鐵磁性粉末電磁驅(qū)動送粉方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及鐵磁性粉末電磁驅(qū)動送粉方法及裝置。本發(fā)明是利用多個依次排列的電磁線圈，順序通電產(chǎn)生移動的電磁場，使鐵磁性的鐵基粉末被磁場吸引，沿著線圈依次通電的方向做加速運(yùn)動，形成移動的粉末束流。本發(fā)明還提供了實(shí)現(xiàn)該送粉方法的裝置，主要包括粉倉、管道、線圈A、線圈B、線圈C、控制器、驅(qū)動器、噴嘴組成?？刂破靼凑赵O(shè)定的模式，發(fā)出驅(qū)動指令脈沖，驅(qū)動器使線圈依次通電，實(shí)現(xiàn)粉末加速或者停止甚至后退，粉末運(yùn)動速度和粉末流量直接由電流參數(shù)控制，無需氣體驅(qū)動，避免了粉末飛散。本裝置結(jié)構(gòu)簡單，可以滿足噴涂或噴射加工對送粉精確控制的需求。
【專利說明】鐵磁性粉末電磁驅(qū)動送粉方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種噴涂或噴射用送粉方法及裝置，特別是鐵磁性粉末電磁驅(qū)動送粉方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]噴涂或噴射加工中需要將金屬或陶瓷粉末輸送到噴嘴處，通過激光或等離子等高能熱源將粉末融化并噴涂熔覆到被沉積對象表面。為了將粉末從粉倉輸送到噴嘴處，多數(shù)使用重力加氣流吹送的方法輸送粉末；比如氬氣，剛好滿足噴涂時的氣體保護(hù)，因此多數(shù)直接使用氬氣吹送粉末。但是，氣體吹送粉末的結(jié)果是粉體流動的速度和流量控制比較麻煩，氣流太小，粉體輸送不及時且大粒徑粉體不能有效輸送，氣流太大，粉體中細(xì)粉被吹散，無法有效的被激光或等離子弧熔射到沉積對象表面，此外也存在氬氣消耗量大的缺點(diǎn)。
[0003]工業(yè)上噴涂加工對象多數(shù)是鋼鐵材料，如模具、活塞桿的表面修復(fù)，所噴涂的材料也多數(shù)為鋼、鎳等合金粉末以及WC類的耐磨碳化物、金屬陶瓷的金屬粉末，其中鋼和鎳所占粉末成分的比例較大，粉末的粒徑從20微米到500微米不等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供鐵磁性粉末電磁驅(qū)動送粉方法及裝置，利用粉末中鐵磁性材料占主要成分的特點(diǎn)，通過電磁線圈產(chǎn)生的有序電磁力驅(qū)動粉體顆粒運(yùn)動，達(dá)到送粉的目的；并通過線圈中電流的頻率、脈寬、大小、相序等參數(shù)的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)定向、定速、定量精確送粉，避免了重力落粉容易堵塞且材質(zhì)不均，氣體輸送的粉體飛散的浪費(fèi)以及噴涂表面質(zhì)量不佳，以及高純惰性氣體流量浪費(fèi)的缺點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下。
[0006]鐵磁性粉末電磁驅(qū)動送粉方法，其特征是:利用鐵磁性粉末能被磁場驅(qū)動的原理，使用至少三組電磁線圈，繞在圓形送粉管道外側(cè)，并按照固定順序重復(fù)排列；鐵磁性粉末在粉倉內(nèi)被攪拌呈流化態(tài)，驅(qū)動器依次對每組電磁線圈施加直流脈沖電流，鐵磁性粉末被第一組電磁線圈的磁場吸引，進(jìn)入圓形送粉管道，并依次被每組電磁線圈的磁場順序吸引，沿著圓形送粉管道移動并獲得一定的運(yùn)動速度，直到送粉管道末端由慣性拋出?；旌戏勰┲械姆氰F磁性材料會在鐵磁性材料的攜帶下同步前進(jìn)，不會出現(xiàn)分層和材質(zhì)偏析問題。
[0007]本發(fā)明提供的方法實(shí)質(zhì)上類似于直線電機(jī)驅(qū)動技術(shù)，并且是步進(jìn)驅(qū)動，但是驅(qū)動對象是粉末，尤其是鐵磁性材料為主的噴涂用粉末。
[0008]上述鐵磁性粉末電磁驅(qū)動送粉方法，圓形送粉管道為直線管道且足夠長，使用若干個電磁線圈繞在圓形送粉管道外側(cè)，并按照固定順序重復(fù)排列，能將粉末加速度到數(shù)百米每秒。
[0009]為了使鐵磁性粉末顆粒在圓形送粉管道內(nèi)部能穩(wěn)定地加速，滿足入口速度慢、出口速度快的加速過程，將每組電磁線圈分成若干個短線圈加速段，從粉體入口通道開始到出口噴嘴，每段短線圈的長度依次增加。[0010]本發(fā)明還提供了鐵磁性粉末電磁驅(qū)動送粉裝置，包括粉倉、圓形送粉管道、空心電磁線圈、控制器、驅(qū)動器、噴嘴，粉倉內(nèi)的粉體被攪拌器或者保護(hù)氣體攪動，呈流化態(tài)，保證粉末成分均勻。控制器按照設(shè)定發(fā)出一定頻率、占空比和相序的指令脈沖，經(jīng)過驅(qū)動器內(nèi)部的功率開關(guān)放大電路，按照設(shè)定的驅(qū)動電流驅(qū)動各相線圈繞組，產(chǎn)生移動的電磁場吸引鐵磁性粉末進(jìn)入管道前行，經(jīng)過加速后從噴嘴中慣性拋出。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明直接采用電流驅(qū)動送粉，電流的頻率、脈寬、相序、大小等可控，電流頻率高，粉末移動速度快，流量大；頻率低，流動慢，流量??；磁場不動，則停止流動；相序改變，粉末往回運(yùn)動返回粉倉，避免了管道內(nèi)粉末的殘留浪費(fèi)。本方法不需要?dú)怏w消耗，不會因?yàn)榉垠w粒徑和密度差異導(dǎo)致氣力輸送式材質(zhì)不均的現(xiàn)象，不會使粉體吹散，減少了浪費(fèi)，也不會因?yàn)榉垠w飄落影響噴涂的表面質(zhì)量。
[0012]本發(fā)明提供的方法和裝置，控制器和驅(qū)動器模塊化布置，一臺控制器可以控制多臺驅(qū)動器，進(jìn)行多路同時送粉，實(shí)現(xiàn)不同粉末的精確混合成份控制，從而控制材質(zhì)性能，形成梯度材料。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0014]圖1是本發(fā)明的方法原理示意圖。
[0015]圖2是本發(fā)明的方法實(shí)施例示意圖1。
[0016]圖3是本發(fā)明的方法實(shí)施例示意圖2。
[0017]圖4是本發(fā)明的線 圈長度計算示意圖。
[0018]圖5是本發(fā)明的裝置實(shí)施例示意圖。
[0019]圖中1.空心管道，2.線圈，3.聚磁圈，4.鐵磁性粉末，5.粉倉，6.控制器，7.驅(qū)動器，8噴嘴(或者熔覆頭)。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明涉及的電磁驅(qū)動送粉方法及裝置做進(jìn)一步說明:
圖1是本發(fā)明的方法原理示意圖，本原理圖以三相繞組的線圈為例進(jìn)行說明。每相繞組有若干個短線圈串聯(lián)而成，共有A、B、C三相，三相有公共端聯(lián)接在一起，每相的電流脈沖依次到來，相序如圖中所示，使磁場從左向右移動。
[0021]進(jìn)一步用圖2的實(shí)施例來說明線圈之間的關(guān)系組成。管道I的外側(cè)繞有線圈2，每段短線圈外側(cè)有管狀聚磁圈3，當(dāng)A、B、C三相依次通以脈寬為T的電流時，聚磁圈產(chǎn)生的定向磁場如圖所示，鐵磁性粉末4在磁場的吸引下，依次沿著管道從左向右隨磁場同步移動。聚磁環(huán)還可以采用杯形，采用鐵氧體或者硅鋼制造，如圖3所示。
[0022]圖4是與粉體顆粒在不同位置的瞬時速度和線圈長度的示意圖。其中F1HF4是粉體顆粒在每段短線圈加速之后的速度為每相電流的時間寬度，4為為為，…Λ是每段短線圈的長度，每段短線圈分為Α、B、C三相的短線圈
[0023]粉末從粉倉進(jìn)入管道線圈的入口速度較小，尤其是初始進(jìn)入時，粉末顆粒的速度基本為零，然后由于線圈的加速作用，在管道線圈出口達(dá)到最大速度。如果粉末顆粒在每相短線圈內(nèi)都得到最佳加速，則需要粉體顆粒所受到的電磁力穩(wěn)定一致，則有加速度S穩(wěn)定一致使鐵磁性粉末在移動磁場中做同步運(yùn)動，其運(yùn)動速度等于磁場的移動速度。如果線圈有^段組成，則粉末從管道線圈飛出的速度為有:
【權(quán)利要求】
1.鐵磁性粉末電磁驅(qū)動送粉方法，其特征是:利用鐵磁性粉末能被磁場驅(qū)動的原理，使用至少三組電磁線圈，繞在圓形送粉管道外側(cè)，并按照固定順序重復(fù)排列；鐵磁性粉末在粉倉內(nèi)被攪拌呈流化態(tài)，驅(qū)動器依次對每組電磁線圈施加直流脈沖電流，鐵磁性粉末被第一組電磁線圈的磁場吸引，進(jìn)入圓形送粉管道，并依次被每組電磁線圈的磁場順序吸引，沿著圓形送粉管道移動并獲得一定的運(yùn)動速度，直到送粉管道末端由慣性拋出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鐵磁性粉末電磁驅(qū)動送粉方法，其特征是:線圈足夠長且為直線管道，可以將粉末加速度到數(shù)百米每秒。
3.鐵磁性粉末電磁驅(qū)動送粉裝置，其特征是:包括粉倉、管道、多組電磁線圈、控制器、驅(qū)動器、噴嘴或者熔覆頭，線圈繞在空心的非鐵磁性管道外壁。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述鐵磁性粉末電磁驅(qū)動送粉裝置，其特征是每組線圈由多個不同長度的短線圈串聯(lián)而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述鐵磁性粉末電磁驅(qū)動送粉裝置，其特征是每組線圈的短線圈之間穿插其他線圈組的短線圈，并按照固定順序重復(fù)排列。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述鐵磁性粉末電磁驅(qū)動送粉裝置，其特征是短線圈從管道的粉末入口到粉末出口，短線圈的長度和圈數(shù)按照等比數(shù)列關(guān)系增加。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述鐵磁性粉末電磁驅(qū)動送粉裝置，其特征是每組線圈的小線圈外可穿套具有聚磁特性的杯狀或管狀護(hù)套，如鐵氧體磁環(huán)或者硅鋼圈。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述鐵磁性粉末電磁驅(qū)動送粉裝置，其特征是驅(qū)動器的通道數(shù)與線圈組數(shù)相同，并分別與線圈聯(lián)接。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述鐵磁性粉末電磁驅(qū)動送粉裝置，其特征是一套控制器可以控制多套驅(qū)動器和線圈，實(shí)現(xiàn)多種材質(zhì)粉末按程序控制比例混合噴涂。
【文檔編號】B05B5/025GK103691589SQ201310747867
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】張春, 曾大新, 劉建永, 袁有錄 申請人:湖北汽車工業(yè)學(xué)院