等离子喷涂设备

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等离子喷涂的原理:如图所示为等离子喷涂设备中关键部件-等离子喷枪的示意图。

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喷枪产生高焓、高速等离子射流和将喷涂粉末流畅地送入射流中。喷涂工艺参数的优化选择及喷涂过程的稳定性,在很大程度上取决于喷枪的性能。喷枪汇集水、电、气、粉,结构较复杂。喷枪关键在于喷嘴、电极和水路、气路的设计。

等离子枪包含一个阴极(电极)和一个阳极(喷嘴),它们之间的间隙很小,直流电源被施加到阴极、阳极上产生电弧。同时,工艺气体通过喷枪腔室。强大的压缩电弧足以剥离其电子气体,并形成称为等离子体的物质状态。由于等离子体固有的不稳定性,等离子电弧中的离子会迅速重组为气态并冷却。在重组点,温度可以达到6600℃至16600℃,超过太阳的表面温度。可以熔化任何已知的材料,因此喷涂的材料范围最广。

可喷涂材料:等离子喷涂是所有喷涂方法中喷涂材料范围最广的,可以喷涂金属粉、合金粉、复合粉、金属陶瓷、氧化物陶瓷粉等。粉末的粒度通常在20~90um。

工艺气体:典型的气体为Ar或Ar+H2,Ar+He及Ar+N2混合气体,气体流量大约为40~50L/min,有些高能喷枪可到80L/min,Ar稳定喷嘴中的电弧,H2、He及N2具有高的热导率,增加等离子弧的热焓,增强对颗粒的传热效果。

工艺特点:金属基体上等离子喷涂陶瓷涂层的结合强度在15~25MPa。等离子弧喷涂打底合金(NiAl或NiCrAl)或者金属(Mo)可达到70MPa甚至更高。涂层的孔隙率通常在1%~7%的范围内,喷热障涂层也可更高,涂层厚度通常在300~1000um范围。

等离子喷涂设备组成:一套完整的等离子喷涂设备由喷枪、控制单元、气体管理单元、电源、送粉器、热交换器(水冷机)、抽风除尘系统、喷涂房、机械手、转台或气态工件夹持机构组成。

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由于设备比较复杂,价格也比较昂贵,进口的主流等离子喷涂设备一般都在百万以上,根据选配的组建,价格在200~400万之间,国产的等离子喷涂设备一般不超过100万,具体根据实际配置及附加服务而定。

展示等离子喷涂设备喷涂照片:

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