双阳极等离子喷枪设计及性能测试与分析

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1、西北工业大学工学硕士学位论文摘要本文针对普通等离子喷涂的生产中，喷涂的涂层可靠性和重复性差，所用气体品种多等缺点，设计了双阳极等离子喷枪，它利用拉长等离子弧长度的方法解决上述问题。并对喷枪进行了全面的测试。文中详细的论述了喷枪所采用的结构和设计思想。成功的解决了统一水冷的两阳极问的绝缘密封问题，提出了一种拉长电弧的实用结构，明显的提高了等离子喷枪的性能。测试结果表明，喷枪的静特性具有明显的上升趋势，说明电弧中气体电离充分，电流密度大：喷枪的电弧电压波动幅值小，与平均弧压比值小于10％，明显低于普通喷枪；用Ar气做

2、离子气时的焓值高于普通枪。喷枪的噪声在枪后90em处，低于105dB。对电弧电压波形的傅立叶变换表明，电源引起的波动是喷枪电弧电压波动的主要因素，而喷枪电弧阳极斑点游动引起的波动是很小的。对喷枪的噪声的傅立叶变换表明，其噪声呈宽频带特性，最大值在4--6kHz频率范围内。工艺试验结果表明，使用本喷枪可以在小功率(9．8kW)下喷涂出较高质量的FeCrBSi涂层：且在纯氩气做离子气时，可以喷涂A1203涂层，但所用的电流小于普通等离子喷枪。本文所介绍的研究成果，为长电弧的等离子喷枪用于实际生产提供了理论和实践基础，

3、对于进一步提高等离子喷涂的工程技术优势，改进涂层质量具有明显的理论价值及应用价值。关键词：双阳极等离子喷枪设计测试静特性电弧电压波动西北工业大学工学硕士学位论文AbstractAdouble—anodeplasmaspraytorchisdesignedinthispaperbecausethereliabilityandreproducibilityofplasmasprayedcoatingsareimperfectandseveralkindsofgaseshavetObeusedinthetraditio

4、nalplasmasprayprocess．Thetorchcansolvetheseproblemsbyelongatingthearc．Comprehensivetestsaboutthetorcharecarriedout．Inthepaper,thestructureandthedesignideaofthetorcharethoroughlystatedTheproblemsofinsulationandsealingofthetwoanodes，whicharewater—cooledtogether

5、,aresuccessivelysolved，andapracticalstructureintheengineeringispresentedwhichgreatlyimprovethecapabitityoftheplasmatorch．Theresultsofthetestsshowthatthestaticcharacteristicsofthearcclimbupobviously,whichilluminatethatthegasinthearciswellionizedandtheampereden

6、sityishigh．Thearcvoltagefluctuationamplitude(peak—to-peak)representslessthan10％ofthemeanlevel，whichismarkedlysmallcomparedwiththetraditionaltorch．TheFouriertransitionofthearcvoltagewaveformsshowsthatthefluctuationofthemismainlyattributedtothefluctuationofpowe

7、rsupply,whilethemotionofarcroothaslittleeffectonthem．WhenpureArisusedasarcgas，theenthalpyofthetorchishigherthanthatofthetraditionalone，Thevaluesoftheaudiopressionbehindthetorch，withadistanceof90cm，islowerthan105dB．Inthefrequencydomain，thesoundsignalcharacteri

8、sticsisbroadbandandamaximumpeakOCCurSatthesamefrequency(about4-6kHz)．TheFeCrBSicoatingswithhigherqualitycanbeobtainedbyusingthedouble—anodespraytorchwithasmallpower(9．8kw)．ByusingpureAras