Устройство для наплавки покрытий

 

Область применения восстановление изношенных поверхностей и нанесение защитных покрытий. Сущность изобретения: устройство содержит вибродуговую головку и соединенное с ней сопло, в котором с зазором размещен плоский концентратор продольных колебаний, соединенный с источником ультразвука и выполненный с плоской ступенью в средней части торцовой поверхности, выступающей из сопла для контакта с обрабатываемой деталью, причем в сопле над концентратором выполнен канал для подачи порошкового материала, а под ним канал для подвода охлаждающей жидкости. 2 ил.

Изобретение относится к технике восстановления изношенных поверхностей и нанесению защитных и декоративных покрытий.

Известно устройство для наплавки покрытий, содержащее вибродуговую головку и соединенные с ней мундштук с каналом для подачи порошкового материала, источник ультразвука с концентратором продольных колебаний и сопло с каналом для подвода охлаждающей жидкости.

Недостатками этого устройства являются сложность конструкции, связанная с раздельным выполнением приспособления для внесения армирующих добавок, упрочняющего и охлаждающего механизмов, а также высокая энергоемкость, связанная с необходимостью автономного энергоснабжения независимых элементов устройства.

В предлагаемом устройстве для наплавки покрытий, содержащем вибродуговую головку, соединенные с ней источник ультразвука с концентратором продольных колебаний и сопло с каналом для подвода охлаждающей жидкости и канал для подачи порошкового материала, сопло выполнено плоско-щелевым, концентратор продольных колебаний выполнен плоским с выступающей в средней части торцовой поверхности плоской ступенью и установлен в сопле с образованием зазора таким образом, что ступень выступает из сопла для контакта с обрабатываемой деталью, канал для подачи порошкового материала выполнен в сопле над концентратором продольных колебаний, а канал для подвода охлаждающей жидкости размещен под концентратором продольных колебаний.

Это позволяет совместить несколько элементов в одном узле с общим энергоснабжением, что упрощает конструкцию и снижает энергоемкость.

На фиг.1 показан общий вид предлагаемого устройства; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1.

Устройство для наплавки покрытий содержит вибродуговую головку 1 и соединенные с ней горизонтально расположенное плоско-щелевое сопло 2 с размещенным в нем с образованием зазора плоским концентратором 3 продольных колебаний, соединенным с источником 4 ультразвука. Концентратор 3 продольных колебаний выполнен с плоской ступенью 5 в средней части торцовой поверхности, выступающей из сопла 2 для контакта с обрабатываемой деталью. В сопле 2 под концентратором 3 продольных колебаний выполнен канал 6 для подвода охлаждающей жидкости, а над ним канал 7 для подачи порошкового армирующего материала.

Устройство для наплавки покрытий работает следующим образом.

На обрабатываемую деталь направляют металл с помощью вибродуговой головки 1. На расстоянии 8-12 мм от дуги из сопла 2 при распылении концентратором 3 напыляют подаваемый через канал 7 порошковый армирующий материал, например карбид кремния, который вместе с наплавленным металлом попадает под ступень 5 колеблемого от источника 4 ультразвука концентратора 3 продольных колебаний. Вибровоздействие ступени 5 концентратора 3 на наплавленный металл и армирующие частицы напыленного сыпучего материала приводит к равномерному распределению армирующего материала в наплавленном покрытии и измельчению аустенитных зерен наплавленного металла при усилии прижатия ступени 5 концентратора 3 к поверхности обрабатываемой детали порядка 600 Н. Из того же сопла 2 по другую сторону ступени 5 концентратора 3 происходит напыление на обработанную поверхность детали охлаждающей жидкости, например 5%-ного водного раствора перманганата калия, с размером капель до 0,1 мкм, что обеспечивает эффективное и равномерное охлаждение обработанной поверхности детали. Следует отметить, что распыление порошкового армирующего материала концентратором 3 продольных колебаний возможно только при верхней подаче материала на горизонтально расположенный концентратор 3, поскольку изменение угла наклона концентратора 3 к горизонту больше угла трения о его поверхность армирующего материала приводит к просыпанию последнего с поверхности концентратора 3 без распыления. Подача охлаждающей жидкости возможна и с нижней стороны концентратора 3 за счет образования на ее поверхности мениска под действием сил поверхностного натяжения и его взаимодействия с боковой поверхностью концентратора. После контакта с концентратором 3 порошкового материала и охлаждающей жидкости за счет продольных колебаний концентратора 3 и возникновения разрежения у его торцовой поверхности, а также за счет эжекции сопла 2 начинается движение порошка и жидкости к торцовой поверхности концентратора 3, с которой происходит их совместное распыление без смешивания за счет разделения распыляемых потоков ступенью 5. Это приводит к последовательной обработке детали порошковым армирующим материалом, его распределению в наплавленном металле и охлаждению жидкостью. Плоская форма сопла 2 и концентратора 3 выбрана для увеличения площади обработки детали.

Таким образом описанное устройство при упрощенной конструкции за счет совмещения в один узел нескольких независимых механизмов и сниженной за счет совмещенного энергоснабжения энергоемкости обеспечивает надежное проведение всех технологических операций без смешивания армирующего материала и охлаждающей жидкости.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПЛАВКИ ПОКРЫТИЙ, содержащее вибродуговую головку, соединенные с ней источник ультразвука с концентратором продольных колебаний и сопло с каналом для подвода охлаждающей жидкости и канал для подачи порошкового материала, отличающееся тем, что сопло выполнено плоскощелевым, концентратор продольных колебаний выполнен плоским с выступающей в средней части торцевой поверхности плоской ступенью и установлен в сопле с образованием зазора так, что ступень выполнена выступающей из сопла для контакта с обрабатываемой деталью, канал для подачи порошкового материала выполнен в сопле над концентратором продольных колебаний, а канал для подвода охлаждающей жидкости размещен под концентратором продольных колебаний.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2