[發明專利]粉末射流特性的檢測方法及裝置

有效

• 申請號: 201610227297.4
• 申請日: 2016-04-13
• 公開（公告）號: CN105738243B
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 朱偉軍;趙慶軍;趙巍;徐建中
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: G01N5/02
• 分類號: G01N5/02;G01N15/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

一種粉末射流特性的檢測裝置，包括：活動組件，其包括吸附構件和支撐構件，所述吸附構件設置為吸附射流中的粉末，所述支撐構件設置為支撐所述吸附構件；連接組件，用于將所述活動組件固定至噴射基板上。以及粉末射流特性的檢測方法。通過采用“捕捉?測量”一體化的檢測方法及裝置，利用專用的吸附構件捕捉高速粉末，對射流的影響小、粉末信息保存完整，借助設備內嵌的標尺可直接讀取特性參數和便于后續處理獲取更全面的特性參數，有利于高速粉末射流的科學研究與工程應用。

技術領域

本發明屬于高速兩相流動和檢測儀器技術領域，具體涉及粉末射流特性的檢測方法及裝置。

背景技術

高速粉末射流是由高速運動的氣體和固體粉末顆粒組成，常被用于表面噴涂和零件加工。高速粉末射流的特性參數是用于表征粉末射流在一定位置(通常為平面基板)的量化參數，包括粉末噴射量、粉末空間分布、粒徑分布等。高速粉末射流的特性參數影響噴涂或加工的質量、效率等，檢測方法及裝置的開發具有重要意義。

目前，通常采用光學檢測方法及裝置，如高速攝影法(High-speed Photography)、粒子圖像測速法(Particle Image Velocimetry，PIV)等。這些方法具有如下優點：1)測量精度高。光學檢測屬于非接觸測量，對射流本身沒有干擾，可保證較高的測量精度；2)自動化程度高。該方法的檢測過程人為因素較少，數據處理通常采用專用軟件，有利于實時檢測。因此，光學檢測方法在粉末射流的特性檢測中廣泛使用。

但是，用于噴涂或加工的高速粉末射流具有運動速度快、運動方向復雜、顆粒濃度高等特點，對于上述的光學檢測方法及裝置提出了挑戰，包括：1)測量高速顆粒困難。光學檢測方法需要捕捉顆粒的運動，對于高速顆粒的檢測，需要高規格的元器件和裝置，產生較大的檢測成本；2)測量復雜運動顆粒困難。噴涂或加工過程中，由于存在復雜高速氣體運動、噴嘴壁面碰撞、基板碰撞、顆粒間碰撞等干擾，顆粒的運動方向具有較大的分散性。這對于基于顆粒捕捉的光學檢測方法，提出了極大的挑戰；3)測量高濃度射流困難。用于噴涂或加工的射流通常要進行一定程度的匯聚，中心處的顆粒濃度較大，對于光學檢測方法，顆粒分辨困難；4)操作環境要求高。為了保證精密檢測儀器正常工作和使用壽命，通常對操作現場的環境參數有較高的要求，如一定的溫度、濕度、粉塵含量等。然而，噴涂或加工現場的環境復雜，較難保證穩定可控的操作參數；5)檢測成本高。精密儀器的購買成本和使用成本較高，對于工業應用有一定的經濟門檻；6)非直接測量。對于某些射流參數，如噴射質量，光學檢測方法無法直接獲取，間接的測量對精度、周期均有影響。

綜上，現有的檢測方法無法完全滿足高速粉末射流特性的檢測需要，亟待開發一種替代性或補充性的檢測方法，應具有成本較低、操作簡便、通用性強、多參數直接測量的特點。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種粉末射流特性的檢測方法及裝置。

為實現上述目的，根據本發明的一方面，提出一種粉末射流特性的檢測裝置，包括：活動組件，其包括吸附構件和支撐構件，所述吸附構件設置為吸附射流中的粉末，所述支撐構件設置為支撐所述吸附構件；連接組件，用于將所述活動組件固定至粉末射流噴射基板上。

根據本發明的一具體實施方案，所述吸附構件為透明或半透明的粘彈性材料。

根據本發明的一具體實施方案，所述粘彈性材料為聚丙烯酸甲酯。

根據本發明的一具體實施方案，所述支撐構件包括導流結構，該導流結構具有一系列的小立柱，所述小立柱根部固定在所述支撐構件底部，穿過所述吸附構件并且伸出一定高度。

根據本發明的一具體實施方案，設定射流中心為坐標圓心，所述小立柱在垂直于射流的平面內沿徑向方向交替排列。

根據本發明的一具體實施方案，所述支撐構件包括支撐結構和錨固結構，所述錨固結構位于所述支撐結構底部。