基于等離子體磁場推進的金屬粉末噴射裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及了一種噴射裝置，具體是涉及了一種基于等離子體磁場推進的金屬粉末噴射裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在金屬切割領(lǐng)域，市場上使用較多的是線切割、高溫乙炔切割及高溫水槍切割的方法?，F(xiàn)有這些方法存在以下問題:線切割技術(shù)在切割金屬內(nèi)部時需要穿孔，且在多次作業(yè)后需要更換，增加了操作的復雜性；高溫、高速乙炔氣體流切割和高壓水槍切割金屬的方法在切割精度上不夠高。
[0003]另一應用領(lǐng)域金屬焊接，現(xiàn)有焊接技術(shù)很難實現(xiàn)高致密、高純度非氧化金屬焊接，尤其是在非同種金屬斷面的焊接上，容易造成斷面氧化及腐蝕。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)及裝置存在的上述問題，本發(fā)明提出了一種基于等離子體磁場推進的金屬粉末噴射裝置，通過電場下金屬粉末產(chǎn)生局部感應強電場的效應，有效激發(fā)氣體電離產(chǎn)生等離子體，快速簡便，同時等離子體在由永磁體提供的強磁場環(huán)境中受磁力作用下向前運動，將包裹的金屬粉末噴射出去，具有噴射速度大，純度高、穩(wěn)定可控等特點。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]本發(fā)明包括進料裝置、永磁體、硅鋼片、保護套和電極，進料裝置中裝有經(jīng)過研磨的精細金屬粉末并充滿有用于產(chǎn)生等離子體的氣體；進料裝置的出口連接到由保護套所包圍的噴射通道，位于噴射通道的兩側(cè)均設有電極，兩側(cè)的電極之間形成內(nèi)部電場區(qū)域；永磁體夾于上下硅鋼片之間，并包裹在保護套外，形成外部磁場區(qū)域，電極產(chǎn)生內(nèi)部強電場，保護套位于由永磁體和硅鋼片構(gòu)成的外部磁場區(qū)域及電極產(chǎn)生的內(nèi)部電場區(qū)域之間。
[0007]所述永磁體與兩側(cè)的電極均在同一平面上，使得施加在電極上電流所產(chǎn)生的磁場方向與永磁體產(chǎn)生的磁場方向為順磁方向。
[0008]所述上下硅鋼片的內(nèi)側(cè)面均設有突出的梯形凸條，保護套定位在上下硅鋼片的梯形凸條之間。
[0009]所述的精細金屬粉末為經(jīng)研磨后顆粒直徑不大于0.1mm的金屬粉末。
[0010]所述的永磁體采用釹鐵硼或釤鈷，用于產(chǎn)生噴射通道中的外部磁場。
[0011]所述的電極是石墨電極，用于激發(fā)氣體電離產(chǎn)生等離子體。
[0012]所述的用于產(chǎn)生等離子體的氣體是還原性氣體或者惰性氣體。
[0013]所述的惰性氣體采用氦氣。
[0014]所述的還原性氣體采用氮氣。
[0015]本發(fā)明采用處于電場中的金屬粉末具有局部感應強電場的效應，激發(fā)氣體電離產(chǎn)生等離子體，高溫等離子體包裹著金屬粉末通過一個永磁體產(chǎn)生、硅鋼片聚攏的強磁場通道，在強磁場力作用下實現(xiàn)金屬粉末的噴射。
[0016]相比線切割技術(shù)，本發(fā)明裝置通過產(chǎn)生高溫高速的帶金屬粉末等離子體噴射流，在特定磁場作用下，聚焦產(chǎn)生極細的噴射流，該噴射流可以用于切割金屬，同時速度可控、精度更高，對于金屬內(nèi)部的切割也更方便。
[0017]相比焊接技術(shù)，本發(fā)明裝置通過改變參入金屬粉末的種類或者增大金屬注入量，可將此金屬焊接在其它金屬表面，形成良好的異種金屬焊接層，不易受氧化及腐蝕，大大延長了焊接產(chǎn)品的壽命，同時該高溫高速的含金屬粉末射流，可實現(xiàn)噴射速度與溫度的可控，亦可實現(xiàn)將金屬噴涂在非金屬如玻璃的表面，而傳統(tǒng)工藝很難達到此效果。
[0018]本發(fā)明的有益效果在于:
[0019]本發(fā)明利用電場下金屬粉末的局部感應強電場效應，快速激發(fā)氣體的電離，產(chǎn)生等離子體簡便有效；同時在等離子噴射過程中始終處于噴射通道長電極強電場環(huán)境中，產(chǎn)生的等離子體穩(wěn)定持久。
[0020]本發(fā)明利用永磁體產(chǎn)生強磁場，在通道中磁場力的作用下使等離子體包裹著金屬粉末運動實現(xiàn)噴射效果，作用力均勻穩(wěn)定，噴射速度快。
[0021]本發(fā)明中金屬粉末在還原性/惰性氣體等離子體包裹運動實現(xiàn)噴射，避免了金屬在高溫噴射下的氧化，具有純度高，噴涂細膩的特點。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為等離子體推進示意圖。
[0024]圖3為金屬粉末激發(fā)氣體電離的原理圖。
[0025]圖4為本發(fā)明裝置的截面磁場分布圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0027]如圖1所示，本發(fā)明包括進料裝置1、永磁體2、硅鋼片3、保護套4和電極5，進料裝置I中裝有經(jīng)過研磨的精細金屬粉末并充滿有用于產(chǎn)生等離子體的氣體；進料裝置I的出口連接到由保護套4所包圍的噴射通道，位于噴射通道的兩側(cè)均設有電極5，兩側(cè)的電極5之間形成內(nèi)部電場區(qū)域；永磁體2夾于上下硅鋼片3之間，并包裹在保護套4外，形成外部磁場區(qū)域，通過硅鋼片3聚攏強磁場至電極5之間，電極5產(chǎn)生內(nèi)部強電場，保護套位于由永磁體2和硅鋼片3構(gòu)成的外部磁場區(qū)域及電極5產(chǎn)生的內(nèi)部電場區(qū)域之間。
[0028]永磁體2與兩側(cè)的電極5均在同一平面上，使得施加在電極上電流所產(chǎn)生的磁場方向與永磁體產(chǎn)生的磁場方向為順磁方向，避免永磁體產(chǎn)生退磁現(xiàn)象。
[0029]上下硅鋼片3的內(nèi)側(cè)面均設有突出的梯形凸條，保護套4定位在上下硅鋼片3的梯形凸條之間。
[0030]精細的金屬粉末可采用經(jīng)研磨后顆粒直徑不大于0.1mm的銅粉或鋁粉。
[0031]永磁體2采用釹鐵硼或釤鈷，用于產(chǎn)生噴射通道中的外部磁場。
[0032]電極5是石墨電極，耐高溫，電源激勵下，正負極間產(chǎn)生強電場，用于激發(fā)氣體電離產(chǎn)生等離子體，具體采用還原性或者惰性氣體，優(yōu)選的惰性氣體采用氦氣，優(yōu)選的還原性氣體采用氮氣，同時具有較低的電離能，利用電離產(chǎn)生的等離子體包圍金屬粉末，避免產(chǎn)生氧化現(xiàn)象。
[0033]硅鋼片3磁導率大、渦流損耗小，用于聚攏由永磁體3產(chǎn)生的磁場，并引導至電極5的所在的噴射通道中。
[0034]保護套4為陶瓷材料，具有良好的隔熱效果，并且磁導率低，不易產(chǎn)生漏磁，包圍內(nèi)部強磁強電高溫區(qū)域，與外部硅鋼片、永磁體隔斷，減少熱量向外傳導，避免永磁體的退磁。
[0035]金屬粉末在電極5上電后，進料裝置打開將其通入到電場入口，并在電場作用下產(chǎn)生局部感應強電場，用于更快地激發(fā)氣體電離。
[0036]本發(fā)明的進料裝置用于混合氮氣(或者氦氣或其他還原性/惰性氣體)及經(jīng)研磨的精細金屬粉末，并在電極上電后，打開裝置進料口，將金屬粉末與氣體的混合物通入到噴射通道入口。
[0037]本發(fā)明裝置的噴射原理過程為:電極在電源激勵后，電極中有電流通過，正負極間產(chǎn)生電場；電場穩(wěn)定后，進料裝置通道打開，將金屬粉末與氣體的混合物通入到噴射通道入口處；在電場作用下的金屬粉