本發(fā)明涉及一種模擬高溫噴鍍過程的裝置及其使用方法，屬于金屬材料鍍層技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

鍍層技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)中被廣泛應(yīng)用。高溫噴鍍技術(shù)作為一種最常見的金屬鍍層手段，在鍍層技術(shù)中起著至關(guān)重要的作用。高溫噴鍍是一種表面強(qiáng)化技術(shù)，是表面工程技術(shù)的重要組成部分，一直是我國重點(diǎn)推廣的新技術(shù)項目。它是利用某種熱源(如電弧、等離子噴涂或燃燒火焰等)將粉末狀或絲狀的金屬或非金屬材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，然后借助焰留本身或壓縮空氣以一定速度噴射到預(yù)處理過的基體表面，沉積而形成具有各種功能的表面涂層的一種技術(shù)。

目前，高溫噴鍍裝置的相關(guān)專利很多，但都是用于工業(yè)生產(chǎn)的金屬鍍層設(shè)備，一般說來，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價較高，暫時沒有用于模擬高溫噴鍍過程的裝置。

考慮到高溫噴鍍過程中，噴射粒子在平面基底上的平整和凝固行為對于鍍層好壞起著重要作用，發(fā)明本裝置用于模擬高溫噴鍍過程，研究噴射粒子在不同溫度的基底上的潤濕和凝固行為，對于改善噴涂條件很有必要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：針對現(xiàn)有技術(shù)缺少能替代工業(yè)上高溫噴鍍過程的裝置和方法，提供一種模擬高溫噴鍍過程裝置及使用方法，用于探究噴涂條件對高溫噴鍍過程的影響。

本發(fā)明一種模擬高溫噴鍍過程的裝置，包括熱噴射系統(tǒng)(1)、基底系統(tǒng)(2)、氣氛控制系統(tǒng)(3)；

所述熱噴射系統(tǒng)(1)包括電加熱圈(12)和金屬管材(11)；所述金屬管材(11)內(nèi)可通氣體；所述金屬管材(11)的一端伸入電加熱圈(12)內(nèi)；

所述基底系統(tǒng)(2)位于電加熱圈(12)的下方，其包括可拆卸基底(21)、基底加熱裝置(22)、基底伸縮裝置(23)、基底伸縮裝置的工作開關(guān)(24)；所述拆卸基底(21)附著在基底加熱裝置(22)上，通過基底伸縮裝置(23)使得帶有拆卸基底(21)的基底加熱裝置(22)按設(shè)定的速度上下伸縮；所述基底伸縮裝置的工作開關(guān)(24)控制基底伸縮裝置(23)工作；

所述氣氛控制系統(tǒng)(3)由包括進(jìn)氣口(31)、出氣口(32)、氣氛保護(hù)室(33)所述進(jìn)氣口(31)、出氣口(32)設(shè)置在氣氛保護(hù)室(33)；

所述基底系統(tǒng)(2)、電加熱圈(12)以及伸入電加熱圈(12)內(nèi)的金屬管材位于氣氛保護(hù)室(33)內(nèi)。

作為優(yōu)選，金屬管材(11)伸入電加熱圈(12)一端的長度為3-4cm。

本發(fā)明一種模擬高溫噴鍍過程的裝置，所述金屬管材(11)的另一端通過軟管連接到保護(hù)氣體提供裝置上，所述軟管上設(shè)有閥門。

本發(fā)明一種模擬高溫噴鍍過程的裝置，進(jìn)氣口(31)、出氣口(32)均帶有閥門。

本發(fā)明一種模擬高溫噴鍍過程的裝置，氣氛保護(hù)室(33)頂部為可打開的保護(hù)性氣罩，所述保護(hù)性氣罩上預(yù)留有金屬管材(11)的進(jìn)口。

本發(fā)明一種模擬高溫噴鍍過程的裝置，氣氛保護(hù)室(33)的側(cè)面設(shè)有透明的觀測口(34)，所述觀測口(34)外設(shè)有高速攝像裝置(41)。

作為優(yōu)選方案，本發(fā)明一種模擬高溫噴鍍過程的裝置，工作開關(guān)(24)可為自動開關(guān)，所述自動開關(guān)上連接有傳感器，當(dāng)金屬液第經(jīng)過設(shè)定位置時，自動開啟基底伸縮裝置按設(shè)定速度上行。

本發(fā)明一種模擬高溫噴鍍過程的裝置，進(jìn)氣口(31)連接到保護(hù)氣體提供裝置上。

本發(fā)明一種模擬高溫噴鍍過程的裝置的應(yīng)用，包括下述步驟：

步驟一

將金屬管材(11)通過保護(hù)性氣罩上預(yù)留有金屬管材(11)的進(jìn)口伸入電加熱圈(12)；將可拆卸基底(21)固定于基底加熱裝置(22)上，

步驟二

打開進(jìn)氣口(31)、出氣口(32)的閥門，通過保護(hù)氣體提供裝置往氣氛保護(hù)室(33)通入保護(hù)氣體至往氣氛保護(hù)室(33)內(nèi)氧的體積含量小于等于0.0001％；

步驟三

加熱基底至設(shè)定溫度后保溫，同時開啟電加熱圈(12)對金屬管材(11)進(jìn)行加熱至產(chǎn)生液滴時，開啟基底伸縮裝置的工作開關(guān)(24)使得基底伸縮裝置按照設(shè)定速度上行并與液滴接觸。

本發(fā)明一種模擬高溫噴鍍過程的裝置的應(yīng)用，在模擬過程中，通過高速攝像裝置(41)對模擬過程實時記錄。

本發(fā)明一種模擬高溫噴鍍過程的裝置的應(yīng)用，研究液滴速度對噴鍍的影響時，開啟電加熱圈(12)對金屬管材(11)加熱后，打開軟管上設(shè)有閥門往金屬管材(11)內(nèi)通入氣體，并配合基底伸縮裝置按設(shè)定速度上行。

本發(fā)明一種模擬高溫噴鍍過程的裝置的應(yīng)用，將步驟三所得帶有液滴的基底取出；并結(jié)合高速攝像裝置(41)的錄像分析模擬熱噴鍍過程。

本發(fā)明提供一種模擬高溫噴鍍過程裝置及測試方法，可實現(xiàn)高溫噴鍍過程的模擬實驗，并研究不同基底溫度、不同噴鍍粒子射出速度對金屬粒子平整和凝固的影響。本發(fā)明采用電加熱圈對金屬管材加熱使之熔化。熔化的試樣形成球形液滴靠重力自由下落或氣流推進(jìn)下落在基底上，在其上快速冷卻并發(fā)生潤濕和凝固行為。本發(fā)明基底通過加熱裝置進(jìn)行恒溫控制，通過高速相機(jī)對模擬過程實時記錄，通過將滴落在基底上的液滴連同基底一起取出，并結(jié)合高速相機(jī)的錄像分析模擬熱噴鍍過程。

本發(fā)明主要具有以下有益效果：

1)設(shè)備簡單。本發(fā)明包括三個系統(tǒng)，共十余個部件構(gòu)成，具有測試設(shè)備簡單、操作方便的特點(diǎn)。

2)模擬成本低。本發(fā)明可在實現(xiàn)實驗室規(guī)模高溫噴鍍過程，從而替代工業(yè)生產(chǎn)上的高溫噴鍍過程，同時消耗小，模擬成本低。

3)模擬準(zhǔn)確度高。本發(fā)明采用一系列基礎(chǔ)連續(xù)過程對工業(yè)上的高溫噴鍍實現(xiàn)模擬，可滿足研究基底溫度對高溫噴鍍影響的問題，且模擬實際可靠、準(zhǔn)確度高。

以下結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

附圖說明

圖1為實施例中應(yīng)用的一種模擬高溫噴鍍過程的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)號：

11-金屬管材，12-電加熱圈；

21-可拆卸基底，22-基底加熱裝置，23-基底伸縮裝置，24-基底伸縮裝置的工作開關(guān)；

31-進(jìn)氣管，32-出氣管，33-氣氛保護(hù)室，34-觀察口，35-氣瓶；

41-高速攝像裝置。

具體實施方式

參見圖1，圖示中的模擬高溫噴鍍過程的裝置，包括熱噴射系統(tǒng)、基底系統(tǒng)、氣氛控制系統(tǒng)三大部分。

其中，所述熱噴射系統(tǒng)包括電加熱圈和金屬管材；所述金屬管材內(nèi)可通氣體；所述金屬管材的一端伸入電加熱圈內(nèi)；

所述基底系統(tǒng)位于電加熱圈的下方，其包括可拆卸基底、基底加熱裝置、基底伸縮裝置、基底伸縮裝置的工作開關(guān)；所述拆卸基底附著在基底加熱裝置上，通過基底伸縮裝置使得帶有拆卸基底的基底加熱裝置按設(shè)定的速度上下伸縮；所述基底伸縮裝置的工作開關(guān)控制基底伸縮裝置工作；

所述氣氛控制系統(tǒng)由包括進(jìn)氣口、出氣口、氣氛保護(hù)室所述進(jìn)氣口、出氣口設(shè)置在氣氛保護(hù)室；

所述基底系統(tǒng)、電加熱圈以及伸入電加熱圈內(nèi)的金屬管材位于氣氛保護(hù)室內(nèi)。

在所述氣氛保護(hù)室的側(cè)面設(shè)有透明的觀測口，所述觀測口外設(shè)有高速攝像裝置。

應(yīng)用上述模擬高溫噴鍍過程裝置的方法實施方案如下：

采用電加熱圈對金屬管材加熱使之熔化。熔化的試樣形成球形液滴靠重力自由下落或氣流推進(jìn)下落在基底上，在其上快速冷卻并發(fā)生潤濕和凝固行為。本發(fā)明基底通過加熱裝置進(jìn)行恒溫控制，通過高速相機(jī)對模擬過程實時記錄，通過將滴落在基底上的液滴連同基底一起取出，并結(jié)合高速相機(jī)的錄像分析模擬熱噴鍍過程。

以下根據(jù)具體的實驗實施例進(jìn)行說明。

實施例1

模擬高溫噴鍍過程實驗采用如圖1所示的模擬高溫噴鍍過程裝置進(jìn)行，研究液滴自然滴落時，高溫噴鍍Cu時，基底溫度對噴鍍效果的影響。

具體包括以下順序步驟：

步驟一

將金屬Cu管材(11)通過保護(hù)性氣罩上預(yù)留有金屬管材(11)的進(jìn)口伸入電加熱圈(12)；將可拆卸基底(21)固定于基底加熱裝置(22)上，金屬Cu管材(11)伸入電加熱圈(12)的深度為4cm；所述管材的內(nèi)徑為0.5cm；

步驟二

打開進(jìn)氣口(31)、出氣口(32)的閥門，通過保護(hù)氣體提供裝置往氣氛保護(hù)室(33)通入保護(hù)氣體至往氣氛保護(hù)室(33)內(nèi)氧的體積含量小于0.0001％；

步驟三

加熱基底至設(shè)定溫度后保溫，同時開啟電加熱圈(12)對金屬管材(11)進(jìn)行加熱至產(chǎn)生液滴時，開啟基底伸縮裝置的工作開關(guān)(24)使得基底伸縮裝置按照0m/s的上行速度與液滴接觸。

其中，基底溫度為實驗變量，分別設(shè)定為300K,450K,600K進(jìn)行。

將滴落在基底上的液滴連同基底一起取出，并結(jié)合高速相機(jī)的錄像分析模擬熱噴鍍過程。

實施例2

模擬高溫噴鍍過程實驗采用如圖1所示的模擬高溫噴鍍過程裝置進(jìn)行，研究液滴自然滴落時，高溫噴鍍Ni時，基底溫度對噴鍍效果的影響。

具體包括以下順序步驟：

步驟一

將金屬Ni管材(11)通過保護(hù)性氣罩上預(yù)留有金屬管材(11)的進(jìn)口伸入電加熱圈(12)；將可拆卸基底(21)固定于基底加熱裝置(22)上，金屬Ni管材(11)伸入電加熱圈(12)的深度為4cm；所述管材的內(nèi)徑為0.5cm；

步驟二

打開進(jìn)氣口(31)、出氣口(32)的閥門，通過保護(hù)氣體提供裝置往氣氛保護(hù)室(33)通入保護(hù)氣體至往氣氛保護(hù)室(33)內(nèi)氧的體積含量小于0.0001％；

步驟三

加熱基底至設(shè)定溫度后保溫，同時開啟電加熱圈(12)對金屬管材(11)進(jìn)行加熱至產(chǎn)生液滴時，開啟基底伸縮裝置的工作開關(guān)(24)使得基底伸縮裝置按照10m/s的上行速度與液滴接觸。

其中，基底溫度為實驗變量，分別設(shè)定為300K,450K,600K進(jìn)行。

將滴落在基底上的液滴連同基底一起取出，并結(jié)合高速相機(jī)的錄像分析模擬熱噴鍍過程。

實施例3

模擬高溫噴鍍過程實驗采用如圖1所示的模擬高溫噴鍍過程裝置進(jìn)行，研究液滴用氣流推進(jìn)下落，高溫噴鍍Cu時，粒子速度對噴鍍效果的影響。

具體包括以下順序步驟：

步驟一

將金屬Cu管材(11)通過保護(hù)性氣罩上預(yù)留有金屬管材(11)的進(jìn)口伸入電加熱圈(12)；將可拆卸基底(21)固定于基底加熱裝置(22)上，金屬Cu管材(11)伸入電加熱圈(12)的深度為4cm；所述管材的內(nèi)徑為0.5cm；

步驟二

打開進(jìn)氣口(31)、出氣口(32)的閥門，通過保護(hù)氣體提供裝置往氣氛保護(hù)室(33)通入保護(hù)氣體至往氣氛保護(hù)室(33)內(nèi)氧的體積含量小于0.0001％；

步驟三

加熱基底至設(shè)定溫度(450K)后保溫，同時開啟電加熱圈(12)對金屬管材(11)進(jìn)行加熱至產(chǎn)生液滴時，打開軟管上的閥門往金屬管材(11)內(nèi)通入氣體，開啟基底伸縮裝置的工作開關(guān)(24)使得基底伸縮裝置按照設(shè)定上行速度與液滴接觸。

其中，上行速度為實驗變量，分別設(shè)定為0.5m/s,1m/s,1m/s進(jìn)行。

將滴落在基底上的液滴連同基底一起取出，并結(jié)合高速相機(jī)的錄像分析模擬熱噴鍍過程。

實施例4

模擬高溫噴鍍過程實驗采用如圖1所示的模擬高溫噴鍍過程裝置進(jìn)行，研究液滴用氣流推進(jìn)下落，高溫噴鍍Ni時，粒子速度對噴鍍效果的影響。

具體包括以下順序步驟：

步驟一

將金屬Ni管材(11)通過保護(hù)性氣罩上預(yù)留有金屬管材(11)的進(jìn)口伸入電加熱圈(12)；將可拆卸基底(21)固定于基底加熱裝置(22)上，金屬Ni管材(11)伸入電加熱圈(12)的深度為4cm；所述管材的內(nèi)徑為0.5cm；

步驟二

打開進(jìn)氣口(31)、出氣口(32)的閥門，通過保護(hù)氣體提供裝置往氣氛保護(hù)室(33)通入保護(hù)氣體至往氣氛保護(hù)室(33)內(nèi)氧的體積含量小于0.0001％；

步驟三

加熱基底至設(shè)定溫度(450K)后保溫，同時開啟電加熱圈(12)對金屬管材(11)進(jìn)行加熱至產(chǎn)生液滴時，打開軟管上的閥門往金屬管材(11)內(nèi)通入氣體，開啟基底伸縮裝置的工作開關(guān)(24)使得基底伸縮裝置按照設(shè)定上行速度與液滴接觸。

其中，上行速度為實驗變量，分別設(shè)定為0.5m/s,1m/s,1m/s進(jìn)行。

將滴落在基底上的液滴連同基底一起取出，并結(jié)合高速相機(jī)的錄像分析模擬熱噴鍍過程。

以上實施例描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的具體工作原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)，本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。