一种内孔旋转等离子喷涂同步除尘装置的制作方法

本实用新型涉及净化除尘/热喷涂技术领域，特别涉及一种用于内孔旋转等离子喷涂同步除尘装置。

背景技术：

等离子喷涂技术作为热喷涂技术的一种，以等离子弧为热源，将喷涂粉末材料迅速加热至熔融或者半熔融状态，并且赋予喷涂粉末粒子一定的动能，使喷涂粒子高速撞击在待喷涂的基体表面，粒子在基体表面铺展凝固形成扁平粒子，通过大量的扁平粒子层层搭接堆垛沉积形成涂层。内孔旋转等离子喷涂通过调整特定的喷枪机械结构设计，使喷枪可伸入到内孔件中实施内壁喷涂，在内孔件内喷枪的运动轨迹整体呈螺旋式升降，在喷枪内使产生的等离子射束流与喷枪的轴线之间呈90-135°角。等离子喷涂层具有耐高温、耐磨、耐腐蚀等优良的性能，将内孔旋转等离子喷涂技术应用于内孔类零件的再制造与表面工程等领域具有重要应用前景与发展趋势，满足内孔类零件在实际的服役工况下高温、高压、高载与强腐蚀等苛刻环境的要求，在提升内孔类零件服役性能、延长装备的使用寿命、减少生产经济成本等方面具有重要的作用。

内孔旋转等离子喷涂是在受限空间内进行喷涂过程，其气体流动性相对较差，未沉积的粒子弥散分布于内孔件空间中，易造成粉尘污染，最终导致涂层存在大量未熔颗粒，影响涂层质量及其服役性能。内孔件中弥散分布未沉积粒子来源于三个方面：一是喷涂粒子未进入焰芯加热加速，被送粉气运送于受限空间；二是粒子撞击在基体表面，由于粒子自身的速度不够以及多种物理参数耦合，喷涂粒子反弹而未沉积于基体表面；三是粒子溅射系数比较大，造成粒子在铺展过程中产生二次粒子，二次粒子弥散于内孔空间。由于这三种方式，造成受限空间中存在大量的未沉积粒子，等离子射流的速度快，易在束流周围形成负压，将弥散分布的粒子卷吸至射流中，这部分粒子加热加速效果差，导致再沉积后涂层的质量不佳。而传统的解决内孔受限空间粉尘污染难题的方式是在内孔件底部添加吸尘装置，以此来保证内孔空间环境的“净化性”。但是，底部吸尘装置只能去除等离子射流下方空间处未沉积的粒子，对于等离子射流上方的未沉积粒子仍旧无法达到“净化除尘”的目的。若通过增加底部吸尘力的方式去除等离子射流上方的未沉积粒子，则易造成等离子射流的紊乱。

因此，如何在不影响等离子射流的前提上，去除内孔件中等离子射流上方区域未沉积的粒子，并且最终对整个装置达到“净化除尘”的目的，以此来提升内孔旋转等离子喷涂层质量，成为本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的为针对当前无法解决内孔旋转等离子喷涂中粉尘污染导致涂层质量存在未熔颗粒的难题，提供一种内孔旋转等离子喷涂同步除尘装置。该装置通过采用尺寸径向递减的吸尘装置以及U型固定装置的设计，得到一种可以随喷枪同步运动的去除内孔件中粉尘污染的装置。

本实用新型的技术方案为：

一种内孔旋转等离子喷涂同步除尘装置，包括吸尘装置、U型固定装置、喷枪、导气管和喷枪杆；

所述的喷枪固定于喷枪杆的前部的下方，喷枪的喷枪管的顶部与喷枪送粉管相连，喷枪送粉管由下至上固定在喷枪杆的表面；喷枪杆前部还由下到上依次均匀分布有2～5个吸尘装置；每个吸尘装置均由一个U型固定装置固定在喷枪杆的表面；喷枪杆的两个侧面各设置有一条导气管；每条导气管均分别与各个吸尘装置相连；

所述的喷枪杆为矩形的空心长杆，放样导气管位于吸尘装置之后；

所述的吸尘装置的组成包括集尘体和喇叭状吸尘进气口，所述的集尘体是中空的正方形壳体，正面安装有喇叭状吸尘进气口，后部左右各开有一个圆孔，圆孔通过放样导气管与喷枪杆两侧的导气管相连；后部有预留凹槽；

所述的吸尘装置1的数量优选为3个，沿喷枪杆等距离均匀分布，间距为20mm；不同吸尘装置1的喇叭状吸尘进气口大小相同，正方形的集尘体的边长相等，厚度由下到上，依次减小10mm。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型结构简单，成本低廉，操作方便，可以实现喷涂过程中随着喷枪在内孔件中螺旋式升降对弥散分布在内孔空间的未沉积粒子进行收集与除尘。该装置在径向上的尺寸为梯度变化，可适用于在内孔件中不同位置的除尘，提升了除尘效率，改善了喷涂环境，有助于提升涂层质量，解决内孔旋转等离子喷涂技术的难题，使得内孔等离子热喷涂技术在工业生产中的进一步推广应用。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图；其中1吸尘装置；2U型固定装置；3喷枪；4导气管；5喷枪杆

图2为本实用新型吸尘装置结构示意图；其中1-1喇叭状吸尘进气口；1-2集尘体；1-3预留凹槽

图3为本实用新型U型固定装置结构示意图；其中2-1固定把手；2-2紧固螺栓

具体实施方式

本实用新型所述的一种内孔旋转等离子喷涂同步除尘装置如图1所示，主要包括以下组成部分：吸尘装置1；U型固定装置2；喷枪3；导气管4和喷枪杆5；

可将吸尘装置1的集尘体1-2通过U固定装置2上的紧固螺栓2-2固定在喷枪杆5上；导气管4位于不同径向尺寸的吸尘装置1的背面，接通不同径向尺寸的喇叭状吸尘进气口1-1与集尘体1-2，并与外界的动力源进行气体交换；喷枪3上位于喷枪杆5的下端。

所述的喷枪3通过对接以及螺栓固定于喷枪杆5的前部的下方，喷枪3的喷枪管的顶部与喷枪送粉管相连，喷枪送粉管由下至上固定在喷枪杆5的表面；喷枪杆5前部还由下到上依次均匀分布有2～5个吸尘装置1(本实用新型具体为3个)；每个吸尘装置1均由一个U型固定装置2固定在喷枪杆5的表面；喷枪杆5的两个侧面各设置有一条导气管4(直径为4mm)；每条导气管4均分别与各个吸尘装置相连；

所述的喷枪杆5是截面为矩形的空心长杆(其中预留有通水、电与气的孔道。)。

所述的喷枪3的后部方形部位为喷枪体，前侧六棱柱的为喷枪头。与后部方形喷枪体相连有水、电与气等导管。喷枪杆5纵向分为等分的两部分(喷枪杆需要给喷枪预留出放置电路、水路的空间，为了更好对接因此将喷枪杆沿纵向(与导气管方向一致)划分为两个部分，当水路、电路与喷枪安装完成后，将两部分喷枪杆对接，并通过紧固螺栓固定)，与喷枪3通过对接以及螺栓的固定将两者紧固在一起。喷枪管的形状为方形的杆状，纵向四周的棱边有2mm的倒角，表面为光滑的平面。

所述的吸尘装置1的组成如图2所示，包括集尘体1-2和喇叭状吸尘进气口1-1，所述的集尘体1-2是中空的正方形壳体(正向方向视图)，正面安装有喇叭状吸尘进气口1-1(集尘体上圆孔上含有进气口)，后表面左右各开有一个圆孔，每个圆孔通过一个放样导气管与喷枪杆该侧的导气管4相连；上表面后部有预留凹槽1-3，用于喷枪送粉管的通过；

所述的吸尘装置1的数量为2-5个，沿喷枪杆等距离均匀分布，间距为20mm；不同吸尘装置1的喇叭状吸尘进气口1-1大小相同，正方形的集尘体1-2的边长相等，厚度由下到上，依次减小10mm；

所述的吸尘进气口1-1的径向尺寸最大为60mm，与集尘体1-2连接处的最小的直径为40mm。

所述的U型固定装置2为中空的直角U型结构，U型固定装置通过螺钉固定在集尘装置1-2的背面，以此实现连接吸尘装置1与喷枪杆5的固定；

吸尘装置1(底部)的长宽高尺寸为60×64×64mm，厚度为2mm，采用耐热硬质轻合金(铝合金或钛合金等)，内部抛光使得粗糙度Ra≤0.4μm，喇叭状吸尘进气口1-1与集尘体1-2通过焊接在一块，其中喇叭状吸尘进气口1-1长宽高尺寸为30×64×64mm，并在集尘体1-2长宽高尺寸为30×64×64mm背面上均匀轴对称钻制两个直径为10mm的出气口，以及四个螺孔，直径均为0.4mm，为了减少送粉管给吸尘装置1安装带来的不便，在集尘体1-2上预留凹槽1-3尺寸为5×4×64mm；吸尘装置1沿喷枪杆由下至上尺寸呈递减状态，满足对内孔件空间不同位置的吸尘，由下至上其余两个吸尘装置长宽高尺寸为40×64×64mm(喇叭状吸尘进气口长宽高尺寸为30×64×64mm，集尘体长宽高尺寸为10×64×64mm)与50×64×64mm(喇叭状吸尘进气口长宽高尺寸为30×64×64mm，集尘体长宽高尺寸为20×64×64mm)。对于U型固定装置2采用耐热硬质轻合金(铝合金或钛合金等)，长48.7mm,宽50mm，高度6mm，如图3所示，在U型固定装置2两侧U型口处分别均匀钻制两个直径均为0.4mm通过紧固螺栓2-2与吸尘装置1相配合。喷枪3的长宽高尺寸为50×40×45mm，采用黄铜材质。在吸尘装置的后方装有直径为4mm，厚度为0.3mm的导气管4，两根导气管位于喷枪杆5的左右两侧成对称分布，与吸尘装置1的出气口相连，与出气口相连那段导气管(即放样导气管)为变径(4mm-10mm)的短管，材质为耐热塑料(聚四氟乙烯PTFE或聚氨酯等)，以便于导通吸尘装置1与外界的动力源进行气体交换，实现内孔件空间的“净化除尘”。喷枪杆5采用耐热木质材料(可为酚醛树脂或碳化木等)，长宽高为45×39×450mm，用于吸尘装置1与导气管4的布设，便于整个装置绕内孔件轴心做高速旋转。

热喷涂进行前，首先将吸尘装置1通过U固定装置2固定在喷枪杆5上，不同径向尺寸的吸尘装置1按照由下至上的尺寸不断递减的规律，沿一定间隔距离(20mm)进行布设。然后，将导气管4沿着喷枪杆进行布设，并连通吸尘装置1与外加吸尘动力源，最后，调节喷枪至内孔件内壁的喷涂距离，并且使吸尘装置1的指向与喷枪3相同。准备工作完成后，开始试验，接通外加吸尘动力源，通过导气管4以保证吸尘装置存在不间断的吸尘力，将内孔件中未沉积的粒子顺利吸出，吸尘装置随着喷枪螺旋式升降，实现同步除尘保证内孔件中喷涂环境的“纯净性”，获得性能优良的涂层。

本实用新型未尽事宜为公知技术。