鐵磁性粉末電磁驅(qū)動(dòng)送粉方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及鐵磁性粉末電磁驅(qū)動(dòng)送粉方法及裝置。本發(fā)明是利用多個(gè)依次排列的電磁線圈，順序通電產(chǎn)生移動(dòng)的電磁場(chǎng)，使鐵磁性的鐵基粉末被磁場(chǎng)吸引，沿著線圈依次通電的方向做加速運(yùn)動(dòng)，形成移動(dòng)的粉末束流。本發(fā)明還提供了實(shí)現(xiàn)該送粉方法的裝置，主要包括粉倉(cāng)、管道、線圈A、線圈B、線圈C、控制器、驅(qū)動(dòng)器、噴嘴組成?？刂破靼凑赵O(shè)定的模式，發(fā)出驅(qū)動(dòng)指令脈沖，驅(qū)動(dòng)器使線圈依次通電，實(shí)現(xiàn)粉末加速或者停止甚至后退，粉末運(yùn)動(dòng)速度和粉末流量直接由電流參數(shù)控制，無(wú)需氣體驅(qū)動(dòng)，避免了粉末飛散。本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以滿足噴涂或噴射加工對(duì)送粉精確控制的需求。
【專利說明】鐵磁性粉末電磁驅(qū)動(dòng)送粉方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種噴涂或噴射用送粉方法及裝置，特別是鐵磁性粉末電磁驅(qū)動(dòng)送粉方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]噴涂或噴射加工中需要將金屬或陶瓷粉末輸送到噴嘴處，通過激光或等離子等高能熱源將粉末融化并噴涂熔覆到被沉積對(duì)象表面。為了將粉末從粉倉(cāng)輸送到噴嘴處，多數(shù)使用重力加氣流吹送的方法輸送粉末；比如氬氣，剛好滿足噴涂時(shí)的氣體保護(hù)，因此多數(shù)直接使用氬氣吹送粉末。但是，氣體吹送粉末的結(jié)果是粉體流動(dòng)的速度和流量控制比較麻煩，氣流太小，粉體輸送不及時(shí)且大粒徑粉體不能有效輸送，氣流太大，粉體中細(xì)粉被吹散，無(wú)法有效的被激光或等離子弧熔射到沉積對(duì)象表面，此外也存在氬氣消耗量大的缺點(diǎn)。
[0003]工業(yè)上噴涂加工對(duì)象多數(shù)是鋼鐵材料，如模具、活塞桿的表面修復(fù)，所噴涂的材料也多數(shù)為鋼、鎳等合金粉末以及WC類的耐磨碳化物、金屬陶瓷的金屬粉末，其中鋼和鎳所占粉末成分的比例較大，粉末的粒徑從20微米到500微米不等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供鐵磁性粉末電磁驅(qū)動(dòng)送粉方法及裝置，利用粉末中鐵磁性材料占主要成分的特點(diǎn)，通過電磁線圈產(chǎn)生的有序電磁力驅(qū)動(dòng)粉體顆粒運(yùn)動(dòng)，達(dá)到送粉的目的；并通過線圈中電流的頻率、脈寬、大小、相序等參數(shù)的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)定向、定速、定量精確送粉，避免了重力落粉容易堵塞且材質(zhì)不均，氣體輸送的粉體飛散的浪費(fèi)以及噴涂表面質(zhì)量不佳，以及高純惰性氣體流量浪費(fèi)的缺點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下。
[0006]鐵磁性粉末電磁驅(qū)動(dòng)送粉方法，其特征是:利用鐵磁性粉末能被磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的原理，使用至少三組電磁線圈，繞在圓形送粉管道外側(cè)，并按照固定順序重復(fù)排列；鐵磁性粉末在粉倉(cāng)內(nèi)被攪拌呈流化態(tài)，驅(qū)動(dòng)器依次對(duì)每組電磁線圈施加直流脈沖電流，鐵磁性粉末被第一組電磁線圈的磁場(chǎng)吸引，進(jìn)入圓形送粉管道，并依次被每組電磁線圈的磁場(chǎng)順序吸引，沿著圓形送粉管道移動(dòng)并獲得一定的運(yùn)動(dòng)速度，直到送粉管道末端由慣性拋出?；旌戏勰┲械姆氰F磁性材料會(huì)在鐵磁性材料的攜帶下同步前進(jìn)，不會(huì)出現(xiàn)分層和材質(zhì)偏析問題。
[0007]本發(fā)明提供的方法實(shí)質(zhì)上類似于直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)，并且是步進(jìn)驅(qū)動(dòng)，但是驅(qū)動(dòng)對(duì)象是粉末，尤其是鐵磁性材料為主的噴涂用粉末。
[0008]上述鐵磁性粉末電磁驅(qū)動(dòng)送粉方法，圓形送粉管道為直線管道且足夠長(zhǎng)，使用若干個(gè)電磁線圈繞在圓形送粉管道外側(cè)，并按照固定順序重復(fù)排列，能將粉末加速度到數(shù)百米每秒。
[0009]為了使鐵磁性粉末顆粒在圓形送粉管道內(nèi)部能穩(wěn)定地加速，滿足入口速度慢、出口速度快的加速過程，將每組電磁線圈分成若干個(gè)短線圈加速段，從粉體入口通道開始到出口噴嘴，每段短線圈的長(zhǎng)度依次增加。[0010]本發(fā)明還提供了鐵磁性粉末電磁驅(qū)動(dòng)送粉裝置，包括粉倉(cāng)、圓形送粉管道、空心電磁線圈、控制器、驅(qū)動(dòng)器、噴嘴，粉倉(cāng)內(nèi)的粉體被攪拌器或者保護(hù)氣體攪動(dòng)，呈流化態(tài)，保證粉末成分均勻?？刂破靼凑赵O(shè)定發(fā)出一定頻率、占空比和相序的指令脈沖，經(jīng)過驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的功率開關(guān)放大電路，按照設(shè)定的驅(qū)動(dòng)電流驅(qū)動(dòng)各相線圈繞組，產(chǎn)生移動(dòng)的電磁場(chǎng)吸引鐵磁性粉末進(jìn)入管道前行，經(jīng)過加速后從噴嘴中慣性拋出。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明直接采用電流驅(qū)動(dòng)送粉，電流的頻率、脈寬、相序、大小等可控，電流頻率高，粉末移動(dòng)速度快，流量大；頻率低，流動(dòng)慢，流量?。淮艌?chǎng)不動(dòng)，則停止流動(dòng)；相序改變，粉末往回運(yùn)動(dòng)返回粉倉(cāng)，避免了管道內(nèi)粉末的殘留浪費(fèi)。本方法不需要?dú)怏w消耗，不會(huì)因?yàn)榉垠w粒徑和密度差異導(dǎo)致氣力輸送式材質(zhì)不均的現(xiàn)象，不會(huì)使粉體吹散，減少了浪費(fèi)，也不會(huì)因?yàn)榉垠w飄落影響噴涂的表面質(zhì)量。
[0012]本發(fā)明提供的方法和裝置，控制器和驅(qū)動(dòng)器模塊化布置，一臺(tái)控制器可以控制多臺(tái)驅(qū)動(dòng)器，進(jìn)行多路同時(shí)送粉，實(shí)現(xiàn)不同粉末的精確混合成份控制，從而控制材質(zhì)性能，形成梯度材料。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0014]圖1是本發(fā)明的方法原理示意圖。
[0015]圖2是本發(fā)明的方法實(shí)施例示意圖1。
[0016]圖3是本發(fā)明的方法實(shí)施例示意圖2。
[0017]圖4是本發(fā)明的線 圈長(zhǎng)度計(jì)算示意圖。
[0018]圖5是本發(fā)明的裝置實(shí)施例示意圖。
[0019]圖中1.空心管道，2.線圈，3.聚磁圈，4.鐵磁性粉末，5.粉倉(cāng)，6.控制器，7.驅(qū)動(dòng)器，8噴嘴(或者熔覆頭)。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明涉及的電磁驅(qū)動(dòng)送粉方法及裝置做進(jìn)一步說明:
圖1是本發(fā)明的方法原理示意圖，本原理圖以三相繞組的線圈為例進(jìn)行說明。每相繞組有若干個(gè)短線圈串聯(lián)而成，共有A、B、C三相，三相有公共端聯(lián)接在一起，每相的電流脈沖依次到來(lái)，相序如圖中所示，使磁場(chǎng)從左向右移動(dòng)。
[0021]進(jìn)一步用圖2的實(shí)施例來(lái)說明線圈之間的關(guān)系組成。管道I的外側(cè)繞有線圈2，每段短線圈外側(cè)有管狀聚磁圈3，當(dāng)A、B、C三相依次通以脈寬為T的電流時(shí)，聚磁圈產(chǎn)生的定向磁場(chǎng)如圖所示，鐵磁性粉末4在磁場(chǎng)的吸引下，依次沿著管道從左向右隨磁場(chǎng)同步移動(dòng)。聚磁環(huán)還可以采用杯形，采用鐵氧體或者硅鋼制造，如圖3所示。
[0022]圖4是與粉體顆粒在不同位置的瞬時(shí)速度和線圈長(zhǎng)度的示意圖。其中F1HF4是粉體顆粒在每段短線圈加速之后的速度為每相電流的時(shí)間寬度，4為為為，…Λ是每段短線圈的長(zhǎng)度，每段短線圈分為Α、B、C三相的短線圈
[0023]粉末從粉倉(cāng)進(jìn)入管道線圈的入口速度較小，尤其是初始進(jìn)入時(shí)，粉末顆粒的速度基本為零，然后由于線圈的加速作用，在管道線圈出口達(dá)到最大速度。如果粉末顆粒在每相短線圈內(nèi)都得到最佳加速，則需要粉體顆粒所受到的電磁力穩(wěn)定一致，則有加速度S穩(wěn)定一致使鐵磁性粉末在移動(dòng)磁場(chǎng)中做同步運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)速度等于磁場(chǎng)的移動(dòng)速度。如果線圈有^段組成，則粉末從管道線圈飛出的速度為有:
【權(quán)利要求】
1.鐵磁性粉末電磁驅(qū)動(dòng)送粉方法，其特征是:利用鐵磁性粉末能被磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的原理，使用至少三組電磁線圈，繞在圓形送粉管道外側(cè)，并按照固定順序重復(fù)排列；鐵磁性粉末在粉倉(cāng)內(nèi)被攪拌呈流化態(tài)，驅(qū)動(dòng)器依次對(duì)每組電磁線圈施加直流脈沖電流，鐵磁性粉末被第一組電磁線圈的磁場(chǎng)吸引，進(jìn)入圓形送粉管道，并依次被每組電磁線圈的磁場(chǎng)順序吸引，沿著圓形送粉管道移動(dòng)并獲得一定的運(yùn)動(dòng)速度，直到送粉管道末端由慣性拋出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鐵磁性粉末電磁驅(qū)動(dòng)送粉方法，其特征是:線圈足夠長(zhǎng)且為直線管道，可以將粉末加速度到數(shù)百米每秒。
3.鐵磁性粉末電磁驅(qū)動(dòng)送粉裝置，其特征是:包括粉倉(cāng)、管道、多組電磁線圈、控制器、驅(qū)動(dòng)器、噴嘴或者熔覆頭，線圈繞在空心的非鐵磁性管道外壁。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述鐵磁性粉末電磁驅(qū)動(dòng)送粉裝置，其特征是每組線圈由多個(gè)不同長(zhǎng)度的短線圈串聯(lián)而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述鐵磁性粉末電磁驅(qū)動(dòng)送粉裝置，其特征是每組線圈的短線圈之間穿插其他線圈組的短線圈，并按照固定順序重復(fù)排列。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述鐵磁性粉末電磁驅(qū)動(dòng)送粉裝置，其特征是短線圈從管道的粉末入口到粉末出口，短線圈的長(zhǎng)度和圈數(shù)按照等比數(shù)列關(guān)系增加。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述鐵磁性粉末電磁驅(qū)動(dòng)送粉裝置，其特征是每組線圈的小線圈外可穿套具有聚磁特性的杯狀或管狀護(hù)套，如鐵氧體磁環(huán)或者硅鋼圈。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述鐵磁性粉末電磁驅(qū)動(dòng)送粉裝置，其特征是驅(qū)動(dòng)器的通道數(shù)與線圈組數(shù)相同，并分別與線圈聯(lián)接。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述鐵磁性粉末電磁驅(qū)動(dòng)送粉裝置，其特征是一套控制器可以控制多套驅(qū)動(dòng)器和線圈，實(shí)現(xiàn)多種材質(zhì)粉末按程序控制比例混合噴涂。
【文檔編號(hào)】B05B5/025GK103691589SQ201310747867
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】張春, 曾大新, 劉建永, 袁有錄 申請(qǐng)人:湖北汽車工業(yè)學(xué)院