喷涂材料、喷涂工艺和喷涂设备是构成热喷涂技术的三大要素,其中,大多数的喷涂材料是以粉末形态存在的。送粉器作为热喷涂系统的核心组成部分之一,它的作用是将粉末送入喷枪中,其送粉过程的均匀性、稳定性直接影响着涂层的性能。螺杆式送粉器是基于螺旋输送原理和气固两相流理论来实现送粉功能的。本文通过研究分析螺旋输送的关键技术,研制出一台螺杆式送粉器样机,目的是与现有的超音速火焰喷枪、主控制柜和冷却装置等组成完整的超音速火焰喷涂系统,共同完成喷涂工作。根据对送粉器的功能要求,完成了螺杆式送粉器样机的整体机械结构设计、气路电路组成设计以及相关元器件的选型。其中,为了进一步提高送粉均匀性,螺杆设计为双线锯齿形螺纹螺杆,并对螺杆的主要参数进行了设计计算。传动装置选用了结构简单、传动平稳、平均传动比高和吸波减震的链传动并对其进行了设计计算。完成了送粉器机械结构的虚拟样机装配,以保证结构设计合理,零件之间不会产生运动干涉。在气路设计及气路元件的选型方面,通过选用气体压力开关来控制气路的通断,保证在有载气通入的情况下螺杆才转动,以此来保护电机。在电路的设计及电路元件的选型方面,选用了在工业中常用作物料计量的交流伺服电机来驱动螺杆,保证螺杆匀速转动。螺杆作为实现螺旋输送功能的关键零件,对整个送粉过程起着重要作用。使用有限元分析软件ANSYS Workbench14.5对螺杆进行了静态分析和模态分析,静态分析的仿真结果表明螺杆在各种力的作用下所发生的形变量在设计的许可范围值之内,模态分析的仿真结果表明螺杆的设计转速合理,其各阶模态下所对应的频率值不会与外界激振力的频率值相重合,故不会产生共振。因此可以确定螺杆的选材和设计转速都是合理的。经试验验证,螺杆式送粉器样机在单独工作状态下,选用超音速火焰喷涂中常用的两种粉末NiCrAlY粉末和WC-12Co粉末进行送粉精度的测试,当送粉量在30-60g/min时,送粉精度在5%以内。通过研究载气流量、螺杆转速及振动机振幅对送粉速率的影响,优化确定了螺杆式送粉器分别送NiCrAlY粉末和WC-12Co粉末时的送粉参数。将送粉器样机与超音速火焰喷枪、主控制柜和冷却装置等联机组成超音速火焰喷涂系统,使用该系统分别制备NiCrAlY涂层和WC-12Co涂层,试验过程中送粉器可以连续稳定地向喷枪输送粉末,分别观察喷涂试样的截面形貌并测量涂层的厚度,涂层厚度误差在10%以内,可满足生产要求。螺杆式送粉器样机的试验结果达到了预期要求,验证了其设计的合理性,具有实际应用价值。