Распыляющая металлизационная головка

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 05 В 7/22

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4762090/05 (22) 24.11.89 (46) 07.01.93, Бюл. N 1 (71) Мариупольский металлургический институт (72) B.À, Роянов, Г,А. Мосиенко, В,П. Семенов и В.Я, Лавренев (73) Мариупольский металлургический институт (56) Авторское свидетельство СССР

N 990322, кл, В 05 В 7/22, 1981.

Авторское свидетельство СССР

N 683807, кл, B 05 В 7/22, 1971.

Изобретение относится к устройствам для нанесения металлизационных покрытий на поверхности детали машин путем электродуговой металлиэации, в частности распылительным системам электрометаллизаторов, и может быть использовано преимущественно в стандартных стационарных электродуговых металлизаторах, выпускаемых отечественной промышленностью в настоящее время, таких как Э M-15, Э M-17.

Известна распыляющая головка металлизатора с насадкой на сопла. Насадка выполнена с конфузорно-диффузорным соплом, причем отношение величины выходного и критическою диаметров сопла выбрано равным 1,029„,1,034.

Недостатком данной распылительной головки является то, что не учтено влияние электродов на структуру и свойства распыляющего потока, что приводит к снижению

„„ЯЦ„„1787049 АЗ (54) РАСПЫЛЯЮЩАЯ МЕТАЛЛИЗАЦИОННАЯ ГОЛОВКА (57) Изобретение относится к устройствам для нанесения металлизационных покрытий на поверхности деталей машин путем электродуговой металлизации и может быть использовано преимущественно в стандартных электродуговых металлизаторах для повышения качества покрытия. Сущность изобретения: насадка установлена с возможностью осевого перемещения.,Боковые отверстия выполнены в виде пазов, удлиненных до выходного торца насадки. При этом отношение внутреннего диаметра насадки к диаметру сопла составляет от 1,5 до 2,5. 2 ил. ии качества напыляемого покрытия за счет по- терь электродного материала в процессе1 металлизации. а

В качестве прототипа использована распылительная головка, снабженная водо-1 охлаждающей цилиндрической насадкой, которая содержит корпус металлизатора,, направляющие трубки, сопло, воздушную С трубку, Цилиндрическая насадка состоит из 4. ь полого, цилиндрической формы корпуса, за- сО полняемого водой, и подводящего и отводя- ..щего патрубков. Оне устанавливается стационарно в распмляющей головке метал- лизатора и оказывает формирующее (обжи-, мающее) воздействие на сформированный в. процессе распыления электродов двухфазн ый поток, состоя щий из распыляем ых частиц и распыляющеготаза. Это обеспечивает уменьшения пятна распыла в процессе электродугового найыленгия.

1787049

Недостатком известной распыляющей головки является то, что формирующая двухфазный поток насадка устанавливается в головке стационарно и обеспечивает единственный, заранее заданный диаметр пятна распыла, Для увеличения или уменьшения пятна распыла необходима замена насадки, что вызывает значительные трудности на практике. Формирующая насадка оказывает воздействие на распыляющий поток, вызывая дополнительное сопротивление и снйжая энергетические свойства этого потока, В связи с тем, что формирующая часть насадки расположена в зоне функционирования высокотемпературной электрической дуги, возникает необходимость водяного охлаждения, что в свою очередь, усложняет конструкцию металлизатора, требует применения дополнительного оборудования для койтроля давления и расхода воды, ограничивает маневренность металлизатора и воз1, мо>кность Gt0 применения в полевых условиях (при отсутствии стационарных систем снабжения водой). Кроме того, при указанном выше расположении йасадки возможно налипание частиц распыляемого материала на ее внутреннюю поверхность, что приводит к искажению цилиндрической формы, получению отверстия искаженной формы и к аналогичному искажению формы двухфазного потока и получению пятна распыле непредсказуемой формы, Это требует периодического удаления образующего слоя на внутренней поверхности насадка и отрицательно влияет на энергию распыляющего потока и качество напыляемого слоя, В рассматриваемой конструкции распылительной головки не учтено влияние возмущений в виде электродных проволок на формирование распыляющей струи. Известно, что при наличии в потоке газа шара или цилиндрического тела с противоположной направлению потока стороны создается область завихрения с изменением характера потока, его скорости и давления.

Цель изобретения — повышение качества покрытий.

Цель достигается благодаря тому, что в распыляющей металлизационной головке, содержащей корпус металлизатора, направляющие трубки, воздушную трубку и цилиндрическое сопло, на сопле соосно с возможным перемещением установлена насадка с двумя сквозными боковыми пазамй, которая препятствует раздвоению струи. а отношение внутреннего диаметра насадки к диаметру сопла составляет 1,5 — 2,5.

При исследовании воздушной распыляющей струи и влияния возмущений в виде проволок при электродуговой металлизации было установлено, что воздушный поток, выходящий из сопла как бы "разрывается" двумя сходящимися проволоками на два независимых потока. Данное обстоятельство и является одной из причин, что воздушная распыляющая струя имеет большой угол раскрытия, В результате происходит торможение слоев струи о воздух окружающей среды. Энергия струи при этом снижается, Данное утверждение подтверждается при фотосъемке воздушной распыляющей струи с частицами жидкого металла.

Результаты исследований показывают, что дуга функционирует стабильно при на15 личии минимального зазора между электродами, не превышающего 0,1 — 0,3 мм. При увеличении зазора более 0,5 мм процесс прекращается — дуга "сдувается" потоком сжатого воздуха.

20 Как показали проведенные исследования, применение насадки целесообразно при 1,1 („(1,8, где Ь вЂ” ширина паза в (Ь (. бэ насадке, мм, d> — диаметр применяемой

25 Ь проволоки. Если соотношение — < 1,1. то э проволока ходит в пазе насадки очень туго, что создает дополнительные трудности в непрерывной подаче проволоки — для стабильЗО ности процесса металлизации. При соотношении > 1,8 электродные провоЬ оэ локи болтаются s пазах насадки, то есть нет фиксации в горизонтальной плоскости, а

85 следовательно точка соприкосновения проволок может смещаться в процессе металлизации, что отрицательно сказывается на стабильности процесса подсоса воздуха, 40 Оптимальное соотношение 1,5 (— .:- 2,5, он с где dH — внутренний диаметр насадки, мм, d< — диаметр сопла, мм, При соотношеон нии с < l,5 в процессе функционироос вания электрической дуги происходит налипание жидких частиц металла на внутренние стенки насадки, что отрицательно сказывается на формировании распыляю50 щей струи и в конечном счете на качестве получаемого покрытия. При соотношении дн/dQ>2,5 процесссужения и концентрации распыляющей металлиэационной струи не наблюдается, в этом случае нет необходимости применения керамической на55 садки.

Учитывая, что насадка с двумя пазами закреплена соосно с цилиндрическим соплом, она может перемещаться вдоль этой оси. Гаким образом, перемещение насадки

178 7049

6 вдоль оси сопла позволяет управлять величиной пятна распыла.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг, 1.

Распыляющая металлизованная голо- 5 вка содержит корпус 1 металлизатора, токоподводы 2, нап равляющие трубки 3, медные колпачки 4, цилиндрическое.сопло 5, насадку 6.

Новым элементом распылительной го- 10 ловки является керамическая насадка 6, представляющая собой керамическую цилиндрическую трубку с внутренним диаметром 10...14 мм и наружным диаметром

15...20 мм. С одного торца насадки имеются 15 два сквозных паза шириной 2,6...2,8 мм (ширина паза определяется диаметром применяемой проволоки, например, при использовании проволок диаметром 1,2...1,6 мм ширина паза может быть 1,4„.1,8 мм, 20 длиной 50 мм, Насадка б крепится на цилиндрическое сопла, при этом соблюдается соосность сопла и насадки с учетом того, чтобы пазы насадки 6 были в горизонтальной плоскости и в них свободно входили. 25 электродные проволоки. Точка пересечения проволок должна находиться внутри или на выходе из насадки и на оси сопла.

Предлагаемое устройство используется следующим образом. 30

Через токоподводы 2 и медные колпачки 4 подается ток на электродные проволоки, которые находятся в направляющих трубках 3, в момент зажигания дуги между электродными проволоками сжатый воздух 35 под давлением 0,5...0,6 МПа подается в сопло 5, после чего попадает в насадку 6, где и происходит формирование, деформирование (концентрация распыляющей струи с частицами жидкого металла, который абра- 40 зовался в результате плавления электродных проволок под действием электрической дуги. Поток воздуха в насадке подхватывает и транспортирует частицы жидкого металла с торцов электродов и на выходе из нее формируется концентрированная двухфазная струя, которая и транспортирует жидкие частицы до металлизируемой поверхности.

Путем соударения металлизированных частиц с напыляемой поверхностью происходит формирование покрытия.

Применение распылительной металлизированной головки с керамической насадкой позволяет использовать любые диаметры проволок, в том числе и порошковые, которые отличаются от сплошных большей хрупкостью и жесткостью; сохраняя энергвю воздушной струи, "сжать", сконцентрировать поток воздуха и жидкого металла почти до цилиндрической формы; измельчать частицы жидкого металла, что способствует получению мелкозернистой структуры напыленного покрытия; увеличить прочность сцепления наносимого покрытия на 10...15 за счет того, что дуга находится в замкнутом 1 ространстве (внутри насадки), чем обеспечивается более интенсивное протекание металлургических процессов, сократить площадь электродуговых металлизаторов; сократить потери на

20 распыляемого электродного металла без изменения энергии струи.

Формула изобретения

Распыляющая металлизационная головка, содержащая корпус металлизатора, направляющие трубки для электродных проволок, воздушную трубку с соплом, выполненным цилиндрическим, на котором соасно установлена насадка с двумя сквозными боковыми отверстиями, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения качества покрытия. насадка установлена с возможностью осевого перемещения, а боковые отверстия выполнены в виде пазов, удлиненных до выходного торца насадка, причем отношение внутреннего диаметра насадки к диаметру сопла составляет от 1,5 до 2,5.

1787049 !

Составитель О. Поздняков

Редактор А. Рожкова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор А. Мотыль

Заказ 262 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР, 113035, Москва, Ж-35, Раушская нэб., 4/5

Производственно издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул.Гагарина, 101