[发明专利]可控制温度用于冷喷涂增材制造的喷嘴

权利要求书

1.一种可控制温度用于冷喷涂增材制造的喷嘴，其特征在于包括喷嘴体（11）和温度控制系统；

所述喷嘴体（11）由热扩散系数高的材料制成，在喷嘴体（11）内设有随形水路（12）、水路进水口（14）、水路出水口（15）及喷嘴内腔（16）；所述喷嘴内腔（16）为拉瓦尔管，其截面是圆形、椭圆形或矩形，喷嘴内腔（16）表面有硬化层，所述水路进水口（14）位于喷嘴内腔（16）的扩大端未端，所述水路出水口（15）位于喷嘴内腔（16）的喉结附近；所述随形水路（12）环绕在喷嘴内腔（16）的周围，随形水路（12）的截面为椭圆形或圆形，所述水路进水口（14）与随形水路（12）的进水口连通，所述水路出水口（15）与随形水路（12）的出水口连通；

温度控制系统包括PLC控制器（2）、冷却器（3）、单向阀（4）、液压泵（5）、管道（6）及温度传感器（13）；所述单向阀（4）、冷却器（3）及液压泵（5）依次通过管道（6）串联联通，所述单向阀（4）的进水口与水路出水口（15）连通，所述液压泵（5）的出水口与水路进水口（14）连通，从而形成串联回路，冷却介质在串联回路中流动；所述温度传感器（13）安装在喷嘴体（11）上并距离喷嘴内腔（16）表面1-1.5mm处；所述PLC控制器（2）接收温度传感器（13）感应的喷嘴内腔（16）表面温度信号，喷嘴内腔（16）表面温度信号通过PLC控制器（2）处理后用于控制冷却器（3）及液压泵（5）。

2.根据权利要求1所述的可控制温度用于冷喷涂增材制造的喷嘴，其特征在于所述热扩散系数高的材料是不锈钢或铜合金。

3.根据权利要求1所述的可控制温度用于冷喷涂增材制造的喷嘴，其特征在于所述冷却器（3）是水循环式冷却器；所述液压泵（5）是微型变频自吸泵；所述管道（6）是塑料软管，内径为Φ4mm-Φ6mm。

4.根据权利要求1所述的可控制温度用于冷喷涂增材制造的喷嘴，其特征在于当所述喷嘴内腔（16）的扩张段喷嘴体（11）外径小于35mm时随形水路（12）的截面是椭圆形，当喷嘴内腔（16）的扩张段喷嘴体（11）外径大于35mm时随形水路（12）的截面是圆形或椭圆形；所述水路进水口（14）及水路出水口（15）的接口处的截面是圆形。

5.根据权利要求1所述的可控制温度用于冷喷涂增材制造的喷嘴，其特征在于所述喷嘴内腔（16）表面的硬化层有Ni-P合金化学镀层，其厚度是20-90μm，其硬度是500-1200HV（55-72HRC）。

6.根据权利要求1所述的可控制温度用于冷喷涂增材制造的喷嘴，其特征在于所述温度控制系统控制温度的方案如下：

步骤一 喷涂打印开始时，启动液压泵（5），通过PLC控制器（2）控制液压泵（5）以5-10Hz的工作频率缓慢驱动冷却介质在管道（6）内流动；

步骤二 打印过程中，温度传感器（13）检测喷嘴内腔（16）的温度，温度数据传至PLC控制器（2）；随着高温高速气流通过喷嘴内腔（16），喷嘴内腔（16）温度逐渐上升，当检测到温度达到喷嘴内腔（16）设定的工作温度Tg±5℃时，PLC控制器（2）控制液压泵（5）的变频电机，以30-40Hz的工作频率使冷却介质在管道内流动，以提升系统冷却能力；

步骤三 当检测到喷嘴内腔（16）温度升至工作温度上限Tu时，PLC控制器（2）控制液压泵（5）的变频电机，以50-60Hz的工作频率使冷却介质在管道（6）内快速流动，以增大冷却能力和降低内腔温度；

步骤四 当喷嘴内腔（16）温度降至工作温度下限Tb时，PLC控制器（2）控制液压泵（5）的变频电机，以5-10Hz工作频率缓慢驱动冷却介质在管道（6）内流动,从而降低系统冷却能力，使内腔温度上升。