Устройство для электродуговой металлизации

 

Изобретение относится к оборудованию для нанесения покрытий методом электродуговой металлизации. Не-, лью изобретения является повьшение качества покрытия путем увеличения скорости полета частиц напыляемого металла. Сжигаемая в камере сгорания 5топливно-воздушная смесь истекает через сопло 2 в полость камеры 1, а далее через распылительное сопло 6- в атмосферу. Струя гаяа, истекающая из сопла 6, распыляет жидкий металл плавящихся электродов 4, между которыми горит дуга. 2 ил. Ton/iu o dff3dt/x (Л с ю UD Nd Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (П) (51) 4 В 05 В 7/22 д .1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (56) Патент COIA )(4370538, кл, 219-121 25.01.83

Ьмий

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 39 16274j25-27 (22) 25.06.85 (46) 23,02.87, Бюл. 1() 7 (71) Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР (72) Н. Н. Дорожкин, В. Э. Барановский, А. П. Елистратов и А. С. Прядко (53) 621.791(088.8) (54) УСТРОЙСТВО ДПЯ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ МЕТАЛЛИЭАЦИИ

k (57) Изобретение относится к оборудованию для нанесения покрытий методом электродуговой металлизации, Целью изобретения является повьппение качества покрытия путем увеличения скорости полета частиц напыпяемого металла. Сжигаемая в камере сгорания

5 топливно-воздушная смесь истекает через сопло 2 в полость камеры 1 а далее через распылительное сопло

6 — в атмосферу. Струя газа, истекающая из сопла 6, распыляет жидкий металл плавящихся электродов 4, между которыми горит дуга. 2 ил.

Изобретение относится к технологии машиностроения, в ча.стности к оборудованию для нанесения покрытий методом электродуговой металлизации, Цель изобретения — повышение ка- 5 честна покрытия путем увеличения скорости полета частиц напьляемого металла.

На фиг. 1 показана принципиальная схема устройства для электродуговой металлизации; на фиг. 2 — результаты измерения максимальной скорости частиц, движущихся по оси распыляемой струи.

Устройство содержит камеру внутри которой находится сопло 2, расположенное между направляющими 3 и каналами для направления плавящихся (проволочных) электродов 4. Сопло

2 соединено с камерой 5 сгорания.

Камера 1 выполнена с выходным распыJIHTpJIbHbIM соплом 6, соосным соплу 2 и выполненным, например, в виде сопла Лаваля, в плоскости выходного отверстия которого расположена точка пересечения осей электродов 4. Направляющие 3 выполнены водоохлаждаемыми и одновременно выполняют роль токоподводов, так как они подключены к полюсам источника сварочного тока.

Площадь минимального поперечного сечения выходного канала сопла ? равна площади минимального поперечного сечения выходного канала сопла б.

Сжимаемая в камере 5 сгорания топ- 35 ливно-воздушная смесь истекает через сопло 2 в полость камеры 1 и далее через распылительное сопло 6 — н атмосферу. При этом площадь выходного сечения сопла 2 и площадь минимально- 40 го сечения распылительного сопла б выбираются таким образом, чтобы дasление Р в камере 5 сгорания было

I равно давлению газа Р внутри камеры 1: 45 ро (!)

В этом случае параметры газа перед входами в сопло 2 и распылительное сопло 6 одинаковые, Выражая (!) через расход газа и площади поперечных сечений сопел, получаем а;Г," а,-! т, Ка,, т, (2)

O,KF, 0,45F, -2Р„, 1 0,4(Г, -2Р„,1 где F, C- — площадь поперечного се- 55 чения и расход газа через сопло 2;

F, C-г — площадь поперечного сечения и расход газа чеТ Т

То рез распылительное соп$(о 6; температура газа н камере сгорания и перед входом и распылительное сопло 6 соответственно; площадь поперечного сечения пронолочного электрода 4; коэффициент, учитывающий утечки газа из полости камеры 1 через уплотнения в месте ввода пронолочных электродов и снижение энтальпии струи на участке от среза сопла 2 до минимального сечения распылительного сопла 6 за счет излучения и конвективного теплообмена с газом, находящимся в камере 1.

Из уравнения (2) получаем

Р g — 2Рдр (3) . К

Таким образом, н предлагаемом устройстве при площадях минимальных поперечных сечений сопла 2 и распылительного сопла б, удовлетворяющих соотношению {3), внутри камеры 1 создается такое же давление, как и в камере 5 сгорания. При этом струя продуктов сгорания, истекающая из сопла 2, на участке вплоть до минимального сечения распылительного сопла 6 испытываст подпор со стороны газа, находящегося внутри камеры 1, Этот подпор препятствует pact ширению струи при вььходе из сопла 2, имитируя пр|л этом продолжение стенок этого сопла и образуя канал проходя газовой струи в распылительное сопла 6, из которого она и истекает, распыляя и разгоняя жидкий металл пронолочных плавящихся электродов 4 (образующийся в результате теплового действия электрической дуги, горящей между электродами, при данлении.и температуре, практически равных параметрам газа н камере 5 сгорания), Как показали эксперименты, проведенные для различных диаметров сопел, коэффициент К н формуле (3) при этом составляет 0,95-0,98. В предлагаемом устройстве зто обеспечивает получение распыляющей струи с такими же параметрами, что и в известном устройстве. Но при этом

1291216 точка пересечения осей проволочных электродов располагается на срезе распылительного сопла 6, что удлиняет участок разгона частиц жидкого металла в распыляющей струе и позво- 5 ляет им достичь большей скорости к моменту удара о поверхность подложки, а это в свою очередь приводит к лучшему заполнению металлом частиц микровпадин на поверхности основы и способствует развитию физико-химического взаимодействия металлов частиц и подложки. В результате пористость .наносимого покрытия снижается, прочность сцепления его с основой растет, Направляющие токоподводы для npol волочных электродов в предлагаемом устройстве выполнены водоохлаждаемыми, а камера 1 изготовлена из меди и имеет на наружной поверхности ребра охлаждения. Сопло для подачи продуктов сгорания имеет на срезе внутренний диаметр 6„=7 мм, а диаметр минимального сечения распылительного сопла (сопло Лаваля), изготовленного из огнеупорной керамики, подобран из условия равенства давлений в камере

5 сгорания и внутри камеры 1 и составляет d =7,4 мм при диаметре проволочных электродов 2 мм. При этом давление в камере 5 сгорания и в камере 1 равно 0,72 МПа. Распыляют проволочные электроды из алюминия

АД 1. Угол схождения электродов сос- 35 тавляет 32+2 Минимально возможное расстояние от среза сопла 2 до точки пересечения осей проволочных электродов равно 26 мм. При этом коэффициент К, определенный по фор- 40 муле (3), составляет 0,97. Проволочные электроды распыляют при токе дуги I<=350 А и напряжении 1, =32 В.

На фиг. 2 представлены результаты измерения максимальной скорости час- 45 тиц, движущихся по оси распыпяющей струи, Измерения производят при помощи измерителя скорости светящихся объектов с использованием сепарирующего экрана, Максимальная скорость (фиг, 2), достигаемая частицами при распылении с помощью предлагаемого устройства (кривая 1), примерно в

1,4 раза выше, чем при распылении известным устройством (кривая 2).

Предлагаемое устройство обеспечивает более высокую скорость полета частиц, что ведет к снижению пористости формируемого покрытия, Ла©ораторные и натурные коррозионные испытания в морской атмосфере образцов из стали с алюминиевым антикоррозионным покрытием толщиной

100 мкм показали снижение скорости коррозии покрытия, нанесенного предлагаемой распылительной головкой, на

40-60Х по сравнению с покрытием, нанесенным известным устройством. формула изобретения !

Устройство для электродуговой металлиэ ации, содержащее два расположенных под углом канала для направления плавящихся электродов, между которыми расположено сопло для подачи нагретого газа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества покрытия путем увеличения скорости полета частиц напыляемого металла, устройство снабжено камерой, выполненной с выходным распылительным соплом, соосным соплу для подачи нагретого потока газа, площадь минимального поперечного сечения выходного канала которого равна площади мини-. мального поперечного сечения выходного канала распылительного сопла, а каналы для направления плавящихся электродов и сопло для подачи нагретого потока газа расположены в камере, 1 291 216

Составитель Г, Квартальнова

Техред Л.Олейник

Корректор Н, Король

Редактор Н. Тупица

Заказ 68/10 Тираж 646

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, ч