大氣等離子噴涂設備構成

我國目前使用的等離子噴涂設備分為進口和國產兩類，進口的主要源自國外兩大公司的產品，一是ＳｕｌｚｅｒＭｅｔｃｏ公司，如Ｍｅｔｃｏ７Ｍ和ＳｕｌｚｅｒＭｅｔｃｏ９Ｍ等；二是Ｐｒａｘａｉｒ公司，代表產品有３６２０、４５００和５５００等。國產設備主要是仿制品，大多是仿制Ｍｅｔｃｏ７Ｍ和ＳｕｌｚｅｒＭｅｔｃｏ９Ｍ。下面主要參照ＳｕｌｚｅｒＭｅｔｃｏ９Ｍ設備，介紹其構成。
ＳｕｌｚｅｒＭｅｔｃｏ９Ｍ等離子噴涂設備由噴槍、整流電源、控制系統(tǒng)、熱交換系統(tǒng)、送粉器、水電轉接箱六部分構成，如圖２２７所示。輔助設備包括：壓縮氣體供給系統(tǒng)、工作用氣（氬、氫、氮）供給系統(tǒng)等。
（１）噴槍等離子噴槍是集水、電、氣、粉于一體的等離子電弧發(fā)生器，是整套系統(tǒng)的關鍵，噴槍的設計和加工質量直接影響噴涂系統(tǒng)能否正常工作和噴涂涂層質量的優(yōu)劣。噴槍主要由噴嘴、電極、電極桿、絕緣體、水道頭等組成。
１）噴嘴。噴嘴是噴槍的關鍵部件，也是易損件，材料為純銅。９Ｍ噴槍常用的噴嘴有四種型號，其中氮氣兩種：Ｇ和ＧＥ；氬氣兩種：ＧＨ和ＧＰ。Ｇ和ＧＨ是低速噴嘴，開口角度和孔徑都較大，焰流束粗，適于噴涂高熔點材料，如ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ｗ等。ＧＥ和ＧＰ是高速噴嘴，開口角度和孔徑都較小，焰流束細，適于噴涂較低熔點材料。

等離子噴涂設備構成示意圖
２）電極。電極也是噴槍的關鍵部件和易損件，頭部材料為鎢－釷或鎢－鈰合金，基座材料為純銅。使用過程中，電極頭部溫度高達２００００Ｋ以上，局部熱負荷相當高，容易燒損。為提高電極壽命，必須加強冷卻水對電極的冷卻效果。
３）絕緣體。一方面在噴嘴和電極之間起絕緣作用，另一方面也起著氣路和水路通道的作用。材料選用耐熱性好的工程塑料，如聚砜和聚甲醛等，絕緣體端部氣體分配環(huán)材料為聚酰亞胺。
４）水道頭。既是噴槍水路的導通體，又是噴嘴、電極和絕緣體的安裝定位套。材料為黃銅或青銅。內孔加工精度高，其加工質量的好壞直接影響噴嘴、電極的同心度和冷卻效果。

等離子噴涂電源的性能要求和技術參數(shù)

（３）控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是整套設備的控制中心，一般是由三部分組成：電氣控制系統(tǒng)、氣路控制系統(tǒng)和工作狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)（或稱為安全報警系統(tǒng)）?？刂葡到y(tǒng)與水電轉接箱聯(lián)合作用實現(xiàn)對整個噴涂過程的動作程序和工藝參數(shù)的控制、調節(jié)及監(jiān)視（故障顯示）。
電氣控制系統(tǒng)包括：操作動作程序控制電路、電源電流觸發(fā)控制電路、信號顯示電路等。操作動作程序控制電路是將各輸入的條件信號經過邏輯組合（編程），輸出控制信號來控制執(zhí)行機構（電氣元件），使其按工藝要求的順序動作，并具有在非正常的工作狀態(tài)時自行停機的保護功能。
目前國產設備程序控制電路的形式有三種：
１）固定程序繼電器控制電路。是通過繼電器接點的串并聯(lián)來實現(xiàn)程序控制。目前部分國產設備仍采用這種方式。
２）可編程序控制器ＰＬＣ程序控制電路。利用可編程序控制器組成程序控制電路。目前部分國產和進口設備采用此方式。
３）計算機控制系統(tǒng)。采用微型計算機對整個噴涂系統(tǒng)的操作程序和工藝參數(shù)自動控制和數(shù)據存儲，通過顯示器來顯示工作狀態(tài)和工藝參數(shù)。部分進口設備采用此方式。
（４）送粉器送粉器是在噴涂過程中定量向噴槍提供粉末的裝置，一般要求：可送粉末粒度范圍為５～２００μｍ；送粉量連續(xù)可調：５～１５０ｇ／ｍｉｎ；送粉精度：±１％。目前常用的有流化床式送粉器和容積式送粉器。該送粉器工作時的參數(shù)變量是載氣流量和粉筒工作壓力（簡稱反壓）以及送粉拾取軸的型號，一般固定拾取軸和載氣兩個變量，通過調節(jié)反壓來改變送粉量的大小。某種粉末單位時間內的送粉量需要進行標定才能確定，標定工作不是一勞永逸的，粉末粒度差異、氣體壓力波動、拾取軸的磨損等都會帶來送粉量的變化，所以要根據實際情況決定是否重新標定。一般情況下，造成送粉器出現(xiàn)故障的原因是“氣密性”問題。載氣管路老化、接頭Ｏ形圈破損等都可能導致“氣密性”問題。

流化床式送粉器工作原理圖
（５）熱交換系統(tǒng)熱交換系統(tǒng)有兩種類型，一是水泵式制冷，另一種是氟利昂制冷即制冷機組。１）水泵制冷式換熱器。此種形式換熱器的結構，熱交換過程分內外兩路循環(huán)。內循環(huán)的流體是蒸餾水，其循環(huán)路徑是：儲水罐→水泵→噴槍→換熱器→貯水罐。外循環(huán)的流體是蓄水池水，其循環(huán)路徑是：蓄水池水→水泵→換熱器→蓄水池水。其基本原理是：用蒸餾水冷卻噴槍，再用蓄水池水冷卻蒸餾水。此種形式的熱交換系統(tǒng)主要用于我國北方地區(qū)，因北方夏季蓄水池水經冷卻水塔散熱降溫后水溫可在２５℃以下，而南方則不具備這個條件。

２）氟利昂制冷式換熱器。