超音速火焰喷涂枪的研究

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1、超音速火焰喷涂枪的研究收藏此信息打印该信息添加：用户投稿来源：未知超音速火焰喷涂枪的研究张军红温瑾林黄石生刘乐听摘要利用理论分析与实验相结合的方法，在比较和借鉴国外相近喷枪的基础上,对喷枪结构参数进行了选择，对喷枪的实际性能进行了估算。将在此基础上设计出的喷枪进行点火试验，得到的实测值与估算值吻合得很好。这证明了喷枪的结构设计合理，性能的估算比较准确。从而为设计和改进喷枪结构，提高喷枪的性能提供了可靠的理论依据。关键词：超咅速火焰热喷涂喷涂枪HVOFThermalSprayGunZhangJunhong(SouthChinaUniversityofTechnology)WenJ

2、inlin(^ShenyangPolytechnicUniversity)HuangShisheng(SouthChinaUniversityofTechnology)LiuLexin(ShenyangInstituteofTechnology)AbstractTnthispaper,thestructuralparametersofthestudiedgunhavebeenchosenandthepropertyofthegunhasalsobeenevaluated.Allthesearcbasedonthecombinationofexperimentswiththcor

3、cticalanalysisandthecomparisonofthelike.ThegunmadefromthesedatawassubjecttoignitingexperimentsanditsresuItshowsthatthereisagoodrelationshipbetweenthemeasuredandtheexpectedvalue.Thisprovesthatthedesignofthethermalspraygunisreasonableandtheevaluationofthegunpropertyiscomparableprecise.Thisprov

4、idesareliabletheoreticalaccordancetoimprovethegunstructureanditsbehavior.KeywordsHVOF,thermalspray,thermalspraygun0序言超音速火焰喷涂是热喷涂技术屮的一种新兴技术。它的正式命名是高速氧一燃料喷涂或高速火焰喷涂（HighVelocityOxygen—Fuel,即HVOF）。在80年代初，美国BrowningEngineering公司首次推出一种高速火焰喷枪,名为JetKote0它一出现便立即得到了人们的关注。这种喷涂方法因具冇很高的粒子撞击速度，而使得涂层结合强度、硬

5、度、致密性、耐磨性都得到了改善。它为形成高质量的涂层捉供了一种可靠的手段。此项技术的开发带动了材料和设备在此方而的发展。这一技术在国外的某些领域已得到成功的应用。我国也正在开展这方面的研究⑴。在超音速火焰喷涂中，喷枪是产生稳定的高速火焰的必要保证，是保证喷涂质量的关键。为此木文对超音速火焰喷枪的工作原理进行了分析；在此基础上设计了一个超音速火焰喷枪。本文利用实验与理论相结合的方法对喷枪结构参数进行了合理地选择；对喷枪的性能进行了可靠地估算。旨在为设计和改进喷枪捉供理论依据，为超音速火焰喷涂技术在我国的推广应用做些努力。1超音速火焰喷枪的基本工作原理超音速火焰喷枪的基本工作原理：

6、由喷嘴进入燃烧室内的液体燃料如煤油，经雾化与空气混合后点燃，发生剧烈的气相燃烧反应。燃烧放出热能使燃烧产物剧烈膨胀，此剧烈膨胀的气体流经喷管时，受到喷管的约束作用形成超音速高温火焰流。喷涂材料粒子在超音速高温火焰流的作用下，得到加热和加速后喷出。喷枪由三部分结构组成（如图1）:供空气与燃料燃烧的燃烧室，将气流加速到超音速的拉瓦尔喷管和使喷涂材料粒子得到充分加热与加速的等截面长喷管。图1超音速火焰喷枪的结构简图Fig・1StructureofHVOFthermalspraygun为使所研究的问题简化特作如下假设：（1）燃烧产物平均比热比k是常数；（2）燃烧产物在喷管中处于组分不变

7、的冻结状态；（3）认为燃烧产物全部气体均屈理想气体。]]燃烧室燃福室是燃料的化学能转化为燃烧的热能的场所。所以燃烧室性能的好坏决定了燃烧效率的高低。燃烧室内的气流流动口J看作是无摩擦加热一维定常流动。1.2拉瓦尔喷管拉瓦尔喷管的主要有两个功能:一是控制燃气的流量，在燃烧室中维持一定的压力，以保证燃料止常燃烧；二是使喷管出口获得具有超咅速流动的气流，进而使注入其屮的喷涂粒子速度大大增加，最终高速喷射到被喷涂的工件表而。分析拉瓦尔喷管的流动规律可在如下假设条件下进行：（1）燃烧产物在拉瓦尔喷管内