成致密牢固的涂层，该过程中，金属颗粒只有达到临界速度才能在基体上沉积形成涂层。冷喷涂系统中，喷枪是核心装置，而喷嘴又是喷枪的核心部件，主要用来实现气体由亚声速加速到超声速，同时为颗粒提供加速通道。因此，合理的喷嘴结构是保证颗粒加速效果、涂层质量和喷涂过程稳定性的关键因素。

目前常用的冷喷涂用喷嘴的材料一般为金属，主要有不锈钢、工具钢和超硬合金金属等，一般采用普通机械加工成型，也有采用烧结碳化钨的方式，但是价格非常昂贵。采用金属材料的缺点就是耐高温性能较低，而工作气体一般都是压缩的高温气体，这使得在喷涂一些低熔点金属材料时，容易在喷嘴中发生粘结，由于喷嘴中喉部口径小，则在喷嘴的喉部区域更容易导致粘结。因此，喷嘴在使用过程中，需要对喷嘴进行冷却，以降低发生粘结的风险，现有技术中，常见的冷却方法是在喷嘴上安装冷却系统，例如在喷嘴处配置一个冷却装置，由此会延长喷嘴的加工周期且增加了加工成本，同时配套使用的冷却装置无法保证良好的冷却效果，进而导致喷嘴发生粘结。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种喷嘴，该喷嘴成本低廉且生产加工方便，且其能够使得喷嘴的冷却效果良好，进而避免喷嘴发生粘结。

基于此，本发明提供了一种喷嘴，包括喷嘴本体，所述喷嘴本体的内部设有相互隔离的喷涂通道和冷却通道，所述冷却通道设置于所述喷涂通道的外周，所述喷涂通道和所述冷却通道均沿所述喷嘴本体的长度方向设置，且所述喷嘴本体为3D打印件。

作为优选方案，所述喷嘴本体沿其长度方向设置有通孔并形成所述喷涂通道，所述喷涂通道包括依次相连通的收缩段、喉部和扩张段，所述喷涂通道的孔径沿所述收缩段至所述喉部逐渐减小，所述喷涂通道的孔径沿所述喉部至所述收缩段逐渐增大，所述冷却通道设置于所述喉部和所述扩张段的外周，所述冷却通道包括进水口和出水口，所述进水口和所述出水口位于所述喷嘴本体的收缩段上，且所述进水口和所述出水口均设置于所述喉部的外侧。

作为优选方案，所述喷涂通道的内壁与所述冷却通道的内壁之间形成的最小距离为d，其中d的取值范围为0.15mm≤d≤0.3mm。

作为优选方案，所述喷嘴本体的横截面为圆形、椭圆形或矩形；

当所述喷嘴本体的横截面为圆形或椭圆形时，所述冷却通道呈螺旋状，且所述冷却通道环设于所述喷涂通道的外周；

当所述喷嘴本体的横截面为矩形时，所述冷却通道呈直线状，且所述冷却通道倾斜设置于所述喷涂通道的外周。

为了实现相同的目的，本发明 还提供了一种基于上述喷嘴的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

对所述喷嘴本体进行初步建模；

在所述喷嘴本体内设计喷涂通道和冷却通道；

利用CAE软件模拟所述喷嘴本体工作时的热传递过程，分析并优化得到满足冷却效果的冷却通道；