[发明专利]一种超音速氩弧金属喷涂枪及其喷涂方法

权利要求书

1.一种超音速氩弧金属喷涂枪，包括枪体、喷涂电极组件、冷却水组件、保护气组件、辅助电极组件及连接件组成，其特征在于：

所述的枪体由气电连接管（7）、绝缘套（5）、保护罩（3）、旋紧套（4）组成；

所述的喷涂电极组件由水冷电缆接头（10）、进水管（9）、水冷套（6）、气电连接管（7）、气电导嘴（2）、喷涂丝（1）组成；

所述的冷却水组件由水冷电缆接头（10）、进水管（9）、水冷套（6）、出水管（8）组成；

所述的保护气组件由气电连接管（7）、气电导嘴（2）组成；

所述的辅助电极组件由辅助电极（20）、辅助电极保护罩（19）、辅助电极气电连接管（15）、辅助电极水冷电缆接头（11）、辅助电极进水管（12）、辅助电极出水管（13）、辅助电极绝缘套（17）、辅助电极旋紧套（18）组成；辅助电极（20）采用钨合金制成，部分零件为各组件的共用零件；

所述的气电连接管（7）用于为喷涂枪提供电连接和气连接，和保护罩（3）同轴装配，共同构成保护气通路；绝缘套（5）同轴装配在气电连接管（7）和保护罩（3）之间，保证气电连接管（7）和保护罩（3）之间绝缘；旋紧套（4）同轴装配在保护罩（3）外侧，旋紧后可以紧固气电连接管（7）、绝缘套（5）和保护罩（3）；

所述的气电连接管（7）外侧固定有水冷套（6），水冷套（6）上焊接有进水管（9）和出水管（8），冷却水通过进水管（9）流入，出水管（8）流出，冷却喷涂电极组件；进水管（9）还起到电连接作用，通过其上的水冷电缆接头（10）和水冷电缆连接，为喷涂枪供电；气电导嘴（2）同轴安装于气电连接管（7）内部，喷涂丝（1）从气电导嘴（2）中心导丝孔（25）穿过；

所述的辅助电极气电连接管（15）用于为喷涂枪提供电连接和气连接，和辅助电极保护罩（19）同轴装配，共同构成保护气通路；辅助电极绝缘套（17）同轴装配在辅助电极气电连接管（15）和辅助电极保护罩（19）之间，保证辅助电极气电连接管（15）和辅助电极保护罩（19）之间绝缘，辅助电极旋紧套（18）同轴装配在辅助电极保护罩（19）外侧，旋紧后可以紧固辅助电极气电连接管（15）、辅助电极绝缘套（17）和辅助电极保护罩（19）；

所述的辅助电极气电连接管（15）外侧固定有辅助电极水冷套（16），辅助电极水冷套（16）上焊接有辅助电极进水管（12）和辅助电极出水管（13），冷却水通过辅助电极进水管（12）流入，辅助电极出水管（13）流出，冷却辅助电极组件；辅助电极进水管（12）还起到电连接作用，通过其上的辅助电极水冷电缆接头（11）和水冷电缆连接，为喷涂枪供电；辅助电极（20）同轴安装于辅助电极气电连接管（15）内部；

所述的保护罩（3）和辅助电极保护罩（19）通过焊接连接在一起；喷涂电极组件和辅助电极组件通过连接件（14）连接，以增加喷涂枪刚度；

所述的气电导嘴（2）为喷涂电极组件和保护气组件的共用零件，其内部结构如图2所示；气电导嘴（2）轴线位置开有和喷涂丝（1）直径尺寸相等的带稍导丝孔（25），供喷涂丝（1）通过并为喷涂丝（1）提供电连接；在圆周上均布开有四个和导丝孔（25）平行的通气孔（24）；通气孔（24）在气电导嘴（2）前部汇合连通，并与导丝孔（25）保持同轴；汇合连通后的通气孔（24）和喷涂丝（1）共同构成拉法尔管结构；

所述的喷涂丝（1）通过气电导嘴（2）、气电连接管（7）、水冷套（6）、进水管（9）、水冷电缆接头（10）连接到水冷电缆，接喷涂电源正极；辅助电极（20）接喷涂电源负极；喷涂电源采用带有高频引弧器的恒压电源，冷却水从水冷电缆经进水管（9）进入水冷套（6），对枪体进行冷却，由出水管（8）流出；高压氩气从气电连接管（7）送入，进入气电导嘴（2）的通气孔（24），经过拉法尔管加速后，从气电导嘴前端包围着喷涂丝喷出。

2.根据权利要求1所述的一种超音速氩弧金属喷涂枪，其特征在于拉法尔管结构，包括拉法尔管压缩段（23）、拉法尔管喉部（22）、拉法尔管扩张段（21），拉法尔管压缩段（23）由气电导嘴（2）上同轴的内外两个锥面形成，外锥面和内锥面形成一定夹角，对流入的氩气进行压缩；拉法尔管喉部（22）、拉法尔管扩张段（21）由气电导嘴（2）和喷涂丝（1）共同形成；在气电导嘴（2）前端，喷涂丝（1）从汇合连通后的通气孔（24）中穿出。

3.根据权利要求1所述的一种超音速氩弧金属喷涂枪，其特征在于超音速氩弧金属喷涂方法，包括如下步骤：

步骤一：对工件待喷涂部位进行喷砂粗化和净化；

步骤二：将超音速氩弧金属喷涂枪对准工件待喷涂部位，保持喷涂丝（1）轴线和待喷涂表面垂直，喷涂丝（1）端部和待喷涂表面距离20mm-150mm，通氩气，调节氩气压力和流量，氩气从气电导嘴（2）通气孔（24）以超音速喷出；

步骤三：根据喷涂丝（1）直径调节喷涂电流，使喷涂电流处于射流过渡电流区间，启动喷涂电源，高频引弧器送出引弧脉冲，在喷涂丝（1）和辅助电极（20）之间建立电弧，熔化喷涂丝（1）；从气电导嘴（2）通气孔（24）喷出的氩气电离成等离子体，流速进一步增加，熔化的金属在氩气吹力、电磁力及等离子流力的作用下，雾化成小液滴，高速飞出，和工件待喷涂表面碰撞，形成涂层；

步骤四：喷涂丝（1）持续送进，喷涂枪移动，形成连续喷涂层，直至喷涂完成。