[实用新型]一种用于偏角喷涂的内孔等离子喷涂机构

说明书

本实用新型公开了一种用于偏角喷涂的内孔等离子喷涂机构，包括：偏转阳极喷嘴，其固定连接在喷枪体的前端，所述偏转阳极喷嘴的内部具有喷嘴孔道；其中，所述喷枪体具有圆柱形内置容纳腔，所述喷嘴孔道的轴线与所述喷枪体的轴线具有夹角；偏转阴极，其设置在所述喷枪体内，并且所述偏转阴极的一端固定连接在喷枪体上，另一端伸入所述喷嘴孔道的入口端内；其中，所述偏转阴极伸入所述喷嘴孔道内的一端与所述喷嘴孔道同轴，并且所述偏转阴极与所述偏转阳极喷嘴的内壁之间具有间隙。本实用新型提供的用于偏角喷涂的内孔等离子喷涂机构，实现了等离子射流从产生初始的下扎，并能同时保证喷枪紧贴内孔件侧壁，有效增大了受限空间内的喷涂距离。

技术领域

本实用新型属于内孔等离子喷涂技术领域，特别涉及一种用于偏角喷涂的内孔等离子喷涂机构。

背景技术

内孔等离子喷涂技术是对内孔类零部件的内壁实施等离子喷涂层的工艺。具体来讲，它是将专用内孔等离子喷枪沿平行于内孔轴线方向伸进内孔件中，并使产生的等离子束流与喷枪/内壁成90-135°夹角，进而在零件内壁制备改性强化层的一种表面工程技术。这些内孔件可以包括内燃机车缸体、燃气轮机壳体和换热器管等。

对于等离子喷涂技术，为使粉末能够在等离子射流中充分的熔化和加速，金属基和陶瓷基粉体的最小喷涂距离一般至少分别为90mm和80mm。而对于很多在役的小内孔件(内径往往不超过110mm)，在去除内孔喷枪的径向厚度后，其喷涂距离一般小于55-65mm。因而，粉体熔化程度和撞击速度欠佳，涂层质量很难保证。

此外，等离子射流沿其轴线方向温度梯度较陡。在射流的中高温区域处，轴向位置每移动1mm，温差约有400-500℃。因此，过近的喷涂距离会加剧等离子射流对内壁的热影响，易使涂层热致残余应力过大进而发生开裂或剥落，过高的热输入也会使工件发生严重的热变形。

综上，受限空间环境下内孔喷涂距离是该技术的一项关键参数，该值的大小稍有变化都会对涂层的质量产生重要影响。

目前，提升内孔等离子喷涂距离的方式主要有以下两种：第一种方式较为传统，如图1所示，即将喷枪头相对于竖直喷枪杆向后弯折一定角度。但是因为喷枪外翻，就不能使整个枪杆紧贴一侧内壁，因而增大的喷涂距离有限。第二种是等离子射流产生的方向仍然平行于内孔中心轴线，并经枪头前段的偏转曲面反弹后，以一定倾斜角度射向基体(美国专利US4970364《Method of coating internal surfaces of an object by plasmaspraying》)。由于该种方式能使喷枪在紧贴内壁的基础上，将束流偏转，因而显著提升了内孔喷涂距离。但是它最大的缺陷是等离子射流经曲面反弹后，其能量和速度损耗严重，致使粉体送入到经折损的束流后，粉末熔化不充分，飞行速度低，涂层质量较差。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于偏角喷涂的内孔等离子喷涂机构，其通过在偏转阳极喷嘴内部设置倾斜的喷嘴孔道，以及与喷嘴孔道相匹配的阴极头，能够在偏转阳极喷嘴内部形成倾斜等离子射流通道；从而实现了等离子射流从产生初始的下扎，并能同时保证喷枪紧贴内孔件侧壁，克服了现有技术的缺陷，有效增大了受限空间内的喷涂距离，能够实现对盲孔底部内壁的均匀覆盖和涂层的高质量成形。

本实用新型在偏转阳极喷嘴上开设了多路不同入射角度的送粉孔道，分别将低熔点粉末、中熔点粉末和高熔点粉末，输送至射流中的低温区、中温区和高温区，使各熔点范围的粉末达到最佳的熔化状态，能够进一步提高喷涂效果。

本实用新型提供的技术方案为：

一种用于偏角喷涂的内孔等离子喷涂机构，包括：

喷枪体，其具有圆柱形内置容纳腔；

偏转阳极喷嘴，其固定连接在所述喷枪体的前端，所述偏转阳极喷嘴的内部具有喷嘴孔道；

其中，所述喷嘴孔道的轴线与所述喷枪体的轴线具有夹角；