一种等离子弧发生装置、制粉设备及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术是关于一种等离子弧发生装置、制粉设备及其使用方法。该等离子弧发生装置，用于向棒料发射等离子弧，包括：阳极，该阳极具有面向棒料的第一表面，并且具有从第一表面延伸穿过阳极的贯通开孔；阴极，该阴极具有同轴地设置在贯通开孔中的阴极端部，该阴极端部在贯通开孔中能够沿纵向方向在远端位置与近端位置之间移动；以及吹送装置，用于产生吹送气体。其中，在远端位置，阴极端部在纵向方向上距棒料端面的距离大于阳极的第一表面距棒料端面的距离；在近端位置，阴极端部在纵向方向上距棒料端面的距离小于阳极的第一表面距棒料端面的距离。本发明专利技术可以避免阴极因过大的电流而产生的热损严重，并适应于不同材料和形状的棒料。料。料。

【技术实现步骤摘要】
一种等离子弧发生装置、制粉设备及其使用方法


[0001]本专利技术实施例涉及等离子制粉
，尤其涉及一种等离子弧发生装置、制粉设备及其使用方法。

技术介绍

[0002]等离子弧是一种强有力的高温热源，具有温度高、导电能力强、熔化速度快和热效率高、去除气体和非金属夹杂物较充分等优点。目前在焊接、切割、喷涂及化工领域获得了广泛的应用。
[0003]旋转电极雾化制粉技术（REP）是基于高速旋转离心雾化原理的金属粉末制备方法，制备的金属粉末具有球形度高、流动性好、卫星粉少的特点。该技术的主要工作原理是通过高温热源作用于电极棒料前端面使其熔化成液膜，液膜在高速旋转离心力作用下甩出形成液滴，液滴在惰性气氛中冷却，在表面张力作用下形成球形粉末。等离子弧以其温度高、热量集中和超洁净的特点已经成为等离子旋转电极雾化制粉技术（PREP）技术熔化热源的主流，同时相比较于非转移弧等离子弧，转移弧型等离子弧具有能量密度高、热效率高和电源匹配容易等优点。
[0004]自上世纪七十年代该技术问世以来，旋转电极雾化制粉装备一直被美国和俄罗斯所垄断，国内商业化设备主要来源于俄罗斯，所开发粉末材料体系仅有不锈钢、钛合金、镍基高温合金等，尚未实现难熔金属（W-3410℃、Ta-2996℃、Mo-2617℃、Nb-2468℃）粉末的PREP 制备。
[0005]相关技术中，等离子枪是PREP 装备实现自耗电极大端面快速熔化的核心部件。目前，国内外现有PREP 装备中等离子枪许用电流均不超过2000A，对于直径Ф50~60mm 的电极棒料，仅能实现熔点2000℃以下金属材料的快速熔化，还无法实现W、Ta、Mo、Nb等难熔金属电极的大端面快速熔化。
[0006]关于上述技术方案，专利技术人发现至少存在如下一些技术问题：例如现有阴极内嵌型等离子枪功率密度分布难以满足难熔金属棒料端面的大面积瞬时熔化，同时大电流条件下等离子枪阴极热损严重，设备稳定性较差。
[0007]因此，有必要改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题。
[0008]需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本专利技术的技术方案提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于提供一种等离子弧发生装置、制粉设备及其使用方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。
[0010]根据本专利技术的第一方面，提供一种等离子弧发生装置，用于向棒料发射等离子弧，包括：阳极，所述阳极具有面向所述棒料的第一表面，并且具有从所述第一表面延伸穿过所
述阳极的贯通开孔；阴极，所述阴极具有同轴地设置在所述阳极的所述贯通开孔中的阴极端部，所述阴极端部在所述贯通开孔中能够沿纵向方向在远端位置与近端位置之间移动；以及吹送装置，所述吹送装置用于产生吹送气体；其中，在所述贯通开孔的内径与所述阴极端部的外径之间形成有空间间隙，并且当在所述阳极与所述阴极之间施加电压时，在所述空间间隙中能够形成第一等离子弧；所述吹送气体用于将所述第一等离子弧朝向所述棒料吹送；当在所述阴极与所述棒料之间施加电压时，在阴极与所述棒料之间能够形成所述第二等离子弧；以及其中，在所述远端位置，所述阴极端部在纵向方向上距棒料端面的距离大于阳极的第一表面距棒料端面的距离；在所述近端位置，所述阴极端部在纵向方向上距棒料端面的距离小于阳极的第一表面距棒料端面的距离。
[0011]本专利技术中，所述远端位置的最大值为所述阴极端部在纵向方向上距棒料端面的距离比所述阳极的第一表面距棒料端面的距离大20mm；所述近端位置的最大值为所述阴极端部在纵向方向上距棒料端面的距离比所述阳极的第一表面距棒料端面的距离小20mm。
[0012]本专利技术中，所述阳极的第一表面具有朝向远离所述棒料的方向凹进的形状，且所述阳极的第一表面距棒料端面的距离为所述阳极的第一表面距棒料端面的最远距离。
[0013]本专利技术中，在所述阴极端部在所述近端位置时，在纵向方向上，所述阳极的第一表面中心部距棒料端面的距离大于所述阴极端部距棒料端面的距离，所述阳极的第一表面边缘部距棒料端面的距离比所述阴极端部距棒料端面的距离小10~20mm。
[0014]本专利技术中，所述吹送装置具有延伸穿过所述吹送装置的中心孔，并且具有设置在所述吹送装置的端部部分处的凸缘；其中，所述阴极端部延伸穿过所述吹送装置的所述中心孔，并且所述凸缘构造成能够配装在所述阳极的所述贯通开孔中。
[0015]本专利技术中，所述阳极的贯通开孔的内径和所述阴极端部的外径设计成使得：当所述吹送气体经过所述空间间隙时对所述吹送气体进行压缩。
[0016]本专利技术中，所述阴极具有阴极本体，所述吹送装置为绝缘材料，并且设置于所述阴极本体与所述阳极之间。
[0017]本专利技术中，所述等离子弧发生装置还包括：用于对所述阳极进行冷却的冷却装置。
[0018]根据本专利技术的第二方面，提供一种等离子弧制粉设备，包括：根据上述任一项等离子弧发生装置；以及所述棒料，所述棒料与所述等离子弧发生装置沿纵向方向间隔开。
[0019]根据本专利技术的第三方面，提供一种使用上述的制粉设备来制粉的方法，包括：设定所述阴极端部的位置；使所述棒料旋转；在所述阳极与所述阴极之间施加电压，从而在所述空间间隙中形成第一等离子弧；通过所述吹送装置将所述第一等离子弧朝向所述棒料吹送；在所述阴极与所述棒料之间施加电压，从而在所述阴极与所述棒料之间形成所述第二等离子弧；通过所述第二等离子弧使所述棒料端面融化。
[0020]本专利技术提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本专利技术中，通过上述装置、设备及方法，一方面，通过向棒料吹送第一等离子弧，从而避免阴极因过大的电流而产生的热损严重。另一方面，通过控制阳极和阴极之间相对距离，从而可以控制对棒料产生的能量密度，并适应不同材料和形状的棒料。
附图说明
[0021]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1示出本专利技术示例性实施例中等离子弧发生装置结构示意图；图2示出本专利技术示例性实施例中阴极不同位置示意图；图3示出本专利技术示例性实施例中制粉设备结构示意图；图4示出本专利技术示例性实施例中制粉方法流程示意图。
[0023]附图标记：伺服送进单元-10、旋转动力单元-20、动密封组件-30、收粉罐-40、球形粉末-50、雾化室-60、等离子弧发生装置-70、惰性气氛单元-80、真空单元-90、阴极-100、阴极端部-110、阴极本体-120、阳极-200、贯通开孔-210、第一表面-220、棒料-300、棒料端面-310、第二等离子弧-320、吹送装置-400、吹送气体-410、凸缘-420。
具体实施方式
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种等离子弧发生装置，用于向棒料发射等离子弧，其特征在于，所述等离子弧发生装置包括：阳极，所述阳极具有面向所述棒料的第一表面，并且具有从所述第一表面延伸穿过所述阳极的贯通开孔；阴极，所述阴极具有同轴地设置在所述阳极的所述贯通开孔中的阴极端部，所述阴极端部在所述贯通开孔中能够沿纵向方向在远端位置与近端位置之间移动；以及吹送装置，所述吹送装置用于产生吹送气体；其中，在所述贯通开孔的内径与所述阴极端部的外径之间形成有空间间隙，并且当在所述阳极与所述阴极之间施加电压时，在所述空间间隙中能够形成第一等离子弧；当在所述阴极与所述棒料之间施加电压时，在阴极与所述棒料之间能够形成第二等离子弧；所述吹送气体用于将所述第一等离子弧朝向所述棒料吹送；以及其中，在所述远端位置，所述阴极端部在纵向方向上距棒料端面的距离大于所述阳极的第一表面距棒料端面的距离；在所述近端位置，所述阴极端部在纵向方向上距棒料端面的距离小于所述阳极的第一表面距棒料端面的距离。2.根据权利要求1所述等离子弧发生装置，其特征在于，所述远端位置的最大值为所述阴极端部在纵向方向上距棒料端面的距离比所述阳极的第一表面距棒料端面的距离大20mm；所述近端位置的最大值为所述阴极端部在纵向方向上距棒料端面的距离比所述阳极的第一表面距棒料端面的距离小20mm。3.根据权利要求1所述等离子弧发生装置，其特征在于，所述阳极的第一表面具有朝向远离所述棒料的方向凹进的形状，且所述阳极的第一表面距棒料端面的距离为所述阳极的第一表面距棒料端面的最远距离。4.根据权利要求3所述等离子弧发生装置，其特征在于，在所述阴极端部在所述近端位置时，在纵向方向上，所述阳极的第一表面中...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤慧萍，孙念光，贺卫卫，陈斌科，朱纪磊，凤治华，王超，王冬，
申请(专利权)人：西安赛隆金属材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：