專利名稱：雙陽極熱等離子發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及等離子噴槍，屬于噴涂金屬、金屬氧化物或金屬碳化物的噴涂設(shè)備。
背景技術(shù)：
等離子噴涂是利用電能將氬、氫或氮等氣體轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷氐入x子體并在陽極噴咀內(nèi)形成等離子體射流，利用其高溫和較高的速度將金屬或金屬氧化物、金屬碳化物噴射到工件的表面，形成金屬或其氧化物，碳化物涂層的工藝方法。等離子體射流的溫度和速度的分布特性強(qiáng)烈地影響著涂層的氣孔率和硬度。而其溫度和速度分布情況又取決于等離子體發(fā)生器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，所以改進(jìn)等離子發(fā)生器的結(jié)構(gòu)，使之更加合理化，便成為該領(lǐng)域共同關(guān)心的課題。常用的等離子發(fā)生器，大多采用一對(duì)電極，即一個(gè)陰極和一個(gè)陽極，在直流電源作用下產(chǎn)生等離子體。在陽極通道內(nèi)部，由于電磁力和等離子體氣體拉力的相互作用，使高溫電弧在陽極內(nèi)部表面一直處于不斷地運(yùn)動(dòng)中，使等離子體的能量不斷變化，導(dǎo)致形成的功能涂層性能的不均勻性。產(chǎn)生等離子體不穩(wěn)定性的原因很多，與等離子的電壓、電流、氣體成分均有密切的關(guān)系。為了提高等離子體的穩(wěn)定性，美國專利6215091提出了在陽極噴咀外部，加一線圈形成磁場(chǎng)方法控制電弧。經(jīng)過我們?cè)囼?yàn)，這種方法很容易造成在兩個(gè)陽極間放電，將內(nèi)部陽極燒損的后果。另份美國專利6114649提出了在陽極加工槽溝，穩(wěn)定電弧的方法，試圖將電弧拉到較遠(yuǎn)的出口陽極處，但是這種結(jié)構(gòu)很容易造成陽極的燒損，在涂層中出現(xiàn)熔化銅塊。

發(fā)明內(nèi)容
通過研究我們發(fā)現(xiàn)，提高電弧電壓有利于等離子的穩(wěn)定性。由于目前的等離子發(fā)生器大多采用單一陰極和單一環(huán)狀陽極結(jié)構(gòu)，提高電弧電壓受到了限制，造成穩(wěn)定性不好。本發(fā)明的目的就是為了克服這些缺點(diǎn)提出了將單一陽級(jí)分割成兩部分，中間加以絕緣形成雙陽極，將等離子弧拉到后段陽極上，這樣可在不增加氣體流量的情況下成倍地提高電弧電壓，使等離子體的能量分布偏向于通道外部，改變通道內(nèi)外等離子體溫度，焓和速度等的分布，達(dá)到在較高的輸入能量下，實(shí)現(xiàn)內(nèi)送粉等離子噴涂或者制備球形粉末。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種雙陽極熱等離子發(fā)生器，由槍體、陰極和陽極組成，其特征在于將原先的單一陽極沿垂直軸向切開一分為二，中間用耐高溫絕緣陶瓷將其連接，在槍體中設(shè)置錐形頭部的棒狀陰極，在陰極的前面軸向設(shè)置陽極，直流電源的正極接陽極，兩部分陽極之間用一轉(zhuǎn)移電弧開關(guān)相連，直流電源的負(fù)極則接入陰極。
技術(shù)解決方案還包括所述的陰極的直徑為3～10mm，靠近陰極的內(nèi)陽極噴咀的內(nèi)徑與陰極直徑相同，外陽極噴咀為喇叭型內(nèi)孔，其最小直徑與內(nèi)陽極噴咀內(nèi)徑相同，中間絕緣環(huán)為耐高溫絕緣陶瓷，其內(nèi)徑尺寸與內(nèi)陽極內(nèi)徑相同。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案還包括，本發(fā)明提出的雙陽極熱等離子發(fā)生器的啟動(dòng)方法的特征還在于用于一個(gè)轉(zhuǎn)移電弧開關(guān)連接兩個(gè)陽極，當(dāng)開關(guān)接通時(shí)，相當(dāng)于傳統(tǒng)的單一陽極的起弧，起弧后將開關(guān)斷開，由于高溫等離子體導(dǎo)電，在后段陽極上會(huì)重新生成電弧的弧根。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提出的雙陽極熱等離子發(fā)生器的優(yōu)點(diǎn)在于①等離子電弧在后段陽極上，等離子最小電弧長度得到保證，等離子發(fā)生器穩(wěn)定性好。②提高了等離子的電壓，在同樣輸出功率下，可以降低等離子電流，提高了等離子發(fā)生器的使用壽命。③等離子的溫度和功率得到了提高，有利于內(nèi)送粉等離子噴涂。


本發(fā)明的說明書附圖只有一幅，示于圖1中。
圖1為雙陽極熱等離子發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1、直流電源 2、轉(zhuǎn)移電弧開關(guān) 3、耐高溫絕緣陶瓷環(huán)4、進(jìn)氣口 5、陰極 6、內(nèi)陽極 7、外陽極 8、槍體具體實(shí)施方式
如圖所示的一種雙陽極等離子噴槍，其中1直流電源的正極同時(shí)接外陽極7和通過轉(zhuǎn)移電弧開關(guān)2接內(nèi)陽極6，引弧時(shí)關(guān)閉開關(guān)2，待點(diǎn)燃后再斷開開關(guān)2，等離子弧移至外陽極7。直流電源1的負(fù)極連接陰極5，陰極5與槍體8的間隙為工作氣體的通道4，耐高溫絕緣陶瓷環(huán)3，將陽極一分為二，其間由轉(zhuǎn)移電弧開關(guān)相連接。
權(quán)利要求
1.一種雙陽極熱等離子發(fā)生器，包括槍體、陰極和陽極，其特征在于槍體中設(shè)有圓錐形頭部的棒狀陰極(5)，陰極前面沿軸線方向設(shè)置兩個(gè)圓筒狀陽極噴咀(6)、(7)，兩陽極間用陶瓷絕緣環(huán)(3)連接，直流電源(1)的正極連接在遠(yuǎn)端的外陽極(7)上，直流電源的負(fù)極則連接陰極(5)，兩個(gè)陽極間用一轉(zhuǎn)移電弧開關(guān)(2)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙陽極熱等離子發(fā)生器，其特征在于所述的陰極的直徑為3～10mm，靠近陰極的內(nèi)陽極(6)噴咀的內(nèi)徑與陰極直徑相同，外陽極(7)噴咀為喇叭型內(nèi)孔，其最小直徑與內(nèi)陽極噴咀內(nèi)徑相同，中間絕緣環(huán)為耐高溫陶瓷，其內(nèi)徑與內(nèi)陽極內(nèi)徑相同。
3.一種權(quán)利要求1所述的雙陽極熱等離子發(fā)生器的啟動(dòng)方法，其特征在于用一個(gè)轉(zhuǎn)移弧開關(guān)(2)連接兩個(gè)陽極，當(dāng)開關(guān)接通時(shí)，相當(dāng)于傳統(tǒng)的單一陽極起弧，起弧后將開關(guān)斷開，由于高溫等離子體導(dǎo)電，在后段陽極上會(huì)重新形成電弧弧根。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙陽極熱等離子發(fā)生器，屬于金屬及其氧化物或碳化物的噴涂設(shè)備。該等離子發(fā)生器，包括槍體、陰極和陽極，其特征在于槍體中設(shè)有圓錐形頭部的棒狀陰極，陰極前面沿軸向設(shè)置兩個(gè)圓筒狀陽極噴嘴，即內(nèi)陽極和外陽極，中間用耐高溫陶瓷環(huán)絕緣連接。直流電源的正極連接在外陽極上，負(fù)極則連接在陰極上，兩陽極間用轉(zhuǎn)移電弧開關(guān)連接。本發(fā)明提出的熱等離子發(fā)生器具有電弧穩(wěn)定性好，使用壽命長的特點(diǎn)，尤其適于內(nèi)送粉的等離子噴涂。
文檔編號(hào)H05H1/42GK1589088SQ200410069598
公開日2005年3月2日 申請(qǐng)日期2004年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月23日
發(fā)明者高陽 申請(qǐng)人:大連海事大學(xué)