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為國(guó)內(nèi)外客戶提供定制化的抗氧化、熱障、絕緣、耐磨、減摩、導(dǎo)電、防腐等涂層服務(wù)
產(chǎn)品詳情 
超音速高能等離子噴涂的基本原理是利用專門設(shè)計(jì)的噴槍與噴嘴，一次或多次供入較高壓力，大流量的工作氣體，一級(jí)或多級(jí)噴嘴拉長(zhǎng)電弧，使電弧受到強(qiáng)烈的壓縮，從而得到能量密度非常高的超音速等離子射流。超音速高能等離子噴涂就是利用這種超音速等離子射流加熱、加速噴涂材料而獲得高質(zhì)量涂層的工藝過程。
CYS系統(tǒng)主要由超音速高能等離子噴槍、多功能電、氣控制柜、80kW高電壓逆變電源、制冷機(jī)以及送粉器等組成。系統(tǒng)組成與連接分別如圖1、圖2所示。
圖1 CYS系統(tǒng)組成
圖2 CYS系統(tǒng)連接示意圖
超音速高能等離子噴槍科學(xué)應(yīng)用單陽(yáng)極拉伐爾噴管技術(shù)，在較低能耗下得到了高能量密度、高穩(wěn)定性的超音速等離子射流。采用以機(jī)械壓縮為主、氣動(dòng)力壓縮為輔的射流加速方案。依靠對(duì)電弧初始段的強(qiáng)烈壓縮效應(yīng)迫使陽(yáng)極斑點(diǎn)前移來拉長(zhǎng)電弧，實(shí)現(xiàn)對(duì)電弧區(qū)段的加速，突破了傳統(tǒng)的雙陽(yáng)極結(jié)構(gòu)逐級(jí)拉長(zhǎng)電弧，對(duì)焰流區(qū)加速為主的方案，同時(shí)也避免了拉伐爾噴嘴型面直接作陽(yáng)極而易燒噴嘴的難題，噴嘴工作穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)。采用內(nèi)送粉、雙溫區(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可直接將噴涂粉末送到等離子焰流的不同溫區(qū)，不但相對(duì)目前國(guó)內(nèi)外通用的外送粉方式，有效提高了等離子弧熱能利用率，提高了涂層沉積率，較好解決了普通內(nèi)送粉噴槍易堵嘴的技術(shù)難題，而且可制備高熔點(diǎn)的氧化物陶瓷涂層、金屬陶瓷涂層及低熔點(diǎn)的自熔合金涂層，還可制備易于高溫失碳的碳化物涂層。噴槍結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧，重量功率比（G/W）小，便于裝配、調(diào)節(jié)；性能穩(wěn)定，電極和噴嘴使用壽命長(zhǎng)，可維修性強(qiáng)，易損件更換容易；機(jī)動(dòng)和手動(dòng)操作互換方便，無(wú)需更換槍座。
1. 主要組件：
l 前槍體、槍座及內(nèi)裝的絕緣體
l 超音速等離子外裝（B型）噴嘴
l 陰極體與鈰鎢合金陰極頭
超音速高能等離子噴槍如圖3所示。
圖3 超音速高能等離子噴槍
2. 主要性能參數(shù):
l ?*大使用功率：≤80 kW
l ?*大工作電壓：170 V
l ?*大工作電流：500 A
l ?主 氣Ar：壓力1.1-1.2MPa, 流量100-180 L/min
l ?次 氣H2：壓力1.0-1.1MPa, 流量0-25 L/min
l ?送粉氣Ar：壓力0.4-0.7MPa, 流量6-12 L/min
l ?粒子速度：350-650 m/s
l ?冷卻水：壓力0.7-1.0MPa，流量≥15 L/min
3.1.2 總控制柜
總控制柜是洛陽(yáng)銘天再制造科技有限公司自行研制的超音速高能等離子噴涂系統(tǒng)專用的控制設(shè)備，具有布局合理，使用方便，性能穩(wěn)定，安全可靠等突出優(yōu)點(diǎn)。
總控制柜主要由三個(gè)部分組成：系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、氣體流量控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)，總控制柜外貌如圖4所示。
| 特點(diǎn)： 在國(guó)內(nèi)率先研制成功由PLC（可編程控制器）、電磁閥、氣動(dòng)閥、2~4路質(zhì)量流量計(jì)、數(shù)顯表等組成的電氣控制系統(tǒng)。采用PLC（可編程控制器）對(duì)超音速高能等離子噴涂的全過程實(shí)現(xiàn)時(shí)序自動(dòng)控制，當(dāng)設(shè)備需要增加功能時(shí)，將很方便地實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序編制，并對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。 采用觸摸屏綜合控制噴涂系統(tǒng)，并實(shí)時(shí)顯示噴涂過程的故障原因，聲光報(bào)警，使噴涂過程操作簡(jiǎn)單、安全可靠。 采用NECT和NFPA碼安全控制，電器組件和氣動(dòng)組件隔離；電器組件柜維持一定的正壓，保證電氣元器件清潔、散熱，運(yùn)行安全可靠。 設(shè)置了“自動(dòng)”和“手動(dòng)”兩種操作模式，可以制備單一涂層，也可以制備多層或梯度復(fù)合涂層。 |
圖4 總控制柜 |
3.1.3 IGBT電源
IGBT電源是洛陽(yáng)銘天再制造科技有限公司自行研制的超音速高能等離子噴涂系統(tǒng)專用電源，如圖5所示。
| 特點(diǎn)： 2010年，在熱噴涂領(lǐng)域率先開發(fā)、研制、應(yīng)用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的20kHz PWM全橋整流逆變技術(shù)（IGBT），解決了超音速等離子噴涂大功率（80 kW）、大電流（500A）、高工作電壓（170V）、連續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)和高頻干擾強(qiáng)等技術(shù)難點(diǎn)。電源設(shè)有近控和遠(yuǎn)控功能，近控采用電源面板操控，遠(yuǎn)控由控制柜控制，內(nèi)置高頻引弧。采用風(fēng)冷式熱管散熱器件，散熱效果好。 性能參數(shù) 2 恒流時(shí)精度 <1% 2 恒功率時(shí)精度 <5% 2 *大輸出電流 500A 2 *高工作電壓 170V 2 *大功率 80 kW 2 負(fù)載持續(xù)率 100% |
圖5 電源 |
3.1.4 送粉器
該送粉器是為超音速高能等離子噴涂系統(tǒng)專配的重要部件，其外貌如圖6所示。
| 特點(diǎn)： 該送粉器內(nèi)部承壓高。在控制方面采用了電子調(diào)速、可控硅控制調(diào)節(jié)盛粉桶振幅、電子顯示、液晶顯示等電子技術(shù)。送粉器既可和主控制柜聯(lián)動(dòng)，也可以單獨(dú)使用。 性能參數(shù) 2 送粉距離 15 m 2 送粉粒度 0.02-0.2mm 2 *送粉速率 200 g/min 2 送粉精度 ±2% |
圖6 送粉器 |
3.1.5 制冷循環(huán)式熱交換機(jī)
制冷循環(huán)式熱交換機(jī)是超音速高能等離子噴涂系統(tǒng)專配的重要部件，其外貌如圖7所示。
| 特點(diǎn)： 針對(duì)CYS產(chǎn)生的熱量和對(duì)冷卻水溫度精度要求高的特點(diǎn)，機(jī)組內(nèi)配有較大容量的不銹鋼水箱，增加了系統(tǒng)本身的蓄水量，減少了壓縮機(jī)的啟動(dòng)頻率。風(fēng)冷式冷水機(jī)組采用多臺(tái)谷輪全封閉壓縮機(jī)、瑞典阿伐拉法熱交換器、進(jìn)口水泵。機(jī)組運(yùn)行時(shí)噪音低，運(yùn)行可靠，節(jié)能效果顯著。電腦全自動(dòng)控制。機(jī)組使用方便，安全可靠，能夠較好的滿足噴槍按設(shè)定溫度冷卻的需要。 性能參數(shù)： 2 制冷量 25kW-30kW 2 電源 380V，50HZ 2 環(huán)境溫度 ≤35℃ 2 出水溫度 10℃~35℃可調(diào)，上下限溫度值±1℃可調(diào) 2 壓縮機(jī)電機(jī) 3.75 kW×2，2900 rpm 2 水泵電機(jī) 1.1 kW×2，2900 rpm 2 風(fēng)機(jī)電機(jī) 0.55 kW×2，2900 rpm 2 使用工質(zhì) R22 2 外型尺寸 1600mm長(zhǎng)×1080mm寬×1920mm高 2 機(jī)組重量 400 kg（25kW） |
圖7 制冷循環(huán)式熱交換機(jī) |
水質(zhì)要求（去離子水）：
l ?PH值范圍（25℃） 5.0-7.5
l ?可氧化物質(zhì)（以（O）計(jì)） <0.4 mg/L
l ?導(dǎo)電率（25℃） ≤0.50 mS/m
l ?蒸發(fā)殘?jiān)?/span>105±2℃） ≤2.0 mg/L
4. 噴涂輔助系統(tǒng)
4.1 噴涂房+除塵系統(tǒng)
熱噴涂作業(yè)會(huì)產(chǎn)生高達(dá)130分貝以上的噪音，無(wú)論對(duì)操作人員還是整個(gè)車間都會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重噪音污染。因此，超音速高能等離子噴涂系統(tǒng)必須在專**業(yè)設(shè)計(jì)的噴涂隔音房中工作。再制造重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主設(shè)計(jì)的噴涂隔音房技術(shù)參數(shù)如下：
l 隔音房?jī)?nèi)設(shè)備噪聲大于130dBA，要求距隔音房1米處噪聲≤80dBA
l 隔音房尺寸為4000(長(zhǎng))mm×3500(寬)mm×3000(高)mm
l 隔音墻面采用多重隔音材料疊加而成，內(nèi)壁采用多孔鍍鋅鋼板，鋪有防火玻璃釬維布
l 隔音房的照度300lux，其照明需設(shè)備防爆
l 噴涂房?jī)?nèi)外預(yù)留用于安裝管線的通孔
噴涂房通風(fēng)除塵系統(tǒng)包括吸、排塵管道、干式脈沖濾筒式除塵器、風(fēng)機(jī)等，總處理風(fēng)量大于8000 m3/h。
l 濾筒式除塵器：除塵單元集空氣動(dòng)力分離與濾芯除塵新技術(shù)于一體，每個(gè)單元內(nèi)設(shè)有一組垂直布置的錐形空氣動(dòng)力分離器（一級(jí)除塵）及分層布置的濾芯除塵器（二級(jí)除塵），一級(jí)除塵效率90%，二級(jí)除塵效率99%，帶清理灰桶及小車，尾氣排放遠(yuǎn)低于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的120 mg/m3。
l 高精密濾筒：高**效慮筒，結(jié)構(gòu)緊湊，過濾面積是布袋除塵器過濾面積的30倍?？梢圆蹲?/span>0.5微米的極細(xì)塵粒，且表面光滑，不會(huì)粘附粉塵，更不會(huì)使粉塵滲透到濾材內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)表面過濾。同時(shí)，可以使積聚在濾材表面的粉塵在壓縮空氣反向脈沖的清灰過程中容易脫落。從而獲得較高的過濾效率、較長(zhǎng)的使用壽命和較低的運(yùn)行成本。
4.2 氣體供給系統(tǒng)（空壓機(jī)選配）
氣體供給系統(tǒng)主要為超音速高能等離子噴涂系統(tǒng)提供壓縮空氣、主氣（Ar）和輔氣（H2），壓縮空氣由壓縮機(jī)產(chǎn)生，為滿足系統(tǒng)工作要求，用戶需配有空氣壓縮機(jī)。
5. 安裝場(chǎng)地需求（甲方準(zhǔn)備）
（1）水準(zhǔn)備：制冷循環(huán)式熱交換機(jī)需用去離子水。
l 數(shù)量：1000 L；
l 水質(zhì)：去離子水（見3.1.3節(jié)中熱交換機(jī)水質(zhì)要求部分）。
（2）電準(zhǔn)備：總配電容量250 kVA
l 配電箱安裝至乙方指定位置，距離地面1m高
l 配電箱內(nèi)設(shè)置：總空開（刀閘開關(guān)）630A；二級(jí)空開共2個(gè)，均為3相5線，分別：1個(gè)400A， 1個(gè)120A。
（3）氣體準(zhǔn)備：包括H2、Ar、空氣等，具體為：
l H2：6瓶；Ar：15瓶。
l 用戶需提供至少流量3m3/min、壓力0.8MPa的壓縮空氣。
（4）砂料準(zhǔn)備：20#白剛玉砂1噸。
6. 典型涂層性能
表1 超音速高能等離子噴涂系統(tǒng)制備的幾種典型涂層性能
涂層材料 | 涂層性能 | |||
結(jié)合強(qiáng)度 (MPa) | 孔隙率 (%) | 顯微硬度 (HV0.3) | 備注 | |
Al2O3 | 25~33 | <2.5% | 900~1100 | 1. 涂層的具體性能可參考附件近年來發(fā)表的相關(guān)論文。 2. 隨著近年來CYS系統(tǒng)的噴槍、控制柜和電源等部件改進(jìn)和升級(jí)，部分涂層性能相對(duì)已發(fā)布論文中的數(shù)據(jù)有所提高。 3. 因涂層材料的廠家和生產(chǎn)批次不同，部分涂層性能數(shù)據(jù)會(huì)有一些浮動(dòng)。 |
WC-12Co | 50~65 | <2% | 950~1150 | |
Cr2O3 | 28~35 | <1.5% | 1000~1300 | |
NiCr-Cr2C3 | 60~70 | <1% | 950~1000 | |
Ti | 45~55 | <2% | 200~350 | |
Fe基非晶 | 50~60 | <1% | 800~950 | |
Al2O3+40%TiO2 | 30~40 | <2% | 850~950 | |
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