5.9.3  等离子喷涂设备的发展趋势是什么?

5.9.3 等离子喷涂设备的发展趋势是什么?

在喷涂工艺设备方面,在普通等离子喷枪的基础上,发展了超声速等离子喷枪和三阴极等离子喷枪等,提高了喷涂粒子的熔化程度、速度;应用低压等离子喷涂和用液料的等离子喷涂等,可以控制涂层的相结构和晶粒尺寸;而微弧等离子喷涂使等离子喷涂设备向小型化发展。

我国在等离子喷涂设备方面的研制最近取得了很大的进展,装甲兵工程学院最新研制了高效能超音速等离子弧喷涂枪(HEP-Jet),其主要性能优于美国TAFA公司生产的高能高速等离子弧喷涂枪和美国Metco公司生产的普通等离子弧喷涂枪。中国航空工业第一集团公司北京航空制造工程研究所的APS-2000型等离子喷涂设备为该所最新研制的产品,设备总体配置优于美国Metco公司的9M等离子喷涂设备,总体性能达到国外先进水平。航天科技集团公司703所也研制成功一种新型大功率HT-200型超音速等离子喷涂设备。

1986年美国Browning Eingeering公司推出了第一台超声速等离子喷枪Plaz-Jet,随后超声速等离子喷涂的发展主要集中在喷枪射流速度的提高和送粉方式的改良方面。超声速等离子弧喷涂设备中等离子体发生器是其关键部件之一。由喷枪后枪体输入主气(氩气)和大流量的次级气(氮气),经气体旋流环作用,通过拉伐尔管型的二次喷嘴射出。而同时钨极接负极,引弧时一次喷嘴接正极,在主气中经高频引弧,正极接二次喷嘴,即在二次喷嘴内壁间产生电弧,在旋转的次级气强烈作用下,电弧被压缩在喷嘴中心并被拉长至喷嘴外缘,形成弧压高达几百伏的扩展型等离子弧,大功率的扩展弧有效地加热气体,从喷嘴中射出稳定集聚的超声速等离子射流,送入的喷涂粉末被有效地升温加速,撞击工件形成涂层。(https://www.daowen.com)

超声速等离子弧喷涂中通过气体的旋流稳定作用与收缩作用得到稳定集聚的高热焓、超高速等离子体焰流,其弧压高达200~400V,电流400~500A,喷嘴喷射出的等离子射流温度达到2500℃以上,焰流速度超过3600m/s,喷涂颗粒速度可达500m/s以上。而且工艺参数可通过喷涂功率、工作电压、工作电流、主气(Ar)、次气(N2)的压力和流量、喷涂距离等加以控制。超声速等离子弧喷涂功率高,气流量大,速度极高,具有极高的喷涂效率,而且等离子弧不发散,热焓高,使涂层质量明显优于一般等离子喷涂,而且非常适用于高熔点陶瓷材料的喷涂。超声速等离子喷涂技术采用非转移型等离子弧与高速气流混合时,出现的“扩展弧”得到稳定聚集的超声速等离子焰流。它保留了普通空气等离子喷涂的优点,而且喷涂速度有了显著的提高。