一种超音速火焰喷涂薄壁基材用同步冷却系统的制作方法

1.本实用新型涉及表面工程超音速火焰喷涂作业技术领域，具体的说是一种超音速火焰喷涂薄壁基材用同步冷却系统。


背景技术：

2.超音速火焰喷涂技术，由小孔进入燃烧室的液体燃烧,如煤油，经雾化与氧气混合后点燃，发生强烈的气相反映，燃烧放出的热能使产物剧烈膨胀，此膨胀气体流经laval喷嘴时受喷嘴的约束形成超音速高温焰流。此焰流加热加速喷涂材料至基体表面，形成高质量涂层。随着持续的加热作业，基材温度会不断升高。因温度持续的升高，使薄壁基材会发生形状变化，涂层出现裂纹、分层甚至剥落现象，因此在超音速喷涂作业中对薄壁基材的冷却处理成为了必不可少的过程。如公告号为cn210357917u的中国专利公开了一种热喷涂的风冷装置，其以金属支架作为载体，引流压缩空气进行直吹降温。其整个载体过于笨重，影响灵活性，且受载体框架限制有诸多盲点无法到达。万向气管作为压缩空气输出端，在工作中会产生振动，当动作剧烈或压缩空气流速过高时将无法保证设置位置。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术中的不足，本实用新型提供一种超音速火焰喷涂薄壁基材用同步冷却系统，该冷却系统包括风冷组件和水冷组件，风冷组件和水冷组件共同作用能够在薄壁基材喷涂作业时起到冷却作用，进而维持火焰的持续喷涂，以达到降低成本的目的。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用的具体方案为：
5.一种超音速火焰喷涂薄壁基材用同步冷却系统，包括：
6.风冷组件，所述风冷组件包括固定于喷枪枪体上的支撑框架、设于支撑框架两侧的一对楔形连接块、以及固定于两个楔形连接块上的一对通风管，所述通风管对称设于喷枪枪体两侧且与喷枪枪体处于同一水平面上，所述通风管的出风口正对薄壁基材的喷涂面，所述通风管的进风口通过软管与压缩机相连接；
7.水冷组件，所述水冷组件包括用于固定薄壁基材的前板、与前板可拆卸连接的后板、夹设于前板和后板之间的用于对薄壁基材进行冷却的水冷管，所述水冷管的进水口和出水口分别与循环水箱的进水管和回水管相连接。
8.进一步地，两通风管出风口的间距小于进风口的间距。
9.进一步地，楔形连接块楔角的角度为3~5
°
。
10.进一步地，自两个通风管的出风口吹出的空气到达薄壁基材的位置位于喷枪喷出的火焰中心左右各5cm处。
11.进一步地，前板和后板相对的侧壁上对应设有若干组弧形槽，各组弧形槽合围成的空间用于穿设水冷管。
12.进一步地，前板和后板的材质均为铝合金，水冷管的材质为铜。
13.进一步地，所述后板上设有散热齿。
14.进一步地，所述前板上设有多对螺栓孔。
15.进一步地，所述喷枪枪体穿设于支撑框架内，所述支撑框架的底框与喷枪枪体可拆卸连接。
16.进一步地，通风管的材质为不锈钢。
17.有益效果：
18.（1）、本实用新型中的风冷组件通过压缩机提供低温的压缩空气，避开火焰喷射路径，持续向薄壁基材的喷涂面喷射压缩空气，加快薄壁基材热量散失，同时通过水冷组件供应恒温的冷却水源，水冷管通过导热性良好的前板对薄壁基材进行持续降温。
19.（2）、本实用新型中的风冷组件采用在喷枪枪体的左右两侧均设置通风管，可保证火焰在平移时火焰与薄壁基材接触的前后均处于被冷却状态。
20.（3）、本实用新型的风冷组件包括固定于喷枪枪体上的支撑框架，通风管设于支撑框架的两侧，可伴随喷枪枪体同步移动，实现全部工件的通用，不存在盲点问题。
21.（4）、本实用新型中风冷组件能够根据实际枪型合理选择通风管的直径和调整气源处风量大小以保证出风量的均匀和冷却速率，可更有效的对薄壁基材进行冷却。
22.（5）、本实用新型中不锈钢材质的通风管与楔形连接块之间，楔形连接块与支撑框架之间均为焊接固定，十分稳固，避免出现振动及移位的问题。
23.（6）、本实用新型中水冷组件根据薄壁基材加工工艺需要，合理设置循环水进水温度与进水流速可保证冷却速率，因持续通有循环水可保证不间断的冷却处理。
24.（7）、本实用新型中后板上设有散热齿，这是由于超音速喷涂作业时需要配备收尘系统，后板与收尘系统风口接近，可保证大量的风量通过后板上的散热齿，在进行循环水冷却的同时，起到风冷补充的作用，增加了冷却效率。
25.（8）、本实用新型中前板上设有多对螺栓孔可用于装夹不同尺寸的薄壁基材。
26.（9）、本实用新型中前后板的材料采用铝合金而水冷管的制作材料为铜，不仅确保了热传导速率，同时确保了冷却系统的轻便。
27.（10）、本实用新型中同步冷却系统具备了轻便、运行稳定、安全以及便于拆装与定位等优点，使用效果良好。
附图说明
28.图1是本实用新型中冷却系统的结构示意图之一。
29.图2是本实用新型中冷却系统的结构示意图之二。
30.图示标记，1、通风管，2、喷枪枪体，3、楔形连接块，4、空气软管，5、气管快插接头，6、支撑框架，7、含颗粒的焰流，8、前板，9、后板，10、水管快插接头，11、橡胶软管，12、水冷管，13、螺栓孔，14、薄壁基材。
具体实施方式
31.下面将结合具体实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
32.本实用新型中的冷却系统包括风冷组件与水冷组件两部分，其中，风冷组件能够保证低温恒速空气在薄壁基材14表面持续高速通过，加快基材热量散失；同时水冷组件能够保证恒温的冷却介质与薄壁基材14接触发生热量传导，进而对薄壁基材14起到持续冷却的作用。其中风冷组件包括通风管1、楔形连接块3、空气软管4、气管快插接头5以及支撑框架6。水冷组件包括前板8、后板9、水管快插接头10、橡胶软管11以及水冷管12。
33.所述风冷组件中，两个通风管1均是中空不锈钢管，通风管1的出风口正对薄壁基材14的喷涂面，进风口通过气管快插接头5与空气软管4连接，空气软管4与压缩机接通。通风管1焊接固定在楔形连接块3上，同时将楔形连接块3焊接在支撑框架6的两侧。喷枪枪体2与支撑框架6螺栓连接，支撑框架6与行动机械手配对连接。其中要保证通风管1与喷枪枪体2在同一水平面上。两通风管1出风口的间距小于进风口的间距，其中，两个楔形连接块3楔角a的角度为3~5
°
，根据实际枪型及工艺要求，通过调整楔形连接块楔角a的角度，确保从两根通风管1吹出的空气到达薄壁基材14的位置位于喷枪枪体2喷出火焰中心（含颗粒的焰流7）的左右5cm处。
34.所述水冷组件包括用于固定薄壁基材14的前板8、与前板8可拆卸连接的后板9、夹设于前板8和后板9之间的用于对薄壁基材14进行冷却的水冷管12，所述水冷管12的进水口和出水口分别与循环水箱的进水管和回水管相连接。
35.需要说明的是，前板8上设有多对螺栓孔，通过装夹螺栓与螺栓孔配合能够将薄壁基材14固定于前板8上。
36.其中，前板8和后板9的材质均为铝合金，水冷管12的材质为铜。
37.详细地，前板8和后板9上都设有螺纹孔，通过紧固螺钉与螺纹孔配合能够实现前板8和后板9的连接。
38.由于超音速喷涂设备需要配备收尘系统，后板9与收尘系统的风口接近，通过在后板9上设置散热齿，可保证大量的风量通过散热齿，在进行循环水冷却的同时，起到风冷补充的作用，增加了冷却效率。其中，散热齿与弧形槽的作用互不影响。
39.其中，前板8和后板9相对的侧壁上对应设有若干组弧形槽，各组弧形槽合围成的空间用于穿设水冷管12。水冷管12两端接有水管快插接头10，通过水管快插接头10与橡胶软管11连接，两根橡胶软管11一端接通循环水箱的进水管，另一端接通循环水箱的回水管。
40.详细地，所述喷枪枪体2穿设于支撑框架6内，所述支撑框架6的底框与喷枪枪体2可拆卸连接。
41.实施例1
42.如图1和图2所示，本实用新型中的同步冷却系统包括风冷组件与水冷组件两部分，风冷组件含有通风管1、楔形连接块3、空气软管4、气管快插接头5、支撑框架6；水冷组件包括前板8、后板9、水管快插接头10、橡胶软管11、水冷管12。
43.其中，风冷组件中的通风管1是长度为350～400mm、内径为9.5mm的不锈钢管，通风管1前端出风，后端与12#气管快插接头5连接，气管快插接头5与外径12mm的空气软管4连接，根据模拟计算为确保从两根通风管1吹出的空气到达薄壁基材14的位置位于喷枪枪体2喷出火焰中心的左右两侧各5cm处，所设计楔形连接块3楔角a的角度为3～5
°
。制作外框长宽高为125mm
×
81mm
×
180mm、壁厚为8mm的支撑框架6，支撑框架6与喷枪枪体2通过喷枪枪体2下方的螺栓孔连接，将调整好角度的楔形连接块3与支撑框架6焊接起来，楔形连接块3
倾角前端边线相距129mm，确保通风管1与喷枪枪体2处于同一水平面，空气软管4内通入4～8kg的压缩空气。
44.前板8长度为200mm，宽度为150mm，厚度为20mm。后板9长度为200mm，宽度为150mm，厚度为36mm。前板8与后板9螺栓连接，前板8与后板9夹持5道半径为8mm的水冷管12，两平行铜管接头处采用铜管弯头焊接。使用水管快插接头10将半径为8mm的铜管与半径为6mm的橡胶软管11连接。橡胶软管11中通入流量26.5~ 45.4 l/min，压力3.4 bar的循环水。
45.使用时保证前板8正面朝向喷枪，通过装夹螺栓与前板8上的螺栓孔配合能够将薄壁基材14固定在前板8上。
46.综上，本实用新型中的冷却系统包括风冷组件和水冷组件，风冷组件采用低温空气在涂层表面快速通过加快涂层的热量散失，水冷组件采用冷却介质与薄壁基材14接触进行热量转换，两个组件共同作用使得薄壁基材14可持续降温，解决了超音速火焰喷涂薄壁基体过热产生的涂层异常问题。
47.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非随本实用新型作任何形式上的限制。凡根据本实用新型的实质所做的等效变换或修饰，都应该涵盖在本实用新型的保护范围之内。