一种热喷涂用可调式多路送粉架及喷涂设备的制作方法

本实用新型涉及热喷涂技术领域，特别是涉及一种热喷涂用可调式多路送粉架及喷涂设备。

背景技术：

热喷涂技术是利用热源将喷涂材料迅速加热到熔融或半熔融状态，在经过高速气流或焰流将其雾化加速喷射到预处理过的工件表面上，从而形成涂层的一种表面加工方法，根据热源的不同，可将热喷涂分为电弧喷涂、等离子喷涂、爆炸喷涂等。

功能梯度涂层是两种或多种材料复合且成分和结构呈连续梯度变化的一种新型复合涂层，其按材料组成可分为金属/非金属功能梯度涂层、金属/陶瓷功能梯度涂层、非金属/陶瓷功能梯度涂层等多种类型。由于材料连续梯度变化，使其在缓和热膨胀系数、热应力差异，提高材料抗磨损、抗腐蚀及抗氧化性能等方面具有独特优势。陶瓷材料硬度较高、隔热效果优良，广泛用于冶金、航空航天等领域，但相比于金属材料，陶瓷材料熔点较高，如TiB2为2980℃、WC为2870℃、Ni为1453℃、Co为1495℃等。若制备功能梯度涂层等材料组元呈现梯度变化的多材料涂层结构，在同一设备相同的工艺参数下，传统送粉架难以同时满足陶瓷/金属材料对外界热/力场的差异性要求。

相同功率下，金属材料熔化程度较高，而陶瓷材料熔化程度较低，二者熔融状态差异巨大。目前，双路送粉架多为固定式，制备功能梯度涂层的陶瓷/金属材料所经历的热、力场相同，若满足陶瓷材料的制备工艺，则金属材料熔化/气化程度较高，不利于涂层的制备。另一方面，热喷涂焰流具有非常高的温度和能量密度，且随着焰流距离的增大其温度有着明显的衰减，如：相关设备的等离子焰流中心温度最高可达31700℃，而在距喷枪口50mm处的焰流，其温度仅1100℃左右。因此，通过调节陶瓷/金属材料送粉管在热喷涂焰流中的位置，降低陶瓷/金属材料熔融状态差异，在理论上是可行的。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种热喷涂用可调式多路送粉架，其通过轴向调节机构和径向调节机构的设置，可改变送粉部件与焰流中心的距离以及在焰流中的位置，从而降低陶瓷/金属材料熔融状态差异，提高功能梯度涂层的综合性能；

进一步的，本实用新型采用下述技术方案：

一种热喷涂用可调式送粉架，包括与喷枪连接的主架，所述主架连接有多个轴向调节机构，所述轴向调节机构通过连接杆与径向调节机构连接，径向调节机构与送粉部件连接，轴向调节机构可带动径向调节机构沿热喷涂喷枪轴向移动以改变送粉部件在焰流中的位置，径向调节机构可带动送粉部件沿热喷涂喷枪径向移动以改变送粉部件与焰流中心的距离。

进一步的，所述轴向调节机构包括丝杆，丝杆与丝母配合连接，丝杆端部与旋转帽固定连接，旋转帽带动丝杆转动使丝母沿丝杆移动。

进一步的，所述旋转帽还与固定于主架的指示台配合设置，指示台带有刻度线，旋转帽带有指针。

进一步的，所述指示台设置中部通孔以供丝杆穿过。

优选的，所述丝母设置两个，两个丝母在丝杆上下设置，丝母与连接杆固定连接，所述连接杆带有刻度。

进一步的，所述丝杠上部设有压紧弹簧，压紧弹簧始终顶紧丝母，以消除其空回现象，提高传动精度。

进一步的，所述丝杆上部和下部均配合设置轴承，轴承外端部固定于主架。

进一步的，所述径向调节机构包括指示块，指示块具有径向通孔以供送粉部件穿过，送粉部件可沿径向通孔移动。

进一步的，所述指示块和送粉部件通过螺纹配合，指示块底部设置紧固连接件将指示块和送粉部件紧固连接。

进一步的，所述指示块一端部设置圆周形刻度线，另一端部设置直尺形刻度线。

进一步的，所述送粉部件外部套设压紧弹簧，压紧弹簧始终顶紧指示块，从而消除指示台螺纹与送粉部件螺纹空回现象，提高其传动精度。

进一步的，所述送粉部件包括送粉轴，送粉轴与指示块连接，送粉轴端部与快插接头连接，快插接头与送粉管连接。

进一步的，所述主架中心设置轴向通孔以供喷枪穿过，主架侧部配合设置紧固连接件。

进一步的，多个所述轴向调节机构沿主架周边设置。

进一步的，所述主架侧部设置多个连接部，所述连接部具有轴向通孔以供轴向调节机构穿设于其中。

进一步的，所述主架和连接部为一体式结构。

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种热喷涂设备，包括喷枪和以上所述的送粉架，所述喷枪和送粉架的主架连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

在目前送粉器不足的基础上，设计该热喷涂用可调式多路送粉架，相比于传统的双路送粉架，该实用新型解决传统送粉架不能移动的缺点并以数值方式显示送粉管位置坐标；采用紧定螺钉的连接方式，使送粉架便于拆卸和维护。

本实用新型的送粉架采用径向和轴向两个调节机构，可分别获取其径向及轴向位置坐标，采用螺纹传动的方式，结构简单并提高其位置坐标精度。通过本送粉架，可以满足功能梯度涂层等材料组元呈现梯度变化涂层在制备过程中陶瓷/金属材料对不同热/力场的要求，提高涂层相关性能，具有良好的实际效应，并对目前功能梯度涂层的制备有良好的借鉴意义。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本实用新型送粉架的整体装配示意图；

图2为主架示意图；

图3为轴向调节机构示意图；

图4为径向调节机构示意图；

图5a为指示块剖面示意图；

图5b为指示块轴测图；

图6a为送粉轴剖面示意图；

图6b为送粉轴轴测图；

图中，1主架、2紧定螺钉、3旋转帽、4指示台、5轴承、6压紧弹簧、7丝杆、8紧定螺钉、9丝母、10连接杆、11快插接头、12指示块、13送粉轴、14紧定螺钉、15压紧弹簧、16圆周形刻度线、17直尺形刻度线、18连接部、19轴向通孔。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在送粉架无法调节位置的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种热喷涂用可调式多路送粉架及喷涂设备。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1-图6b所示，提供了一种热喷涂用可调式多路送粉架，包括与喷枪连接的主架1，主架1连接有多个轴向调节机构，轴向调节机构通过连接杆10与径向调节机构连接，径向调节机构与送粉部件连接，轴向调节机构可带动径向调节机构沿热喷涂喷枪轴向移动以改变送粉部件在焰流中的位置，径向调节机构可带动送粉部件沿热喷涂喷枪径向移动以改变送粉部件与焰流中心的距离，进而实现送粉管轴向/径向位置坐标的精确控制。

轴向调节机构和径向调节机构均采用螺纹传动的方式将旋转运动转化为直线运动，实现送粉管的轴/径向的运动。

多个轴向调节机构沿主架1周边设置。本申请中设置双路送粉架，在主架1两侧对称设置轴向调节机构，可以实现双路送粉的送粉位置，以降低陶瓷/金属材料熔融状态差异。

主架1侧部设置多个连接部18，连接部18具有轴向通孔19以供轴向调节机构穿设于其中。主架1和连接部18为一体式结构。

轴向调节机构包括丝杆7，丝杆7与丝母9配合连接，丝杆7端部与旋转帽3固定连接，旋转帽3带动丝杆7转动使丝母9沿丝杆7移动。

旋转帽3还与固定于主架1的指示台4配合设置，指示台4带有刻度线，旋转帽3带有指针，通过与指示盖上的刻度线配合，实现轴向位置的精确调控。指示台上刻度线将360°均分为12份，可对坐标精确控制。指示台下部有螺纹与主架配合可对丝杆起限定作用。

指示台4设置中部通孔以供丝杆7穿过。

优选的实施方案中，丝母9设置两个，两个丝母9在丝杆7上下设置，丝母9与连接杆10通过紧定螺钉8固定连接。丝母9设置螺纹与丝杆7配合，以实现其直线运动。丝母9端部设置通孔，通孔内放置连接杆10，并采用紧定螺钉8将连接杆10与丝母9相连接。本实用新型通过双丝母设计，保证送粉管轴向移动的稳定性。通过连接杆刻度与指示台刻度组合，获取送粉管轴向坐标。

连接杆10上有刻度，其0刻度线与喷枪平齐。

丝杆7上部套设有压紧弹簧6，压紧弹簧6始终顶紧丝母9。从而消除其空回现象，提高传动精度。

丝杆7上部和下部均配合设置轴承5，轴承5外端部固定于主架1。

丝杆上制备有螺纹和梯台，用于旋转帽、轴承等的安装固定。丝杆上螺纹线数与螺距根据实际工况设计。

径向调节机构包括指示块12，指示块12具有径向通孔以供送粉部件穿过，送粉部件可沿径向通孔移动。指示块和连接杆可以通过焊接连接在一起。

送粉部件包括送粉轴13，送粉轴13与指示块12连接，送粉轴13端部设置螺纹连接头与快插接头11连接配合，快插接头11与送粉管连接，实现送粉管的快速连接。

指示块12和送粉轴13通过螺纹配合，指示块12底部设置紧固连接件(即紧定螺钉14)将指示块12和送粉轴13紧固连接。指示块和送粉轴通过螺纹配合，可以实现送粉轴的固定与移动。

指示块12一端部设置圆周形刻度线16，另一端部设置直尺形刻度线17。通过两刻度组合，获取送粉管的径向坐标。

送粉轴13外部套设压紧弹簧15，压紧弹簧15顶紧在指示块12，从而消除指示台螺纹与送粉部件螺纹之间空回现象，提高传动精度。

主架1中心设置轴向通孔以供喷枪穿过，主架1侧部配合设置紧固连接件(即紧定螺钉2)将主架1和喷枪紧固连接。主架1可以采用钨铜合金材料制成，便于散热。

本申请的另一种典型的实施方式中，提供了一种热喷涂设备，包括喷枪和以上所述的送粉架，喷枪和送粉架的主架连接，使得双路送粉架便于拆卸。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。

本实用新型的送粉架以安装在某公司生产的XM-80JZ等离子机装枪为例展开相关说明。

由于钨铜合金具有很好的热导电性，较好的高温强度和一定的塑性，因此主架选用WD10050铜合金。其余部分采用45#钢制成，一方面可满足相关性能要求，另一方面可降低送粉架成本。

为保证其连接作用和双路送粉要求，在主架1上制备两个轴向通孔19和4个对称分布直径为5mm的螺纹孔。轴向通孔19用于安装轴向调节机构，螺纹孔用于安装紧定螺钉2，使主架1与喷枪连接。采用紧定螺钉，将双路送粉架连接到目前喷枪上，方便拆卸，同时降低设备改造成本。

其轴向调节机构作为该送粉架的主要调节机构，采用螺纹传动的方式，将旋转运动转化为直线运动，其丝杆采用螺距为1mm的单线螺纹，螺纹为30圈，使该送粉架轴向调节范围为30mm，为满足其功能及强度要求，其采用阶梯轴设计方式，两边采用GB276-94型号的605轴承，以满足其运动稳定性和尺寸要求。该调节机构采用两丝母设计，一方面增加导杆移动稳定性，另一方面限制其相关自由度。采用压紧弹簧的设计，该弹簧应保证在轴向移动范围内始终保持压缩状态，以消除空回现象，保证送粉管轴向移动精度。丝杆与丝母通过螺纹配合，丝母与连接杆采用紧定螺钉进行固定，降低其制造成本。利用转动旋转帽间接带动连接杆移动，通过阅读连接杆与喷枪对齐的刻度，并与旋转帽和指示盖上的刻度组合，获取送粉管轴向位置坐标数值。

径向调节机构采用螺纹传动的方式，采用螺距为1mm的单线螺纹，螺纹10圈，可实现10mm的移动距离。右侧留有直径为10mm的螺纹，用于安装快插接头，方便连接送粉管。通过转动送粉管右侧，使其径向移动，并读取送粉管左端与指示块的数值和送粉管与指示块右端刻度，获取送粉管径向位置坐标。

现以双路送粉架喷涂TiB2-Ni涂层为例，阐述该送粉架使用步骤。

首先，将送粉架安装在等离子机装枪上，调整送粉架位置，并使其底部与喷枪口处于同一水平面，利用水平尺确定其水平，旋转对称分布的紧定螺钉，使送粉架固定于喷枪上。安装TiB2送粉管、Ni送粉管，其中TiB2送粉管安装在送粉架右侧，Ni送粉管安装在左侧，并使送粉管与指示块直尺型刻度线0对齐，此时距离焰流中心为Xmm。调整连接杆的位置，使其0刻度线与主架底部对齐，此时，送粉管中轴线距离喷枪口距离为Ymm。

随后，分别旋转两旋转帽，调节TiB2送粉管、Ni送粉管的Y1、Y2轴向坐标，并通过阅读连接杆与喷枪对齐处获取其主刻度Y主1、Y主2；阅读旋转帽与指示盖刻度Y辅1、Y辅2，即可获得送粉管相对轴向坐标Y1＝Y主1+Y辅1、Y2＝Y主2+Y辅2。

打开等离子喷涂设备，根据喷涂工艺参数即主/辅气体流量，旋转两送粉管端部，调整其径向相对位置使TiB2与Ni粉均匀送至焰流中，并阅读直尺刻度与送粉管端部对其位置，获取其X主1、X主2；阅读圆周型刻度线，获取其X辅1、X辅2，即可获得其径向相对位置坐标X1＝X主1+X辅1、X2＝X主2+X辅2。

最后，利用五轴机器人带动喷枪对试样进行喷涂，并对TiB2-Ni涂层相关性能进行测试。通过对旋转帽进行微调，获取其不同工艺参数下最佳性能参数，最终完成喷涂工作。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。