爆炸噴涂原理

爆炸噴涂
人們很早就發現可以根據燃燒的激烈程度將可燃氣體的燃燒過程分為：普通燃燒過程、爆燃過程、普通爆炸過程和爆轟過程。其中爆轟過程是最激烈和最不易獲得的，以氧氣和乙炔為例，在爆炸過程中爆炸中心的溫度高達３４００℃以上，爆轟波產生的速率在１５００ｍ／ｓ以上。研究表明在一端封閉長１～２ｍ的管子中充滿氧氣和乙炔，在封閉端點燃該混合氣體可以獲得爆轟過程，同時產生爆轟波。２０世紀５０年代中期，美國聯合碳化物公司首先利用該原理制備了世界上第一臺爆炸噴涂設備（ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎｇｕｎ，簡稱Ｄｇｕｎ），用于各種零部件的涂層制備和零件修復。
爆炸噴涂原理

爆炸噴涂的基本原理
爆炸噴涂的基本原理是利用可燃氣體爆炸產生的沖擊波能量，將待涂覆的粉末顆粒加速加熱，轟擊到基體表面形成涂層。完整的爆炸噴涂設備包括爆炸噴槍、氣體與粉末顆粒的輸送與控制系統、點火燃爆控制系統、噴槍三維行走機構、基體夾持裝置與運動機構、冷卻水循環裝置、粉塵回收裝置和隔聲室。不同于其他的熱噴涂工藝，爆炸噴涂工藝是一種間歇式噴涂，一般的噴涂頻率在４～８次／ｓ，Ｐｒａｘａｉｒ新型的爆炸噴涂設備ＳｕｐｅｒＤｇｕｎ的噴涂頻率達到了 １００次／ｓ。爆炸噴涂的工藝循環過程由以下四步組成：

（１）進氣將爆炸氣體混合后向噴槍內輸入。目前主要使用的爆炸氣體是氧氣＋乙炔或氧氣＋丙烷。
（２）送粉利用保護氣體氮氣向噴槍內送入噴涂粉末，使其在槍膛內某一特定區域形成團霧狀的粉末云；送粉方式分為軸向送粉和徑向送粉兩種方式，軸向送粉被普遍采用，如美國Ｐｒａｘａｉｒ、前蘇聯和北京航空材料研究院自行研制的爆炸噴涂設備等都采用該送粉方式，俄羅斯科學院西伯利亞分院研制的“ＯＢ”爆炸噴涂則采用了徑向送粉的方式。
（３）點火向槍膛中的爆炸室發出給定頻率的點火信號，使可燃氣體爆炸，爆炸持續時間約幾毫秒，產生３３００℃左右的高溫和大約１５００ｍ／ｓ的氣流，高熱高速氣流使待涂覆的粉末顆粒受熱軟化，并以６００～７００ｍ／ｓ的初速度離開槍口射向基體表面。當粉末顆粒撞擊基體表面時，動能轉化為熱能，撞擊瞬間可使粉末顆粒溫度升高，甚至可以達到其熔點。于是就形成孔隙率極低、結合強度很高的表面涂層。爆炸中心溫度、氣流速度和粉末顆粒射出槍口初速與燃爆氣體種類和噴槍結構有關。
（４）清除殘氣和殘粉向槍膛內輸入保護氣體，將槍管中殘留的氣體和粉沫清除干凈，準備下一個循環。