基于等離子體磁場推進的金屬粉末噴射裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發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】
[0002]在金屬切割領域，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。現有這些方法存在以下問題:線切割技術在切割金屬內部時需要穿孔，且在多次作業后需要更換，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]另一應用領域金屬焊接，現有焊接技術很難實現高致密、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。
【發明內容】
[0004]針對現有技術及裝置存在的上述問題，本發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生局部感應強電場的效應，有效激發氣體電離產生等離子體，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、穩定可控等特點。
[0005]本發明的技術方案如下:
[0006]本發明包括進料裝置、永磁體、硅鋼片、保護套和電極，進料裝置中裝有經過研磨的精細金屬粉末并充滿有用于產生等離子體的氣體；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均設有電極，兩側的電極之間形成內部電場區域；永磁體夾于上下硅鋼片之間，并包裹在保護套外，形成外部磁場區域，電極產生內部強電場，保護套位于由永磁體和硅鋼片構成的外部磁場區域及電極產生的內部電場區域之間。
[0007]所述永磁體與兩側的電極均在同一平面上，使得施加在電極上電流所產生的磁場方向與永磁體產生的磁場方向為順磁方向。
[0008]所述上下硅鋼片的內側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，用于激發氣體電離產生等離子體。
[0012]所述的用于產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，激發氣體電離產生等離子體，高溫等離子體包裹著金屬粉末通過一個永磁體產生、硅鋼片聚攏的強磁場通道，在強磁場力作用下實現金屬粉末的噴射。
[0016]相比線切割技術，本發明裝置通過產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，對于金屬內部的切割也更方便。
[0017]相比焊接技術，本發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，大大延長了焊接產品的壽命，同時該高溫高速的含金屬粉末射流，可實現噴射速度與溫度的可控，亦可實現將金屬噴涂在非金屬如玻璃的表面，而傳統工藝很難達到此效果。
[0018]本發明的有益效果在于:
[0019]本發明利用電場下金屬粉末的局部感應強電場效應，快速激發氣體的電離，產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境中，產生的等離子體穩定持久。
[0020]本發明利用永磁體產生強磁場，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噴射效果，作用力均勻穩定，噴射速度快。
[0021]本發明中金屬粉末在還原性/惰性氣體等離子體包裹運動實現噴射，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為本發明裝置的結構示意圖。
[0023]圖2為等離子體推進示意圖。
[0024]圖3為金屬粉末激發氣體電離的原理圖。
[0025]圖4為本發明裝置的截面磁場分布圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖及具體實施例對本發明作進一步詳細說明。
[0027]如圖1所示，本發明包括進料裝置1、永磁體2、硅鋼片3、保護套4和電極5，進料裝置I中裝有經過研磨的精細金屬粉末并充滿有用于產生等離子體的氣體；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均設有電極5，兩側的電極5之間形成內部電場區域；永磁體2夾于上下硅鋼片3之間，并包裹在保護套4外，形成外部磁場區域，通過硅鋼片3聚攏強磁場至電極5之間，電極5產生內部強電場，保護套位于由永磁體2和硅鋼片3構成的外部磁場區域及電極5產生的內部電場區域之間。
[0028]永磁體2與兩側的電極5均在同一平面上，使得施加在電極上電流所產生的磁場方向與永磁體產生的磁場方向為順磁方向，避免永磁體產生退磁現象。
[0029]上下硅鋼片3的內側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，正負極間產生強電場，用于激發氣體電離產生等離子體，具體采用還原性或者惰性氣體，優選的惰性氣體采用氦氣，優選的還原性氣體采用氮氣，同時具有較低的電離能，利用電離產生的等離子體包圍金屬粉末，避免產生氧化現象。
[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，不易產生漏磁，包圍內部強磁強電高溫區域，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，并在電場作用下產生局部感應強電場，用于更快地激發氣體電離。
[0036]本發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，正負極間產生電場；電場穩定后，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