一种基于流场扰动的槽钢内表面涂层热喷涂结构及方法

专利2026-02-26  25


本发明涉及热喷涂领域,尤其是涉及一种基于流场扰动的槽钢内表面涂层热喷涂结构及方法。


背景技术:

1、热喷涂是一种表面涂覆技术,通过将金属合金(镍合金、铝合金、钴合金等)或陶瓷材料(氧化铝、氧化锆、碳化硅)等加热至熔化或半熔状态,然后喷射到基材表面形成覆盖层。现有热喷涂技术主要包括火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、高速火焰喷涂等。通过不同的热喷涂技术可以实现防腐、耐磨、导热、隔热以及抗氧化的功能。槽钢是一种常用的结构钢材,如果槽钢支撑失效,可能导致结构部件坍塌。因此必须要对槽钢的内表面喷涂防腐耐磨涂层,从而提高槽钢的耐腐蚀以及耐磨等性能,以提高槽钢的使用寿命。

2、当前对于8#槽钢以及更小尺寸槽钢内表面喷涂时通常选用电弧喷涂技术,由于槽钢开口较小,电弧枪在喷涂槽钢内表面时无法很好地控制位置与角度,进行转位时喷气孔与槽钢内表面侧壁夹角很大,不能接近90°喷涂,所以导致侧面喷涂质量不佳,而且在转位过程中电弧枪不关闭阀门,造成了原料浪费。

3、现有技术中,申请号为cn202311390373.x(一种阀门球体内表面热喷涂装置),提出一种在工件底座增加旋转机构进行转位喷涂的装置,但是这种装置只适用于内孔表面喷涂,不适用于小尺寸槽钢内表面喷涂。申请号为cn202310984382.5(一种小口径容器的内表面喷涂的喷枪头及喷枪),提出一把喷枪设计三个通道和喷孔,虽然能够扩大小口径容器内表面的喷涂范围,但增加了喷枪的制造成本。

4、申请号为cn202111236656 .x(一种利用喷头无死角喷涂的灯具壳体内表面喷涂装置),提出一种在喷涂装置中加入滑块机构的喷涂装置,虽然能够实现灯具壳体的无死角喷涂,但是此喷涂装置结构复杂不易操作且制造成本高。

5、综上所述,最终归纳为以下问题:1、改装喷涂装置的过程复杂,需针对不同的喷涂工件进行具体改装,本质并没有改变喷涂方法; 2、改装喷涂装置所需成本高、经济效益低、适用范围小;3、改装后的喷涂装置仍难以适用于小尺寸槽钢内表面喷涂,无法解决小尺寸槽钢在喷涂时需要频繁转位以及侧面喷涂困难喷涂质量不佳的问题。


技术实现思路

1、发明目的:为了克服背景技术的不足,本发明第一目的是公开一种基于流场扰动的槽钢内表面涂层热喷涂结构;

2、第二目的是公开采用上述结构的槽钢内表面涂层热喷涂方法。

3、技术方案:本发明的基于流场扰动的槽钢内表面涂层热喷涂结构,在槽钢槽口处设置电弧喷枪,所述电弧喷枪的喷气孔与槽钢的槽口间隔设置并正对其槽底,所述电弧喷枪的两侧分别间隔设置两个扰流喷枪,所述扰流喷枪的喷气孔分别朝向槽钢的内槽壁,分别对电弧喷枪的喷涂流道进行流场扰动。

4、进一步的,所述电弧喷枪包括电弧喷口连接高速气体供给装置,所述扰流喷枪包括扰流喷口连接高速气体供给装置。

5、进一步的,所述电弧喷口的扩散角度为60°,所述扰流喷口与电弧喷口呈30°角倾斜放置,其扩散角度为30°。

6、进一步的,所述扰流喷枪的喷出温度与电弧喷枪一致,喷出速度为其4倍。

7、进一步的,所述电弧喷枪和扰流喷枪均采用氮气为压缩气体。

8、一种基于流场扰动的槽钢内表面涂层热喷涂方法,基于上述槽钢内表面涂层热喷涂结构,包括以下步骤:

9、s1、电弧喷枪喷气孔垂直于槽钢后壁放置对槽底进行喷涂;

10、s2、加入扰流喷枪,在确定的扰动气体温度以及扰流喷枪倾斜角度下,基于fluent分别分析两侧扰流喷枪确定扰流的速度并得出扰流速度与喷涂速度关系式;

11、s3、根据s2给定的扰流角度以及速度,打开其中一扰流喷枪加工槽钢一侧面;

12、s4、关闭该扰流喷枪并打开另一扰流喷枪加工槽钢另一侧面。

13、其中,所述电弧喷枪喷出温度为1500℃,速度为50m/s,所述扰流喷枪喷出速度为1500℃,速度为200m/s。

14、有益效果:与现有技术相比,本发明的优点为:

15、(1)通过加入扰流喷枪,使得槽钢侧面的喷涂速度提高且喷涂侧面的夹角减小,改善了槽钢内表面在喷涂时,侧面喷涂困难以及喷涂质量不佳的问题;

16、(2)通过控制扰流喷枪的开闭,实现了喷枪无需转位的效果,从而缩短了加工时间,提高了喷涂效率,减少了原料浪费;

17、(3)通过加入扰流喷枪,并且通过fluent合理确定扰动气体的速度,槽钢在喷涂时内部流线涡流减少甚至消失,达到了减少能量损耗的效果。



技术特征:

1.一种基于流场扰动的槽钢内表面涂层热喷涂结构,其特征在于:在槽钢(1)槽口处设置电弧喷枪,所述电弧喷枪的喷气孔与槽钢(1)的槽口间隔设置并正对其槽底,所述电弧喷枪的两侧分别间隔设置两个扰流喷枪,所述扰流喷枪的喷气孔分别朝向槽钢(1)的内槽壁,分别对电弧喷枪的喷涂流道进行流场扰动。

2.根据权利要求1所述的基于流场扰动的槽钢内表面涂层热喷涂结构,其特征在于:所述电弧喷枪包括电弧喷口(2)连接高速气体供给装置(3),所述扰流喷枪包括扰流喷口(4)连接高速气体供给装置(3)。

3.根据权利要求2所述的基于流场扰动的槽钢内表面涂层热喷涂结构,其特征在于:所述电弧喷口(2)的扩散角度为60°,所述扰流喷口(4)与电弧喷口(2)呈30°角倾斜放置,其扩散角度为30°。

4.根据权利要求2所述的基于流场扰动的槽钢内表面涂层热喷涂结构,其特征在于:所述扰流喷枪的喷出温度与电弧喷枪一致,喷出速度为其4倍。

5.根据权利要求2所述的基于流场扰动的槽钢内表面涂层热喷涂结构,其特征在于:所述电弧喷枪和扰流喷枪均采用氮气为压缩气体。

6.一种基于流场扰动的槽钢内表面涂层热喷涂方法,基于权利要求1所述的基于流场扰动的槽钢内表面涂层热喷涂结构,包括以下步骤:

7.根据权利要求6所述的基于流场扰动的槽钢内表面涂层热喷涂方法,其特征在于:所述电弧喷枪喷出温度为1500℃,速度为50m/s,所述扰流喷枪喷出速度为1500℃,速度为200m/s。


技术总结
本发明公开了一种基于流场扰动的槽钢内表面涂层热喷涂结构,在槽钢槽口处设置电弧喷枪,所述电弧喷枪的喷气孔与槽钢的槽口间隔设置并正对其槽底,所述电弧喷枪的两侧分别间隔设置两个扰流喷枪,所述扰流喷枪的喷气孔分别朝向槽钢的内槽壁,分别对电弧喷枪的喷涂流道进行流场扰动。本发明用于对小尺寸槽钢内表面防腐耐磨涂层喷涂,电弧喷枪在喷涂过程中,丝材在压缩空气的作用下雾化为熔滴喷射在工件表面形成金属涂层,在加入两侧的扰流喷枪后,就能实现喷枪不转位喷涂槽钢侧壁的效果。

技术研发人员:左雪,黄婧轩,周元凯,蒋小伟,文达,丁宇
受保护的技术使用者:江苏科技大学
技术研发日:
技术公布日:2024/7/25
转载请注明原文地址: https://bbs.8miu.com/read-439039.html

最新回复(0)