一种小尺寸轴向送粉内孔等离子喷涂

1.本发明属于等离子喷技术领域，特别涉及一种小尺寸轴向送粉内孔等离子喷涂。

背景技术：

2.缸、孔、环、管等内孔类零部件是机械装备中动力、传动、操纵、输送等系统的核心关键部件，也是服役条件极为苛刻、易于发生各种损伤失效的寿命短板部件。研发装备零部件内壁面强化/改性/延寿涂层技术是提升装备服役可靠性、延长装备使用寿命、降低装备全寿命周期运维成本的重要途径。
3.比如内燃机在汽车行业、航空航天、船舶业、机械行业上都有使用，并且是其中最为关键的部件之一。然而，活塞的往复运动使其表面产生疲劳磨损，从而降低了内燃机缸套的寿命。实验证明，在气缸内壁喷涂上一层耐磨涂层，便可提高缸体的耐磨性。再比如为提高石油管道的耐腐蚀性需要在其内表面喷涂防腐涂层，为提高石油管道接箍的耐磨性需在其内表面喷涂耐磨抗黏着涂层等。
4.可在内孔表面制备热喷涂涂层的方法有火焰喷涂、电弧喷涂和等离子喷涂。火焰喷涂和电弧喷涂的喷涂距离远、可喷涂材料的种类少、涂层性能低。等离子喷涂的涂层性能优于火焰喷涂和电弧喷涂，而且喷涂距离小，易于实现小孔道内表面喷涂涂层。
5.在现实中有些管道、接箍、发动机缸体尺寸较小，且属于半盲孔或盲孔，内壁喷涂和孔底部喷涂需要专门的内孔等离子喷。孔的内径越小，可用于在内壁喷涂涂层的喷就需要越小。在现有技术中，喷尺寸减小，能够达到的最大功率就降低，这就不利于喷涂熔点较高且耐磨性好的金属或陶瓷涂层。而且小尺寸内孔喷大多采用外送粉方式，更加不利于喷涂材料的熔化和加速，不容易在内孔中获得高性能涂层。即使有些内孔喷采用内送粉方式，但也因送粉位置不在等离子焰流高温区，能量利用不充分，喷涂距离过小，粉末在射流中飞行时间过小，导致粉末熔化不充分，粉末利用率，喷涂效率低，涂层中粉尘污染严重。
6.现有的内孔等离子喷主要有以下问题：
7.①
喷的体厚度过大，喷的体厚度均≥40mm(喷的体厚度指射流出口方向体的最前沿至体尾部后沿间的距离)，常用喷的厚度为 60～70mm。喷的厚度越小可喷涂的内孔直径就越小。
8.②
无轴向送粉内孔喷。大多采用外送粉方式，送粉位置处的等离子焰流温度较低，不利于喷涂材料的熔化和加速，不容易在内孔中获得高性能涂层。即使有些内孔喷采用内送粉方式，但也因送粉位置不在等离子焰流高温区，能量利用不充分，喷涂距离过小，粉末在射流中飞行时间过小，导致粉末熔化不充分，粉末利用率，喷涂效率低，涂层中粉尘污染严重。
9.③
对内径小于φ75mm的孔内壁喷涂，只能采用小尺寸内孔喷，小尺寸内孔喷功率无法达到35kw以上。功率越大。喷涂的材料熔化就越充分，越有利于获得高性能涂层。

技术实现要素：

10.本发明的目的针对现有技术的缺陷，提供了一种小尺寸轴向送粉内孔等离子喷涂，其采用轴向送粉的方式，并通过合理设置喷涂的结构，有效减小了喷涂的厚度，提高了喷涂的功率。
11.本发明提供的技术方案为：
12.一种小尺寸轴向送粉内孔等离子喷涂，包括：
13.前体，其开设有第一通孔；
14.喷嘴，其一端通过喷嘴压盖固定在所述前体的一侧，另一端穿过所述第一通孔延伸至所述前体的另一侧；
15.其中，所述喷嘴内同轴设置有喷射孔道；
16.后体；
17.绝缘体，其设置在所述前体和所述后体之间，并与所述前体和所述后体同时固定连接；
18.其中，所述绝缘体上开设有第二通孔，所述后体上开设有第三通孔；所述第一通孔、所述第二通孔、所述第三通孔同轴设置；
19.送粉架，其固定连接在所述后体上；所述送粉架内部具有进粉通道，所述送粉架靠近所述后体的一侧设置有送粉接头；所述进粉通道与所述送粉接头的通道连通；
20.阴极，其同时设置在所述第二通孔和所述第三通孔中；所述阴极的阴极座连接在送粉接头上，阴极头穿过所述第二通孔延伸至所述喷嘴的喷射孔道内，并且所述阴极头与所述喷射孔道的内壁之间形成环形空腔；
21.其中，所述阴极内同轴设置有送粉孔道，所述送粉孔道的一端与所述送粉接头的通道连通，另一端与所述喷射孔道连通；并且所述送粉孔道与所述喷射孔道同轴设置；
22.进气通道，其开设在所述前体上，并且与所述环形空腔连通；
23.冷却通道，其内部通入冷却水，使所述冷却水经所述前体进入，依次环绕式流过所述喷嘴外侧区域和所述阴极外侧区域后，从所述后体流出；
24.其中，所述阴极的外侧在对应所述冷却通道处设置有环形散热片。
25.优选的是，所述冷却通道包括依次连通的进水通道、第一环形水腔、过水通道、第二环形水腔及出水通道；
26.其中，所述进水通道开设在所述前体中；
27.所述第一环形水腔开设在所述前体中，并围绕所述喷嘴的外壁设置；
28.所述第二环形水腔开设在所述后体中，所述环形散热片处于所述第二环形水腔内；
29.所述过水通道穿过所述绝缘体，将所述第一环形水腔和所述第二环形水腔连通；
30.所述出水通道开设在所述后体中。
31.优选的是，所述喷射孔道包括沿轴向依次包括：压缩段、喉口和扩张段；
32.其中，所述扩张段的末端为喷嘴出口；所述阴极头与所述压缩段内壁之间形成所述环形空腔。
33.优选的是，所述喷嘴的外壁上同轴开设有环形的冷却凹槽，所述冷却凹槽的开口朝向所述喷嘴的出口端设置，并且与所述第一环形水腔连通。
34.优选的是，所述绝缘体在朝向所述前体的一侧开设有环形的进气凹槽，所述进气凹槽与所述进气通道连通，并且围绕所述第二通孔设置；
35.所述进气凹槽内同轴固定设置有环形凸起部，所述凸起部将所述进气凹槽分隔成同心设置的第一环形凹槽和第二环形凹槽；
36.其中，所述凸起部上开设有多个导向气槽，所述导向气槽将所述第一环形凹槽和第二环形凹槽连通；
37.所述第二环形凹槽与所述环形空腔连通。
38.优选的是，所述导向气槽沿所述环形凸起部的径向设置。
39.优选的是，所述导向气槽的轴向方向与所述环形凸起部的径向之间具有夹角，使从所述导向气槽中进入的气体偏离于所述第二环形凹槽的中心。
40.优选的是，所述绝缘体与所述前体和所述后体同时通过体固定螺栓连接；
41.其中，在所述前体中嵌入式设置有绝缘垫片，所述绝缘垫片套设在所述体固定螺栓的螺杆上，并且抵靠在所述绝缘体上；
42.在所述后体及所述绝缘体中嵌入式设置有绝缘镶套，所述绝缘镶套套设在所述体固定螺栓的螺杆和螺帽上；并且所述绝缘镶套的一端抵靠在所述绝缘垫片上。
43.优选的是，喷涂的体厚度为28～32mm。
44.优选的是，所述的小尺寸轴向送粉内孔等离子喷涂，还包括根据如下公式确定喷部件的尺寸：
[0045][0046]
其中，当m＜0.5时，d1＝7.5，d2＝4.8，lw＝6.5；
[0047]
当m的值为0.5～5时，d1＝7，d2＝5，lw＝5.8；
[0048]
当m的值为5～30时，d1＝6.4，d2＝4.8，lw＝5.2；
[0049]
当m的值为30～100时，d1＝5.2，d2＝4.4，lw＝3.8；
[0050]
当m＞100时，d1＝5，d2＝4，lw＝3.5；
[0051]
式中，m为选型参考值，d0为喷涂粉末粒径，单位mm，t0为粉末材料熔点，单位℃，ρ0为粉末材料密度，单位g/cm3；d1为喉口直径，d2为喷嘴出口直径，lw为阴极头长度。
[0052]
本发明的有益效果是：
[0053]
(1)本发明提供的小尺寸轴向送粉内孔等离子喷涂，具有小尺寸、大功率、轴向送粉的优点。
[0054]
(2)本发明提供的小尺寸轴向送粉内孔等离子喷涂，轴向送粉的出粉口在等离子弧柱的高温区，能量利用充分，粉末易被充分加热，可显著提高粉末熔化比例，提高喷涂效率，降低粉尘污染。
附图说明
[0055]
图1为本发明所述的小尺寸轴向送粉内孔等离子喷涂的整体结构示意图。
[0056]
图2为本发明所述的小尺寸轴向送粉内孔等离子喷涂的前部示意图。
[0057]
图3为本发明所述的小尺寸轴向送粉内孔等离子喷涂的俯视图。
[0058]
图4为本发明所述的喷嘴的外部结构示意图。
[0059]
图5为本发明所述的喷嘴的轴向剖面示意图。
[0060]
图6为本发明所述的前体的外部结构示意图。
[0061]
图7为本发明所述的前体的透视图。
[0062]
图8为本发明所述的喷嘴压盖的结构示意图。
[0063]
图9为本发明所述的绝缘体的结构示意图。
[0064]
图10为本发明所述的后体的外部结构示意图。
[0065]
图11为本发明所述的后体的透视图。
[0066]
图12为本发明所述的阴极的结构示意图。
[0067]
图13为本发明所述的阴极的轴向剖面示意图。
[0068]
图14为本发明所述的送粉架的外部结构示意图。
[0069]
图15为本发明所述的送粉架的透视图。
[0070]
图16为本发明所述的小尺寸轴向送粉内孔等离子喷涂的前视图。
[0071]
图17为图16的a-a剖面图。
[0072]
图18为图16的b-b剖面图。
[0073]
图19为图16的c-c剖面图。
[0074]
图20为图16的d-d剖面图。
[0075]
图21为图16的e-e剖面图。
具体实施方式
[0076]
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0077]
如图1-21所示，本发明提供了一种小尺寸轴向送粉内孔等离子喷涂，主要包括：喷嘴1、前体2、喷嘴压盖3、绝缘体4、后体5、阴极6和送粉架7。
[0078]
前体2上开设有第一通孔2a；喷嘴1的一端通过喷嘴压盖3固定在所述前体2的外侧，另一端穿过第一通孔2a延伸至前体2的内侧，并与前体2的内侧面齐平。其中，喷嘴压盖3部分嵌入式设置在前体2内，并且通过多个喷嘴压盖固定螺栓22连接在前体2上。喷嘴1内同轴设置有喷射孔道1a。喷嘴1前端与后端与前体2之间分别垫有o型圈m1和o型圈 m2。本发明通过压盖式固定喷嘴的设计减小了喷的空间尺寸。现有喷嘴均为压帽通过螺纹固定在前体上，这种设计最大的问题是轴向需要较大的尺寸，本发明喷嘴1通过喷嘴压盖3固定，喷嘴压盖3上不需要设计螺纹，喷嘴压盖3通过四个角上的压盖固定螺栓22固定在前体2上，为喷嘴1轴向上节约了较大空间，从而能够有效缩小喷涂的厚度。
[0079]
绝缘体4设置在前体2和后体5之间，并与前体2和后体5同时固定连接。其中，绝缘体4上开设有第二通孔4a，后体5上开设有第三通孔5a；并且第一通孔2a、第二通孔4a和第三通孔5a同轴设置。
[0080]
送粉架7通过多个送粉架固定螺栓21固定连接在后体5的外侧；送粉架7内部具有进粉通道7a，送粉架7在靠近所述后体5的一侧设置有送粉接头71；进粉通道7a的一端与送粉接头71内的通道连通，另一端与进粉管 f1连通。粉架7与后体5之间垫有o型圈m3，o型圈m3围绕第三通孔 5a设置。
[0081]
阴极6同时设置在第二通孔4a和第三通孔5a中。如图13所示，阴极6 包括阴极座61
和阴极头62；阴极头62通过银钎焊固定在阴极座61前端。阴极座61连接在送粉接头71上，阴极头62的前端穿过第二通孔4a延伸至喷嘴1的喷射孔道1a内，并且阴极头62(前端)与喷射孔道1a的内壁之间形成圆锥形的环形空腔1b。阴极6通过送粉架7压紧在后体5上。阴极6 与送粉接头71之间垫有o型圈m4，阴极6与后体5之间垫有o型圈m5。
[0082]
阴极6内同轴设置有送粉孔道6a，送粉孔道6a的一端(阴极座61上的进口端)与送粉接头71内的通道连通，另一端(阴极头62上的出口端)与喷射孔道1a连通；并且送粉孔道6a与喷射孔道1a同轴设置。
[0083]
本发明提供的喷涂为轴向式送粉，可在小尺寸内孔中，在小喷涂距离条件下喷涂高熔点粉末材料。喷涂中轴向送粉的粉末出口为阴极头62，此处等离子焰流的温度高，可达到8000℃以上，有利于粉末材料快速加热熔化。
[0084]
作为进一步的优选，阴极6上设有4个安装加力孔6b。这4个安装加力孔6b与专用工具匹配，通过在这4个安装加力孔6b上使用专用工具，可以方便加力旋转阴极6，使其固定在送粉架7上。
[0085]
如图4所示，在本实施例中，喷射孔道1a沿喷射方向包括依次连通的压缩段、喉口和扩张段。其中，所述扩张段的末端为喷嘴1的出口；阴极头62 与所述压缩段内壁之间形成环形空腔1b。
[0086]
如图7所示，前体2内开设有进气通道g2，进气通道g2的一端连接进气管g1，另一端通过开设在前体2内进气斜孔g2a的与环形空腔1b连通。
[0087]
所述的等离子喷涂还包括：冷却通道，其内部通入冷却水，使所述冷却水经前体2进入，依次环绕式流过喷嘴1外侧区域和阴极6外侧区域后，从后体5流出。其中，阴极6的外侧在对应所述冷却通道处设置有环形散热片63。设置环形散热片63有利于阴极散热，提高阴极耐烧蚀性，延长阴极的使用寿命，从而能够耐受更高的功率。
[0088]
如图18-19所示，在本实施例中，所述冷却通道包括依次连通的进水通道w2、第一环形水腔w3、过水通道和第二环形水腔w7及出水通道w8。
[0089]
其中，进水通道w2开设在前体2中，进水通道的上端连接进水管w1，下端连接第一环形水腔w3。第一环形水腔w3设置在前体2中，并围绕喷嘴1的外壁设置；在本实施例中，第一环形水腔w3由在第一通孔2a的外围开设的凹槽和喷嘴1的外壁围合形成；其中，第一环形水腔w3对应喷嘴1 中后部设置，喷嘴1的外壁上同轴开设有环形的冷却凹槽1c，冷却凹槽1c 的开口朝向喷嘴1的出口端设置，并且与第一环形水腔w3连通。在喷嘴1 上设置冷却凹槽1c，可大幅降低胶圈槽区域温度，提高胶圈的使用寿命，为喷涂高功率运行提供了保证。
[0090]
过水通道由前体出水通道w4、后体进水通道w6和贯通绝缘体的连接通道w5组成。其中，前体出水通道w4开设在前体2中，上端与第一环形水腔w3连通，连接通道w5垂直于绝缘体4设置，后体进水通道 w6的开设在后体5中；连接通道w5的两端分别与前体出水通道w4和后体进水通道w6的下端连通。第二环形水腔w7开设在后体5中，环形散热片63处于第二环形水腔w7内。其中，后体进水通道w6的上端与第二环形水腔w7连通。出水通道w8开设在后体2中，出水通道w8的上端连接出水管w9，下端与第二环形水腔w7连通。
[0091]
前体2与绝缘体4之间垫有o型圈m6、后体5与绝缘体4之间垫有o型圈m7和o型
圈m6。其中o型圈m6和o型圈m7均围绕连接通道 w5设置，并且o型圈m6和o型圈m7对称设置在绝缘体4的两侧；o型圈m8用于使第二通孔4a和第三通孔5a之间形成密封连接。
[0092]
作为进一步的优选，如图9、17、18所示，绝缘体4在朝向前体2的一侧开设有环形的进气凹槽，所述进气凹槽与进气通道g2通过进气斜孔g2a 连通；所述进气凹槽围绕第二通孔4a，并与第二通孔4a同轴设置。所述进气凹槽内同轴固定设置有环形凸起部41，凸起部41将所述进气凹槽分隔成同心设置的第一环形凹槽g3和第二环形凹槽g5；其中，凸起部41上开设有多个导向气槽g4，导向气槽g4将第一环形凹槽g3和第二环形凹槽g5连通。其中，第二环形凹槽g5与环形空腔1b连通，并且同轴设置；第二环形凹槽 g5和环形空腔1b连通处形成背压气室。凸起部41既起到支撑的作用，又可保证气流畅通流动，导向气槽g4能够对气流进行导向，起到了气环的作用，与现有喷相比省去了气环，有利于减小喷的厚度。
[0093]
在本实施例中，导向气槽g4为4个，并且沿凸起部41周向均匀布设，将凸起部41分隔成四等分结构。导向气槽g4的轴线沿环形凸起部41的径向设置，即气体经过导向气槽g4朝向第二环形凹槽g5的中心处喷射。此时，气体导向气槽g4进入第二环形凹槽g5(背压气室)时为非旋转状态。无旋转气流形成的等离子射流速度较低，适合喷涂高熔点粉末材料。
[0094]
在另一种实施例中，导向气槽g4的轴向方向与环形凸起部41的径向之间行程有偏离夹角，使从导向气槽g4中进入的气体偏离于第二环形凹槽g5 的中心。此时，气体导向气槽g4进入第二环形凹槽g5(背压气室)时为旋转状态。旋转气流形成的等离子射流速度更高，适合喷涂低熔点粉末材料。其中，偏离夹角最大可设置为30
°
。
[0095]
如图20所示，在本实施例中，绝缘体4与前体2和后体5同时通过体固定螺栓20连接。体固定螺栓20从后体5中(朝向前体2)插入；在前体2中嵌入式设置有绝缘垫片23，绝缘垫片23套设在体固定螺栓20的螺杆上，并且抵靠在绝缘体4上。在后体5及绝缘体4中同时嵌入式设置有绝缘镶套8，所述绝缘镶套8同时套设在体固定螺栓20的螺杆和螺帽上；并且绝缘镶套8的一端抵靠在绝缘垫片23上，在体固定螺栓 20的螺帽底部与绝缘镶套8之间安装有绝缘垫片24。
[0096]
前体2与后体5在喷固定螺栓20连接处采用了绝缘垫片23和螺丝绝缘镶套8绝缘；安装后前体2与后体5之间在喷固定螺栓20连接区域没有直线贯通的缝隙，所有接缝或缝隙均为迷宫式。在点弧或等离子喷涂工作中，不会因狭缝效应在喷固定螺栓20连接区域引燃电弧，造成喷涂烧损。现有内孔喷的喷固定螺栓连接区域短路烧损是一种常见损坏形式，本发明的前体2与后体5之间的绝缘性好，能够有效避免该区域偶发短路烧蚀。
[0097]
在本实施例中，通过采用压盖式固定喷嘴、绝缘体气槽、轴向送粉、喷固定螺栓20连接区域迷宫式缝隙设计等节约了喷轴向上的空间尺寸，使喷厚度最小达到28mm。小厚度喷为喷涂小尺寸内孔提供了前提。
[0098]
发明提供的小尺寸轴向送粉内孔等离子喷涂，可根据如下公式确定喷部件的尺寸，以获得更好的喷涂效果：
[0099][0100]
式中，m为选型参考值，d0为粉末粒径(mm)，t0为粉末材料熔点(℃)，ρ0为粉末材料密度(g/cm3)。其中d0的取值范围为0.01～0.1mm。
[0101]
在实际应用中，可事先确定几种喷嘴的规格型号，再根据待喷涂材料的熔点、粒径和密度，通过计算选型参考值m快速选择喷嘴型号，以提高喷涂工艺的优化效率，避免喷嘴选择错误时，粉末材料过熔粘附在喷嘴孔道内壁，影响射流和涂层质量，喷嘴选择错误时甚至有可能因孔道堵塞造成烧嘴、烧。具体选型方式如表1所示。
[0102]
表1喷嘴和阴极选型表及关键尺寸参数
[0103][0104]
作为优选，喷嘴1材质为铬锆铜合金；前体2、后体5、送粉架7、进气管g1、进水管w1出水管w9均为黄铜合金；阴极头62为钨合金；阴极座61为紫铜或黄铜合金；喷嘴压盖3为不锈钢；绝缘体4、绝缘镶套8、绝缘垫片23和绝缘垫片24为树脂材料，可采用聚酰亚胺树脂，也可为酚醛树脂、双马来酰亚胺树脂等其它树脂。
[0105]
本发明提供的小尺寸轴向送粉内孔等离子喷涂，喷涂的体厚度可控制在28～32mm。可喷涂内孔孔径最小为55mm，最大孔径不限。轴向送粉设计、小厚度内孔、高功率等为在小尺寸内孔中小喷涂距离制备高性能涂层提供了保证。
[0106]
本发明采用了高压气体模式，氩气最大压力为1.2mpa，氢气最大压力为 1.0mpa，氮气最大压力为1.0mpa。并且喷嘴采用了小孔道拉瓦尔结构，喷嘴冷却效率更高，因此等离子弧压缩效应增强。所以工作电压最大可以达到 100v，等离子射流的稳定性更好，等离子弧的刚性更好，射流速度更快。
[0107]
喷最大功率为40kw，对应的电参数为电流400a，电压100v；或者电流450a，电压为90v。前体2和后体5内部均采用最大直径水通道设计，喷内部的水流通道简单，没有复杂冷却孔，水流在喷内部流动通畅，压降小。冷却水先对喷内温度最高、最易烧损的喷嘴喉口和孔道扩张段外部冷却。阴极6后部设置有散热片，可大幅提高对阴极6的散热效果。喷嘴1 设置有冷却凹槽1c，可大幅降低胶圈槽区域温度，以上结构设置为提高喷功率提供了保证。
[0108]
发明提供的小尺寸轴向送粉内孔等离子喷涂的工作过程为：冷却水从进水管进入喷内部，从出水管流出，起到对喷涂冷却的作用，同时进水管连接电源的正极，出水管连接电源负极。等离子工作气体(一般包括为氩气和氢气的混合气，或氩气与氮气的混合气)从进气管进入喷涂内部，从环形空腔1b进入喷嘴1，并从喷嘴1出口喷出。喷涂接通电源后，经过高频点弧，在喷嘴内部工作气体变成等离子体射流；气粉混合物在喷嘴中进入等离子体射流。粉末经等离子体射流加热、加速喷射在工件表面冷却形成涂层。
[0109]
喷涂内部工作原理如下：
[0110]
水路：如图18所示，冷却水从进水管w1，经前体进水通道w2，进入第一环形水腔
(喷嘴冷却腔)w3，冷却水对喷嘴1冷却后，依次经过前体出水通道w4、连接通道w5、后体进水通道w6，进入第二环形水腔(阴极冷却腔)w7对阴极6进行冷却，最后经出水通道w8和出水管w9流出喷涂。
[0111]
气路：如图17-18所示，工作气体(一般由氩气+氢气，或者氩气+氮气组成)从进气管g1进入前体后，依次经进气通道g2、进气斜孔g2a、第一环形凹槽g3和导向气槽g4，进入第二环形凹槽g5和环形空腔1b组成的背压气室，最后经喷嘴喉口和喷嘴出口向喷涂外喷射而出。
[0112]
电路：进水孔接电源正极，出水孔接电源负极。喷涂的喷嘴1、喷嘴压盖3、前体2构成正极。喷涂的阴极6、送粉架7、后体5构成负极。正负极之间有绝缘体4隔离，防止短路。
[0113]
粉路：气粉混合物从进粉管f1进入送粉架7，经送粉架7中的进粉通道7a、送粉接头71和阴极6中的孔道，进入喷嘴1的喉口，与工作气体汇合，最后从喷嘴1出口向外喷射而出。
[0114]
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

技术特征：

1.一种小尺寸轴向送粉内孔等离子喷涂，其特征在于，包括：前体，其开设有第一通孔；喷嘴，其一端通过喷嘴压盖固定在所述前体的一侧，另一端穿过所述第一通孔延伸至所述前体的另一侧；其中，所述喷嘴内同轴设置有喷射孔道；后体；绝缘体，其设置在所述前体和所述后体之间，并与所述前体和所述后体同时固定连接；其中，所述绝缘体上开设有第二通孔，所述后体上开设有第三通孔；所述第一通孔、所述第二通孔、所述第三通孔同轴设置；送粉架，其固定连接在所述后体上；所述送粉架内部具有进粉通道，所述送粉架靠近所述后体的一侧设置有送粉接头；所述进粉通道与所述送粉接头的通道连通；阴极，其同时设置在所述第二通孔和所述第三通孔中；所述阴极的阴极座连接在送粉接头上，阴极头穿过所述第二通孔延伸至所述喷嘴的喷射孔道内，并且所述阴极头与所述喷射孔道的内壁之间形成环形空腔；其中，所述阴极内同轴设置有送粉孔道，所述送粉孔道的一端与所述送粉接头的通道连通，另一端与所述喷射孔道连通；并且所述送粉孔道与所述喷射孔道同轴设置；进气通道，其开设在所述前体上，并且与所述环形空腔连通；冷却通道，其内部通入冷却水，使所述冷却水经所述前体进入，依次环绕式流过所述喷嘴外侧区域和所述阴极外侧区域后，从所述后体流出；其中，所述阴极的外侧在对应所述冷却通道处设置有环形散热片。2.根据权利要求1所述的小尺寸轴向送粉内孔等离子喷涂，其特征在于，所述冷却通道包括依次连通的进水通道、第一环形水腔、过水通道、第二环形水腔及出水通道；其中，所述进水通道开设在所述前体中；所述第一环形水腔开设在所述前体中，并围绕所述喷嘴的外壁设置；所述第二环形水腔开设在所述后体中，所述环形散热片处于所述第二环形水腔内；所述过水通道穿过所述绝缘体，将所述第一环形水腔和所述第二环形水腔连通；所述出水通道开设在所述后体中。3.根据权利要求2所述的小尺寸轴向送粉内孔等离子喷涂，其特征在于，所述喷射孔道包括沿轴向依次包括：压缩段、喉口和扩张段；其中，所述扩张段的末端为喷嘴出口；所述阴极头与所述压缩段内壁之间形成所述环形空腔。4.根据权利要求3所述的小尺寸轴向送粉内孔等离子喷涂，其特征在于，所述喷嘴的外壁上同轴开设有环形的冷却凹槽，所述冷却凹槽的开口朝向所述喷嘴的出口端设置，并且与所述第一环形水腔连通。5.根据权利要求4所述的小尺寸轴向送粉内孔等离子喷涂，其特征在于，所述绝缘体在朝向所述前体的一侧开设有环形的进气凹槽，所述进气凹槽与所述进气通道连通，并且围绕所述第二通孔设置；所述进气凹槽内同轴固定设置有环形凸起部，所述凸起部将所述进气凹槽分隔成同心
设置的第一环形凹槽和第二环形凹槽；其中，所述凸起部上开设有多个导向气槽，所述导向气槽将所述第一环形凹槽和第二环形凹槽连通；所述第二环形凹槽与所述环形空腔连通。6.根据权利要求5所述的小尺寸轴向送粉内孔等离子喷涂，其特征在于，所述导向气槽沿所述环形凸起部的径向设置。7.根据权利要求5所述的小尺寸轴向送粉内孔等离子喷涂，其特征在于，所述导向气槽的轴向方向与所述环形凸起部的径向之间具有夹角，使从所述导向气槽中进入的气体偏离于所述第二环形凹槽的中心。8.根据权利要求6或7所述的小尺寸轴向送粉内孔等离子喷涂，其特征在于，所述绝缘体与所述前体和所述后体同时通过体固定螺栓连接；其中，在所述前体中嵌入式设置有绝缘垫片，所述绝缘垫片套设在所述体固定螺栓的螺杆上，并且抵靠在所述绝缘体上；在所述后体及所述绝缘体中嵌入式设置有绝缘镶套，所述绝缘镶套套设在所述体固定螺栓的螺杆和螺帽上；并且所述绝缘镶套的一端抵靠在所述绝缘垫片上。9.根据权利要求8所述的小尺寸轴向送粉内孔等离子喷涂，其特征在于，喷涂的体厚度为28～32mm。10.根据权利要求9所述的小尺寸轴向送粉内孔等离子喷涂，其特征在于，还包括根据如下公式确定喷涂部件的尺寸：其中，当m＜0.5时，d1＝7.5，d2＝4.8，lw＝6.5；当m的值为0.5～5时，d1＝7，d2＝5，lw＝5.8；当m的值为5～30时，d1＝6.4，d2＝4.8，lw＝5.2；当m的值为30～100时，d1＝5.2，d2＝4.4，lw＝3.8；当m＞100时，d1＝5，d2＝4，lw＝3.5；式中，m为选型参考值，d0为喷涂粉末粒径，单位mm，t0为粉末材料熔点，单位℃，ρ0为粉末材料密度，单位g/cm3；d1为喉口直径，d2为喷嘴出口直径，lw为阴极头长度。

技术总结

本发明公开了一种小尺寸轴向送粉内孔等离子喷涂，包括：喷嘴，其一端通过喷嘴压盖固定在前体的一侧，另一端延伸至前体的另一侧；绝缘体，其设置在前体和后体之间；送粉架，其固定连接在后体上；送粉架内部具有进粉通道，送粉架靠近后体的一侧设置有送粉接头；进粉通道与送粉接头的通道连通；阴极的阴极座连接在送粉接头上，阴极头延伸至喷嘴的喷射孔道内，并且阴极头与喷射孔道的内壁之间形成环形空腔；其中，阴极内同轴设置有送粉孔道，并且送粉孔道与喷射孔道同轴设置；进气通道，其开设在前体上，并且与环形空腔连通；冷却通道，其内部通入冷却水；其中，阴极的外侧在对应冷却通道处设置有环形散热片。应冷却通道处设置有环形散热片。应冷却通道处设置有环形散热片。