爆炸喷涂原理

爆炸喷涂
人们很早就发现可以根据燃烧的激烈程度将可燃气体的燃烧过程分为：普通燃烧过程、爆燃过程、普通爆炸过程和爆轰过程。其中爆轰过程是最激烈和最不易获得的，以氧气和乙炔为例，在爆炸过程中爆炸中心的温度高达３４００℃以上，爆轰波产生的速率在１５００ｍ／ｓ以上。研究表明在一端封闭长１～２ｍ的管子中充满氧气和乙炔，在封闭端点燃该混合气体可以获得爆轰过程，同时产生爆轰波。２０世纪５０年代中期，美国联合碳化物公司首先利用该原理制备了世界上第一台爆炸喷涂设备（ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎｇｕｎ，简称Ｄｇｕｎ），用于各种零部件的涂层制备和零件修复。
爆炸喷涂原理

爆炸喷涂的基本原理
爆炸喷涂的基本原理是利用可燃气体爆炸产生的冲击波能量，将待涂覆的粉末颗粒加速加热，轰击到基体表面形成涂层。完整的爆炸喷涂设备包括爆炸喷枪、气体与粉末颗粒的输送与控制系统、点火燃爆控制系统、喷枪三维行走机构、基体夹持装置与运动机构、冷却水循环装置、粉尘回收装置和隔声室。不同于其他的热喷涂工艺，爆炸喷涂工艺是一种间歇式喷涂，一般的喷涂频率在４～８次／ｓ，Ｐｒａｘａｉｒ新型的爆炸喷涂设备ＳｕｐｅｒＤｇｕｎ的喷涂频率达到了 １００次／ｓ。爆炸喷涂的工艺循环过程由以下四步组成：

（１）进气将爆炸气体混合后向喷枪内输入。目前主要使用的爆炸气体是氧气＋乙炔或氧气＋丙烷。
（２）送粉利用保护气体氮气向喷枪内送入喷涂粉末，使其在枪膛内某一特定区域形成团雾状的粉末云；送粉方式分为轴向送粉和径向送粉两种方式，轴向送粉被普遍采用，如美国Ｐｒａｘａｉｒ、前苏联和北京航空材料研究院自行研制的爆炸喷涂设备等都采用该送粉方式，俄罗斯科学院西伯利亚分院研制的“ＯＢ”爆炸喷涂则采用了径向送粉的方式。
（３）点火向枪膛中的爆炸室发出给定频率的点火信号，使可燃气体爆炸，爆炸持续时间约几毫秒，产生３３００℃左右的高温和大约１５００ｍ／ｓ的气流，高热高速气流使待涂覆的粉末颗粒受热软化，并以６００～７００ｍ／ｓ的初速度离开枪口射向基体表面。当粉末颗粒撞击基体表面时，动能转化为热能，撞击瞬间可使粉末颗粒温度升高，甚至可以达到其熔点。于是就形成孔隙率极低、结合强度很高的表面涂层。爆炸中心温度、气流速度和粉末颗粒射出枪口初速与燃爆气体种类和喷枪结构有关。
（４）清除残气和残粉向枪膛内输入保护气体，将枪管中残留的气体和粉沫清除干净，准备下一个循环。