【技術實現步驟摘要】
本技術涉及表面工程，特別是涉及一種鐘形下游噴嘴。
技術介紹
1、冷噴涂是一種基于流體動力學與高速固態金屬粉末粒子碰撞沉積制備涂層的技術，在冷噴涂過程中高壓氣流通過收縮-擴張型噴嘴(又叫拉瓦爾噴管)，氣流通過喉部后達到超音速狀態，在噴嘴下游形成超音速氣流；然后將金屬粉末粒子送入氣流，被加速形成高速粒子流，粒子飛出噴嘴出口后撞擊預置的基體表面，發生碰撞變形而與基體結合，最后形成一定厚度的涂層。因其突出的固態冶金優勢，在制備高性能金屬、金屬基復合材料涂層，零件修復，增材制造成形等方面具有廣闊的應用前景。
2、大量研究及噴涂實踐表明，在冷噴涂過程中，粒子碰撞速度是決定噴涂效果與質量的最重要的條件之一。如何獲得更高粒子碰撞速度來形成高質量涂層是學界與企業界共同關注的。而其中也就引出了噴嘴的優化設計，以獲得盡量高的速度。以前的研究表明，噴嘴的下游長度與擴張比(噴嘴出口截面積與喉部截面積的比)是兩個重要的影響因素。而考慮到噴嘴加工可行性，均采用了錐形下游形狀(噴嘴的軸對稱旋轉內壁為直線，沿軸向線性變化的徑向尺寸)。同時，隨著噴嘴使用次數的增加，下游堵塞的問題也亟待解決。噴嘴下游堵塞會使噴嘴直接報廢，無法使用，導致工業生產時間與經濟成本大大增加。
技術實現思路
1、本技術的目的是針對現有技術中冷噴涂用噴嘴中粒子碰撞速度不夠高以及下游易堵塞的技術缺陷，而提供一種鐘形下游噴嘴。
2、為實現本技術的目的所采用的技術方案是：
3、一種鐘形下游噴嘴，包括依次銜接的噴嘴入口
4、所述噴嘴入口、喉部、噴嘴出口的截面均為圓形；所述收縮段位于所述噴嘴入口和喉部之間，所述收縮段的內壁面為錐形壁面，從噴嘴入口到喉部的截面尺寸和形狀漸變為線性漸變；所述擴張段位于所述喉部和噴嘴出口之間，所述擴張段的內壁面為鐘形壁面。
5、在上述技術方案中，所述噴嘴入口的直徑為15～25mm。
6、在上述技術方案中，所述喉部的直徑為2～4mm。
7、在上述技術方案中，所述噴嘴出口的直徑為6～10mm。
8、在上述技術方案中，所述噴嘴入口到喉部之間的間距即所述收縮段的長度為25～35mm。
9、在上述技術方案中，所述喉部和噴嘴出口之間的間距即所述擴張段的長度為200～300mm。
10、在上述技術方案中，所述收縮段的內壁面符合線性方程：
11、
12、其中，ri為所述噴嘴入口的半徑，rt為所述喉部的半徑，lu為所述收縮段的長度；喉部中心點x＝0。
13、在上述技術方案中，所述擴張段的內壁面符合曲線方程：
14、
15、其中，rt為所述喉部的半徑，re為所述噴嘴出口的半徑，ld為所述擴張段的長度；喉部中心點x＝0。
16、與現有技術相比，本技術的有益效果是：
17、1.本技術通過優化噴嘴內部形狀，在滿足基本流體動力學原理(下游截面積漸變)的前提下，提出了噴嘴下游鐘形設計新思路，在保證粒子加速效果的前提下，實現了不堵噴嘴，可長時間工作，高質量的制備鋁涂層。
18、2.相比于傳統的錐形下游噴嘴，鐘形下游噴嘴對金屬粒子的加速效果更好，顯著提高了金屬粒子的碰撞速度和沉積效率。通過3d打印出來鐘形下游噴嘴冷噴涂試驗驗證結果中可以看出，鐘形下游噴嘴所制備的涂層厚度顯著高于傳統錐形下游噴嘴制備的涂層厚度，并且在一定的噴涂時間內可以顯著改善噴嘴堵塞的情況。
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1.一種鐘形下游噴嘴，其特征在于，包括依次銜接的噴嘴入口、收縮段、喉部、擴張段以及噴嘴出口，其中：噴嘴內部的壁面為軸對稱結構，所述收縮段與喉部之間光滑過度，所述喉部與擴張段之間光滑過度；
2.如權利要求1所述的鐘形下游噴嘴，其特征在于，所述噴嘴入口的直徑為15～25mm。
3.如權利要求1所述的鐘形下游噴嘴，其特征在于，所述喉部的直徑為2～4mm。
4.如權利要求1所述的鐘形下游噴嘴，其特征在于，所述噴嘴出口的直徑為6～10mm。
5.如權利要求1所述的鐘形下游噴嘴，其特征在于，所述噴嘴入口到喉部之間的間距即所述收縮段的長度為25～35mm。
6.如權利要求1所述的鐘形下游噴嘴，其特征在于，所述喉部和噴嘴出口之間的間距即所述擴張段的長度為200～300mm。
7.如權利要求1所述的鐘形下游噴嘴，其特征在于，所述收縮段的內壁面符合線性方程：
8.如權利要求1所述的鐘形下游噴嘴，其特征在于，所述擴張段的內壁面符合曲線方程：
【技術特征摘要】
1.一種鐘形下游噴嘴，其特征在于，包括依次銜接的噴嘴入口、收縮段、喉部、擴張段以及噴嘴出口，其中：噴嘴內部的壁面為軸對稱結構，所述收縮段與喉部之間光滑過度，所述喉部與擴張段之間光滑過度；
2.如權利要求1所述的鐘形下游噴嘴，其特征在于，所述噴嘴入口的直徑為15～25mm。
3.如權利要求1所述的鐘形下游噴嘴，其特征在于，所述喉部的直徑為2～4mm。
4.如權利要求1所述的鐘形下游噴嘴，其特征在于，所述噴嘴出口的直徑為6...
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