热喷涂技术应用论文

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1、等离子喷涂技术的现状与展望笑嘻嘻机械11-3学号：2011摘要：综合分析了国内外等离子喷涂技术的现状，着重阐述了今后的发展趋势，并希望这一技术在我国的工业生产中发挥更大的作用。关键词：等离子喷涂实时诊断智能控制1概述随着现代科技和工业的发展，対材料的性能提出了愈來愈高的要求，不同的领域対材料的性能要求也有很大的差别，即对于同一零部件的不同部位所要求的性能亦有所不同。因此，寻求各种功能材料，共至是智能材料已经成为当今世界的热门研究课题之一。等离子喷涂技术是获得材料表而功能涂层的有效手段，具有牛产效率高、涂层质量好、喷涂的材料范围广、成

2、本低等优点。因此，近十几年来，该技术的进步利生产应用发展很快,现已广泛用于核能、航天航空、石化、机械等领域。欧美国家从事等离子喷涂技术的研究工作较早，现己形成人规模的开发、研制、牛产基地。涌现出一批大型跨国公司,如美国的Miller公司、METC0公司、瑞士的Castolin公司,并分别开发了自己的系列产品，不断加以改进。如METCO公司从最初的3M系统发展到了现在的10M系统。最近又推出了计算机控制的等离子喷涂系统配有AR-2000型6关节机器人，可対不同部件进行编程，制订不同的喷涂工艺，貝有菜单式软件驱动，可实时监测和记录等离子

3、喷涂工艺参数，并加以闭环控制。FI本虽然起步较晚，但非常注重引进世界一流的设备和技术，并加以发展。特别是近年来，日本在等离了喷涂技术方面的研究异常深人，大冇后来居上Z势。在1992年第十三届国际热喷涂会议上，共提交论文250多篇。其屮美国110篇，日本40篇，徳国24篇，中国12篇，其它多來自欧洲国家。在编人会议论文集的161篇文章中，我国只有2篇人选。由此可看出在一定程度上反映了各国的发展水平。与先进国家相比，我国在等离了喷涂技术研究上投入的人力、物力较少，而又分散在多家研究机构。如武汉材料保护研究所、航天部625所、清华人学、华

4、南理工大学、沈阳工业大学、北京矿冶研究总院和广州有色金属研究所。这样，其研究能力就显得更加势单力薄。80年代初，武汉材保所和航天部625所，在METCO公司7M系统的基础上，分别研制出可控硅整流等离子喷涂系统，可惜未能形成牛产能力和继续发展。近年來，我国对等离子喷涂技术的研究工作多集屮在涂层性能及喷涂工艺方而。国内从事等离了喷涂设备生产的仅几家小厂，技术力量薄弱，尚不具备开发、研制能力，所牛产的机型落后，技术水平低。2等离子喷涂电源及改进目前，等离子喷涂技术正朝着高效、大功率方向发展。但现已商品化的等离子喷涂系统多采用传统的整流式电

5、源，不仅能耗高，而且体人笨重，不便于现场使用。作为世界一•流的METCO公司所生产的等离了喷涂设备中，其电源也是晶闸管整流式，其整机重虽930kg。体积为690mm（长）X1230mm（宽）X1220mm（高）。目前，使等离子喷涂设备实现节能和小型化已成为一个重要的研究课题。瑞士的castolin、公司最近率先推出了小型的晶体管式等离子喷涂电源，其设计紧凑，重量仅220kg,控制柜重26kg,送粉器12kg,输出功率40kw,能耗较低，可喷涂多种材料。电力电子技术正迅速地向前发展，各种新型的功率器件不断涌现，如绝缘栅双极晶休管(IG

6、BT)＞静电感应晶体管(SIT)、静电感应晶闸管(SITh)、场控晶闸管(MCT)等。由其屮某些功率器件制造的逆变电源己成功地用于弧焊工艺屮。我校已经研制出630A的IGBT中频脉冲MIG焊用弧焊逆变器，口前正在研制72kvA的IGBT逆变式喷涂电源。可以相信，在不久的将來，这些新型的功率器件会进人等离了喷涂技术的领域中，使该类电源达到高效、节能和小型化，并具有优良的动态调节性能和控制方便等特点。3等离子喷涂过程的实时诊断随着等离子喷涂技术的深入发展，对涂层性能和质量实时控制的要求愈加迫切。这就盂要对喷涂工艺过程进行在线诊断，并对工

7、艺参数与涂层性能之间的关系进行有效的推测。等离子喷涂过程可分为三个阶段，即等离子体的发生、等离子体与颗粒之间的反应以及涂层的沉积。等离了体的发生与电流、电压、气流量以及成分有关，这部分测量较为容易些。但如何配置这些工艺参数的人小，以在线稳定等离子体的热焙值和喷枪的效率,就待进一步的研究。等离子体与颗粒之间的反应可通过测量喷涂场的颗粒参数來表征，这包括颗粒尺寸、速度、密度、空间分布温度。目前，在实验室屮，采用一套带散射光颗粒尺寸测量及高速双色高温度计的激光多谱速度计(LDV),可测定颗粒尺寸、速度和温度。但是，对颗粒进行诊断的所冇技术

8、，都冇一个主要的缺点，即没冇直接地获得冇关熔化程度的数据。而R这些测量系统是实验室装置，并不能用于工业环境进行控制。因此，寻求采用一种简单实用的测量技术将是垂要的研究课题。涂层性质的实时测量是过程完整性最直接的测量。超声波技术己用于探