Устройство для газодинамического напыления покрытий из порошковых материалов



Устройство для газодинамического напыления покрытий из порошковых материалов

 


Владельцы патента RU 2479671:

Открытое акционерное общество "558 Авиационный ремонтный завод" (ОАО "558 АРЗ") (BY)
Государственное научное учреждение "Институт технической акустики Национальной Академии Наук Беларуси" (ГНУ ИТА) (BY)

Изобретение относится к устройствам для газодинамического напыления покрытий из порошковых материалов и может быть использовано в машиностроении и других отраслях для получения качественных покрытий при ремонте и изготовлении изделий. Устройство содержит порошковые питатели, источник газа-носителя, используемый для разгона частиц порошкового материала, блок напыления, включающий кожух, расположенный в кожухе электронагреватель газа-носителя, соединенный газопроводом с источником газа-носителя, ускоряющее сопло, микропроцессорный блок контроля и управления заданной температурой газа-носителя с регулирующим элементом и устройство смешения порошкового материала и газа-носителя, соединенное с ускоряющим соплом. Кожух блока напыления выполнен с внутренними перегородками с образованием между ними и наружными стенками кожуха лабиринтных каналов для прохода потока газа-носителя с его нагревом до заданной микропроцессорным блоком температуры. Устройство имеет низкое энергопотребление и обеспечивает высокое качество покрытий за счет стабилизации и контроля температуры. 1 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для газодинамического напыления покрытий из порошковых материалов и может быть использовано в машиностроении и других отраслях для получения качественных покрытий при ремонте и изготовлении изделий.

Из уровня техники известно устройство для газодинамического напыления покрытий из порошковых материалов (1), содержащее дозатор порошка, нагреватель газа, сверхзвуковое сопло и блок контроля и управления электронагревателем с электронным заданием и поддержанием температуры.

Недостатком данного устройства является то, что часть энергии, используемой для нагрева газа носителя, расходуется впустую, нагревая корпус и увеличивая опасность работы с ним персонала.

Из уровня техники известно устройство для газодинамического напыления покрытий из порошковых материалов (2), содержащее источник газа носителя, порошковые питатели, блок напыления, включающий электронагреватель газа носителя, расположенный в кожухе и соединенный газопроводом с источником газа носителя, и сверхзвуковое сопло, а также блок контроля и управления электронагревателем. Данный аналог наиболее близкий т.е. - прототип.

Недостатком данного устройства является то, что часть газа носителя расходуется впустую, используется только для охлаждения корпуса, а также тепловая энергия, выделяемая блоком контроля и управления электронагревателем не используется, кроме того, не обеспечивается точность стабилизации и контроля температуры.

Техническая задача, на которую направлено данное изобретение, - создание устройства для газодинамического напыления покрытий из порошковых материалов, имеющего низкое энергопотребление и обеспечивающего высокое качество покрытий за счет стабилизации и контроля температуры.

Данная техническая задача решается тем, что устройство для газодинамического напыления покрытий из порошковых материалов содержит источник газа-носителя, порошковые питатели, блок напыления, включающий электронагреватель газа-носителя, расположенный в кожухе и соединенный газопроводом с источником газа-носителя, и ускоряющее сопло, а также микропроцессорный блок контроля и управления электронагревателем. Отличием является то, что в кожухе выполнены лабиринтные каналы для газа-носителя, охлаждающего наружные стенки кожуха и используемого в дальнейшем для разгона частиц порошкового материала, силовой (электронный) элемент микропроцессорного блока расположен непосредственно в блоке напыления и охлаждается потоком газа-носителя, причем управление нагревом газа-носителя осуществляется по пропорционально-интегрально-дифференциальному (ПИД) закону микропроцессорным блоком, установленным непосредственно на напылительном блоке, и имеющем возможность настройки и сохранения во внутреней памяти ПИД коэффициентов для различных режимов напыления, а также порт связи с ЭВМ для оперативного программного изменения режимов напыления и зписи значений температуры газа-носителя во время процесса напыления.

Таким образом, выполнение в кожухе лабиринтных перегородок для газа-носителя позволяет охлаждать наружные стенки кожуха и в дальнейшем поток газа-носителя не сбрасывать в атмосферу, а полностью использовать для разгона частиц порошкового материала. Кроме того, газ-носитель используется также и для охлаждения силового (электронного) элемента микропроцессорного блока, находящегося в напылительном блоке, при этом охлаждая вышеуказанный элемент, а также стенки кожуха, он нагревается, и этим снижается энергопотребление устройства.

Управление нагревом газа-носителя по пропорционально-интегрально-дифференциальному (ПИД) закону микропроцессорным блоком позволяет стабилизировать температуру и производить ее контроль с достаточно высокой точностью, а расположение микропроцессорного блока в корпусе напылителя позволяет оперативно контролировать и изменять режимы напыления.

Данное изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 представлена блок-схема устройства для газодинамического напыления покрытий из порошковых материалов.

Устройство для газодинамического напыления покрытий из порошковых материалов состоит из источника газа-носителя 1, порошковых питателей 2, микропроцессорного блока 3, силового регулирующего элемента микропроцессорного блока 4, расположенного на распределительной плите-радиаторе 5. В кожухе 6 расположены лабиринтные каналы 7 для газа-носителя и нагревательный элемент 8. Кожух 6 выполнен с лабиринтными каналами 7 и имеет сообщение через теплоизолированное отверстие 9 с устройством смешения 10, соединенное с ускоряющим соплом 11.

Устройство для газодинамического напыления покрытий из порошковых материалов работает следующим образом. Газ-носитель поступает в распределительную плиту-радиатор 5, на которой закреплен силовой регулирующий элемент микропроцессорного блока 4. Силовой регулирующий элемент микропроцессорного блока 4 охлаждается газом-носителем, который сам при этом нагревается. Далее газ-носитель проходит по лабиринтному каналу 7, образованному внутренними перегородками 12 и наружными стенками кожуха 6, и охлаждает их, опять при этом нагреваясь. Затем газ-носитель проходит далее, пока не попадет в канал, образованный внутренними перегородками 13 и нагревательным элементом 8, где нагревается до температуры, заданной микропроцессорным блоком 3. Далее газ-носитель через теплоизолированное отверстие 10 поступает в устройство смешения 11, из которого вместе с напыляемым порошком разгоняется в ускоряющем сопле 12. Управление нагревом газа-носителя осуществляется по пропорционально-интегрально-дифференциальному (ПИД) закону микропроцессорным блоком 3, установленным непосредственно на напылительном блоке. Такое регулирующее воздействие используется в пропорционально-интегрально-дифференциальных (ПИД) регуляторах, которые воздействуют на объект пропорционально отклонению s регулируемой величины, интегралу от этого отклонения и скорости изменения регулируемой величины

где µ - величина регулирующего воздействия;

k - пропорциональный коэффициент;

ε - отклонение регулируемой величины;

Q1 - постоянная интегрирования регулятора (время изодрома);

Q2 - постоянная дифференцирования;

dt - период квантования по времени;

t - время.

и хорошо подходят для систем регулирования температуры.

Таким образом, предложенное устройство для газодинамического напыления покрытий из порошковых материалов использует для охлаждения наружных стенок и силового регулирующего элемента газ-носитель, который в дальнейшем полностью используется для разгона частиц. Охлаждая вышеуказанные устройства, газ-носитель при этом частично нагревается, за счет чего и уменьшается энергопотребление устройства. Регулирование температуры по пропорционально-интегрально-дифференциальному (ПИД) закону позволяет стабилизировать температуру газа-носителя с большой точностью, что позволяет получать высокое качество покрытий.

Библиографические источники информации

1. Патент №2190695 РФ, публ. 10.10.2002 г.

2. Патент №2257423 РФ, публ. 10.03.2005 г. - прототип

Устройство для газодинамического напыления покрытий из порошковых материалов, содержащее порошковые питатели, источник газа-носителя, используемый для разгона частиц порошкового материала, блок напыления, включающий кожух, расположенный в кожухе электронагреватель газа-носителя, соединенный газопроводом с источником газа-носителя, ускоряющее сопло, микропроцессорный блок контроля и управления заданной температурой газа-носителя с регулирующим элементом и устройство смешения порошкового материала и газа-носителя, соединенное с ускоряющим соплом, отличающееся тем, что кожух блока напыления выполнен с внутренними перегородками с образованием между ними и наружными стенками кожуха лабиринтных каналов для прохода газа-носителя с его нагревом до заданной микропроцессорным блоком температуры.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу нанесения металлического покрытия, а также к элементу конструкции летательного аппарата с упомянутым покрытием. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам на основе никеля, используемым в качестве материала для получения износо- и коррозионно-стойких покрытий на функционально- конструкционных элементах методом микроплазменного или сверхзвукового холодного газодинамического напыления.

Изобретение относится к способам нанесения покрытий, в частности антикоррозийных. .

Изобретение относится к области газодинамического напыления порошковых материалов и может быть использовано в машиностроении и других сферах производства для получения покрытий различного функционального назначения.

Изобретение относится к способам нанесения полимерных покрытий на поверхности изделий из металлов и сплавов и может быть использовано в медицине для покрытия поверхности имплантатов.

Изобретение относится к способу холодного газового напыления частиц разной твердости и/или вязкости и к устройству (11) для его реализации. .

Изобретение относится к технологии нанесения покрытий на поверхности чугунных изделий с использованием неорганического порошка и может быть использовано в различных отраслях машиностроения, в частности при восстановлении формы и размеров металлических деталей, изготовлении и ремонте изделий, требующих герметичности, повышенной коррозионной стойкости, жаростойкости и адгезионно-кргезионной прочности.

Изобретение относится к области получения покрытий, содержащих наночастицы, и может быть использовано при формировании лакокрасочных, радиопоглощающих, светоотражающих, защитных и других функциональных покрытий.
Изобретение относится к способу получения износостойкого композиционного наноструктурированного покрытия, обеспечивающего высокую твердость и износостойкость поверхности деталей и узлов пар трения, работающих в особо жестких условиях эксплуатации.
Изобретение относится к оборонной технике, а именно к производству стрелково-пушечного вооружения, и может быть использовано при ремонтно-восстановительных операциях на ремонтных предприятиях или в местах эксплуатации

Изобретение относится к области информационных технологий и может быть использовано при формировании идентификационных меток и создания баз данных твердых материалов (как металлических, так и диэлектрических)
Изобретение относится к электродуговым способам нанесения покрытий на поверхности изделий с использованием металлических проволок и может быть использовано в различных отраслях машиностроения, в частности в ремонтном производстве при восстановлении формы и размеров деталей

Изобретение относится к технологии получения покрытий и может быть использовано в машиностроении при изготовлении или восстановлении деталей

Изобретение относится к способам и устройствам напыления покрытий на поверхности изделий холодным газодинамическим напылением, в том числе на поверхности художественных изделий и объемных форм из натурального камня или из металлического материала

Изобретение относится к устройствам газодинамического нанесения покрытий на внутреннюю цилиндрическую поверхность изделий и может быть использовано в машиностроении, в автомобильной промышленности, энергетике, строительстве и нефтегазовой отрасли промышленности. Технический результат - повышение качества покрытий, упрощение конструкции устройства, унификация конструкции для различных типоразмеров обрабатываемых изделий. Устройство содержит питатель-дозатор, систему подачи рабочего газа и частиц порошка в форкамеру, сменное радиальное сверхзвуковое сопло и средство перемещения устройства внутри изделия, а также изолирующую камеру с системой отсоса. Диаметр сопла на срезе выбран из соотношения: dex=din-2lns, где din - диаметр отверстия в изделии, lns - расстояние от среза сопла до напыляемой поверхности изделия, выбираемое в пределах (1-10)δex; δex - поперечный размер канала сверхзвуковой части радиального сопла на срезе. Внутренний диаметр радиального сверхзвукового сопла выбран из соотношения: , где δcr - поперечный размер канала сверхзвуковой части радиального сопла в критическом сечении. При этом устройство выполнено с возможностью подачи рабочего газа в форкамеру через тангенциальные или радиальные каналы и подачи порошка через радиальные каналы. 7 ил.

Изобретение относится к устройству газодинамического нанесения покрытий на внешние цилиндрические поверхности изделий и может быть использовано в машиностроении и других областях хозяйства. Устройство содержит питатель-дозатор, систему подачи рабочего газа и порошка в форкамеру (1), узел напыления и средство продольного перемещения изделия. Узел напыления выполнен в виде Ns>1 многоканальных кольцевых секций, установленных вдоль оси напыляемого изделия на расстоянии друг от друга и зафиксированных относительно друг друга на заданный угол. Каналы, образованные плоскими сменными вставками (4), расположены равномерно по периметру кольцевой секции и образуют плоские сверхзвуковые сопла с размером канала в критическом сечении hcr и углом раскрытия αn, обеспечивающими угол соударения напыляемых частиц с поверхностью изделия 60÷90° и число Маха на срезе сопла Mex=1÷3. Длина и ширина сверхзвуковой части каналов обеспечивает оптимальное ускорение напыляемых частиц. Выбор числа каналов обеспечивает оптимальное перекрытие сверхзвуковых струй непосредственно у напыляемой поверхности. Технический результат: расширение технологических и функциональных возможностей процесса нанесения покрытий на внешние цилиндрические поверхности изделий различных размеров и повышение качества покрытий. 2 ил.
Изобретение относится к способу получения адгезионно-прочных медных покрытий на керамической поверхности с использованием газодинамического напыления. Проводят предварительное напыление подслоя из оксида меди (1) с последующим напылением медного покрытия и термическую обработку покрытия. Напыление материала подслоя и медного покрытия ведут при давлении воздуха в качестве рабочего газа в интервале 0,5-1,0 МПа, причем для подслоя при температуре в пределах 500-600°С, для медного покрытия - в пределах 300-400°С, а термическую обработку медного покрытия проводят в интервале температур 1065-1070°С в течение 1,0-3,0 часов. Обеспечивается получение медных покрытий, имеющих прочность на отрыв не ниже 50 МПа. 1 пр.
Наверх