Способ и устройство для детонационного напыления

 

Изобретение относится к области напыления покрытий. По способу детонационного напыления напыляемый порошок разогревают в разрядной камере и направляют в разгонный участок до инициирования взрыва. Напыляемый порошок разогревают до 0,9 температуры плавления. В разгонный участок разогретый напыляемый порошок направляют с малой скоростью. Устройство для детонационного напыления снабжено несколькими стволами и разгонным участком. Оси стволов лежат на образующей конуса, вершина которого находится на оси разгонного участка. Импульсная система подачи напыляемого порошка и разрядная камера расположены внутри конуса. Техническим результатом является повышение адгезии. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области напыления покрытий.

Известен способ детонационного напыления покрытий, заключающийся в заполнении ствола смесью горючий газов, подаче в ствол напыляемого порошка и инициировании взрыва с последующим выбросом продукции детонации на поверхность изделия (а. с. СССР N 700977, МКИ B 05 B 7/20, приоритет 16.12.77).

Недостатком известного способа является низкая адгезия. Низкая адгезия обусловлена нанесением "холодного" порошка на поверхность изделия. Этот недостаток проявляется при высоких рабочих температурах покрытия. Данный способ не предназначен для нанесения высокотемпературного покрытия, содержащего вольфрам, двуокись циркония, карбид титана.

Наиболее близким по технической сущности является способ детонационного напыления покрытий, заключающийся в заполнении ствола смесью горючих газов, подаче в ствол напыляемого порошка и инициировании взрыва с последующим выбросом продукции детонации на поверхность изделия (а. с. СССР N 513728, МКИ B 05 B 7/20, приоритет 02.08.74).

Недостатком известного способа является низкая адгезия. Низкая адгезия обусловлена нанесением "холодного" порошка на поверхность изделия. Этот недостаток проявляется при высоких рабочих температурах покрытия. Данный способ не предназначен для нанесения высокотемпературного покрытия, содержащего вольфрам, двуокись циркония, карбид титана.

Техническим результатом предлагаемого способа является повышение адгезии.

Технический результат достигается тем, что, при детонационном напылении, заключающемся в заполнении ствола смесью горючих газов и инициировании взрыва с последующим выбросом продукции детонации на поверхность изделия, разогретый в разрядной камере напыляемый порошок с малой скоростью направляют в разгонный участок перед выбросом детонационной волны.

Известно устройство для газотермического нанесения покрытий, у которого ствол состоит из нескольких секций: камера сгорания соединена с конечной секцией переходной секцией (патент РФ N 1836161, МКИ B 05 B 7/20, 15.12.89).

Недостатком известного устройства является низкая адгезия наносимого покрытия и детали. Низкая адгезия обусловлена нанесением "холодного" порошка на поверхность изделия. Данное устройство не предназначено для нанесения высокотемпературного покрытия, содержащего вольфрам, двуокись циркония, карбид титана. Толщина наносимого покрытия слабо зависит от дозы порошка и весь излишек порошка уносится в процессе напыления.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для детонационного напыления, содержащее ствол, дозатор подачи напыляемого порошка и систему зажигания газовой смеси (а. с. СССР N 1452610, МКИ B 05 B 7/20, 27.10.83).

Недостатком известного устройства является низкая адгезия наносимого покрытия и детали. Низкая адгезия обусловлена нанесением "холодного" порошка на поверхность изделия. Данное устройство не предназначено для нанесения высокотемпературного покрытия, содержащего вольфрам, двуокись циркония, карбид титана. Толщина наносимого покрытия слабо зависит от дозы порошка и весь излишек порошка уносится в процессе напыления.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение адгезии.

Технический результат достигается тем, что, устройство для детонационного напыления, содержит несколько стволов и разгонный участок, дозатор подачи напыляемого порошка и систему зажигания газовой смеси, причем оси стволов лежат на образующей конуса, вершина которого находится на оси разгонного участка, а импульсная система подачи напыляемого порошка и разрядная камера расположены внутри конуса.

Известны способы детонационного напыления покрытий, заключающиеся в заполнении ствола смесью горючих газов, подаче в ствол напыляемого порошка и инициировании взрыва с последующим выбросом продукции детонации на поверхность изделия. (а. с. СССР N 747010, МКИ B 05 B 7/20, 08.09.78; а. с. СССР N 839589, B 05 B 7/20, 17.09.79). В известных способах порошок перед напылением не нагревают.

Известно применение камеры жидкостного реактивного двигателя в качестве напылителя порошкового материала (а. с. СССР N 716613, МКИ B 05 B 7/20). Порошок разогревается до температуры 3000-4000^oC и разгоняется до сверхзвуковой скорости. Способ может быть использован только для нанесения покрытий на большие поверхности с жестким креплением изделия.

В предлагаемом техническом решении разогретый в разрядной камере напыляемый порошок направляют в разгонный участок перед инициированием взрыва в стволах. Разогрев напыляемого порошка перед нанесением его на поверхность повышает адгезию и улучшает эксплуатационные характеристики покрытия.

Известно устройство для газотермического нанесения покрытий, у которого ствол состоит из нескольких секций: камера сгорания соединена с конечной секцией переходной секцией (патент РФ N 1836161, МКИ B 05 B 7/20, 15.12.89).

Недостатком известного устройства является низкая адгезия наносимого покрытия и детали. Низкая адгезия обусловлена нанесением "колодного" порошка на поверхность изделия. Толщина наносимого покрытия слабо зависит от дозы порошка и весь излишек порошка уносится в процессе напыления.

В предлагаемом техническом решении несколько стволов расположены по образующей конуса, а разгонный участок, соединен со всеми стволами. В разрядной камере доза порошка может превышать дозу порошка известного устройства в несколько раз. Скорость выброса нагретого порошка может в несколько раз превышать скорость выброса порошка в известном устройстве, т.к. в предлагаемом техническом решении суммируется энергия взрыва нескольких известных устройств. Схема расположения стволов позволяет компактно разместить оборудование и упростить обслуживание установки.

Принципиальная схема реализации способа представлена на чертеже.

Устройство для детонационного напыления содержит несколько стволов 1, разгонный участок 2, дозатор 3 подачи напыляемого порошка, систему зажигания 4 газовой смеси, подводимой к стволам 1 трубопроводом 5. Оси стволов 1 лежат на образующей конуса, вершина которого находится на оси разгонного участка 2, а импульсная система 6 подачи напыляемого порошка и разрядная камера 7 расположены внутри конуса. Между разрядной камерой 7 и разгонным участком 2 установлено противовыбросное устройство 8.

Устройство работает следующим образом.

Напыляемый порошок из дозатора 3 поступает в импульсную систему 6 подачи напыляемого порошка. Порция напыляемого порошка поступает в разрядную камеру 7, где порошок разогревается до температуры плавления. Одновременно из трубопровода 5 в стволы 1 направляется смесь рабочих газов. Разогретый в разрядной камере 7 напыляемый порошок направляется в разгонный участок 2.

Система зажигания 4 инициирует взрыв газовой смеси одновременно во всех стволах 1. Общая детонационная волна настигает разогретый напыляемый порошок в разгонном участке 2 и выбрасывает продукты детонации на поверхность изделия. Противовыбросное устройство 8, работающее в импульсном режиме, препятствует выбросу продуктов детонации в разрядную камеру 7.

Для повышения адгезии, напыляемый порошок разогревают до 0,9 температуры плавления. Разогретый напыляемый порошок направляют в разгонный участок 2 с малой скоростью.

Пример выполнения: напыляемый порошок ZrO₂ разогревается в разрядной камере до температуры 2400 - 2700^oC. В стволы направляется пропан, кислород, азот. Разогретый напыляемый порошок ZrO₂ направляется с малой скоростью в разгонный участок. Система зажигания инициирует взрыв газовой смеси во всех стволах. Детонационная волна выбрасывает разогретый напыляемый порошок ZrO₂ на поверхность изделия, выполненной из сплава ВЖ-98.

Адгезия - 8 кг/мм².

Формула изобретения

1. Способ детонационного напыления, заключающийся в заполнении ствола смесью горючих газов и инициировании взрыва с последующим выбросом продукции детонации на поверхность изделия, отличающийся тем, что напыляемый порошок разогревают в разрядной камере и направляют в разгонный участок до инициирования взрыва.

2. Способ детонационного напыления по п.1, отличающийся тем, что напыляемый порошок разогревают до 0,9 температуры плавления.

3. Способ детонационного напыления по п.1, отличающийся тем, что в разгонный участок разогретый напыляемый порошок направляют с малой скоростью.

4. Устройство для детонационного напыления, содержащее ствол, дозатор подачи напыляемого порошка и систему зажигания газовой смеси, отличающееся тем, что оно снабжено несколькими стволами и разгонным участком, причем оси стволов лежат на образующей конуса, вершина которого находится на оси разгонного участка, а импульсная система подачи напыляемого порошка и разрядная камера расположены внутри конуса.

РИСУНКИ

Рисунок 1