Устройство для электродуговой металлизации


 


Владельцы патента RU 2530580:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к области газотермического напыления, в частности к оборудованию для нанесения износостойких или коррозионостойких металлических покрытий методом электродуговой металлизации при восстановлении, упрочнении или защите рабочих поверхностей деталей, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения, нефтегазодобывающей промышленности, на ремонтных предприятиях других отраслей, связанных с ремонтом быстроизнашивающихся деталей и узлов основного и вспомогательного оборудования. В устройстве для электродуговой металлизации два электрода и два сопла установлены с углом схождения от 30 до 45°, электроды расположены внутри сопел, а их оси совпадают с осями сопел, в которых они установлены, при этом площади свободных кольцевых сечений сопел, по которым подается газ, равны между собой и составляют от 10 до 30 мм2, а длина каналов сопел, формирующих газовые струи, не менее чем в 1,5-2,0 раза больше их диаметров. Обеспечивается повышение коэффициента использования напыляемого материала, а также адгезии и пористости напыляемых покрытий за счет получения более компактной металлизационной струи и увеличения скорости частиц напыляемых металлов. 1 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к области газотермического напыления, в частности к оборудованию для нанесения износостойких или коррозионостойких металлических покрытий методом электродуговой металлизации при восстановлении, упрочнении или защите рабочих поверхностей деталей. Изобретение относится к технике нанесения газотермических покрытий и может быть использовано в различных отраслях машиностроения, нефтегазодобывающей промышленности, на ремонтных предприятиях других отраслей, связанных с ремонтов быстроизнашивающихся деталей и узлов основного и вспомогательного оборудования путем нанесения покрытий различными материалами.

Известен электродуговой распылитель, содержащий блок с каналами для подачи проволок, токосъемные направляющие элементы, разделенное сопло, выполненное в виде цилиндрической трубки с осевым рассекателем внутри, образующим отверстия в виде сегментов, хорды которых параллельны между собой и расположены одна от другой на расстоянии, равном двойному диаметру проволок (А.С. СССР 1565537, кл. B05B 7/22, 1988 г.). Расплавленный металл, частично захватываемый краями воздушных струй, вытекающими из отверстий сопла и инжектируемого атмосферного воздуха, дробится и переносится на изделие. Подсос воздуха увеличивает общую массу потока и существенно снижает его скорость, кроме того, возникающая турбулентность увеличивает угол раскрытия металлизационной струи, что приводит к ухудшению физико-механических свойств покрытия.

Известно устройство для электродуговой металлизации, содержащее два соосно установленных электрода и расположенные в плоскости, перпендикулярной плоскости электродов, два сопла для подачи сжатого газа, установленные симметрично относительно плоскости, проходящей через оси электродов, при этом сопла для подачи сжатого газа размещены в вертикальной плоскости и установлены па одной оси, проходящей через центр электрической дуги и перпендикулярно плоскости, проходящей через оси электродов (А.С. СССР 1329835, кл. B05B 7/22, 1985 г.). Недостатком указанной конструкции является широкий угол раскрытия металлизационной струи, имеющей к тому же эллипсообразную форму, что приводит к нестабильности свойств в разных сечениях металлизационного пятна напыления. Кроме того, эвакуация расплавленного электрической дугой металла с поверхности электродов происходит только за счет эжекции, что снижает скорость разгона частиц металла на начальном участке струи.

Наиболее близким по технической сущности к достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является устройство для электродуговой металлизации, содержащее два электрода и два симметричных сопла, размещенные в вертикальной плоскости, которая проходит через центр электрической дуги и расположена перпендикулярно к плоскости, проходящей через оси электродов, с дополнительно установленным центральным соплом, ось которого совпадает с линией пересечения указанных плоскостей», а его сечение в 4-60 раз меньше суммарного сечения симметричных сопел (Патент РФ 2119389. кл. 6B05В 7/22, 2001 г.). Недостатком указанной конструкции является низкая эффективность работы дополнительного сопла, дающего узкий поток газа, ось которого трудно совместить с зоной плавления электродов. Особенно заметно эго становится при вибрации электродов, вызываемой динамическим воздействием струй газа, выходящих из основных симметричных сопел.

Предлагаемое изобретение решает техническую задачу повышения коэффициента использования напыляемого материала и основных свойств (адгезия и пористость) напыляемых покрытий за счет получения более компактной металлизационной струи и увеличения тем самым скорости частиц напыляемых металлов.

Для решения поставленной задачи в предлагаемом устройстве электродуговой металлизации, содержащем два электрода и два сопла для подачи сжатого газа, установленных с углом схождения or 30 до 45°, электроды расположены внутри сопел, а их оси совпадают с осями сопел, в которых они установлены, при этом площади свободных кольцевых сечений сопел, по которым подается газ, равны между собой и составляют 10-30 мм2, а длина каналов сопел £, формирующих газовые струи не менее, чем в 1,5-2,0 раза больше их диаметров.

Сущность предложенного решения поясняется схемой, показанной на фигуре.

Устройство работает следующим образом.

Через подводящие каналы 1 подается сжатый газ, который затем попадает в сопла 2, после чего, через контактные трубки 3 и мундштуки 4 на проволочные электроды 5, подается ток и зажигается дуга. Металл, расплавленный дугой, подхватывается воздушным потоком и переносится па плоскость подложки.

Пример применения.

Для улучшения физико-механических свойств покрытий за счет уменьшения угла раскрытия металлизационной струи и увеличения скорости напыляемых частиц, устройство имеет два сопла, расположенных в горизонтальной плоскости и сходящихся под углами 30-45°, внутри которых подаются электроды в виде проволок, оси которых совпадают с осями сопел. Точка схождения электродов совпадает с точкой схождения осей сопел. Воздушные потоки, направленные вдоль проволок-электродов, «прилипают» к ним, поэтому расплавленный электрической дугой металл постоянно находится в центре динамического напора струи и не зависит от вибраций проволок. Расплавленный металл подхватывается воздушным потоком, образованным при взаимодействии двух струй воздуха, каждая из которых вытекает из своего сопла и переносится на подложку.

Напыление «горки» при использовании алюминиевых проволок диаметром 2 мм с дистанции 100 мм без перемещения металлизатора относительно подложки показало, что при использовании предлагаемого метода диаметр пятна напыления составляет 25-32 мм. При напылении с использованием других конструкций распылителей диаметр пятна составлял 32-42 мм. Кроме того, разность диаметров пятна в двух взаимно перпендикулярных сечениях (одно из сечений совпадает с плоскостью проволок) в предлагаемом варианте не превышала 10%, в то время как при напылении горки серийным металлизатором Ml 2 она достигает более 30%.

Повышение коэффициента использования напыляемого материала с применением данной конструкции распылительной системы особенно заметно при обработке трубных конструкций и других деталей с малым радиусом кривизны.

Устройство для электродуговой металлизации, содержащее два электрода и два сопла для подачи сжатого газа, отличающееся тем, что два электрода и два сопла установлены с углом схождения от 30 до 45°, причем электроды расположены внутри сопел, а их оси совпадают с осями сопел, в которых они установлены, при этом площади свободных кольцевых сечений сопел, по которым подается сжатый газ, равны между собой и составляют от 10 до 30 мм2, а длина каналов сопел, формирующих газовые струи, не менее чем в 1,5-2,0 раза больше их диаметров.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу лазерно-плазменного наноструктурирования металлической поверхности обрабатываемого металла. Способ включает образование в непрерывном оптическом разряде приповерхностной лазерной плазмы в парах металла и подачу в лазерную плазму ионов активных химических элементов от независимого плазменного источника энергии.

Изобретение относится к способу и устройству для формирования аморфной покрывающей пленки (варианты). Пленку формируют посредством выпуска пламени, содержащего частицы материала для пламенного напыления, струей из пистолета для пламенного напыления по направлению к материалу-основе, вызывания плавления частиц посредством пламени и охлаждения как частиц, так и пламени посредством охлаждающего газа перед тем, как частицы достигают материала-основы.

Изобретение относится к способу получения магнитотвердого покрытия из сплава самария с кобальтом и может использоваться при изготовлении постоянных магнитов, используемых в конструкциях малогабаритных двигателей постоянного тока, бортовой измерительной аппаратуре, а также различных устройствах, предназначенных для исследования космического пространства.

Изобретение относится к способу лазерной наплавки направленно упрочненного металлического материала. Осуществляют подачу порошка на поверхность подложки (4) конструктивного элемента (1, 120, 130) из упрочненного металлического материала, имеющего дендриты (31), ориентированные в направлении (32).

Изобретение относится к нанесению защитных износостойких покрытий из порошковых материалов. Способ восстановления внутренней поверхности ступицы направляющего аппарата центробежного электронасоса, включает нанесение на внутреннюю цилиндрическую поверхность ступицы, имеющей диаметр D и длину рабочего канала L, износостойкого порошкового материала детонационным напылением при помощи ствола детонационной установки с диаметром d, равным (0,7-0,8)D.

Изобретение относится к способу металлизации изделий из древесины. Технический результат изобретения заключается в повышении качества и долговечности покрытия за счет увеличения прочности сцепления покрытия с подложкой, устранения пористости покрытия и увеличения водонепроницаемости покрытия, снижении трудоемкости и энергоемкости процесса.
Изобретение относится к способам получения защитно-декоративных покрытий на изделиях из древесины. Технический результат заключается в повышении качества и долговечности покрытия за счет увеличения прочности сцепления покрытия с подложкой и устранения водопроницаемости покрытия, и снижении энергоемкости процесса.
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.

Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий, а именно покрытий из нитрида титана, и может быть использовано в металлообработке. Способ включает очистку поверхности пескоструйной обработкой и нанесения покрытия детонационным методом.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к детонационному напылению. Может использоваться для разгона и нагрева порошков при нанесения покрытий.
Изобретение относится к машиностроению, а именно к способам получения антифрикционных восстановительных покрытий методом газодинамического напыления на стальных изделиях, используемых в технологических процессах восстановления деталей в узлах машин и в авиационной технике. Осуществляют ускорение порошкового материала в сверхзвуковом сопле потоком нагретого газа и проводят нанесение на поверхность изделия порошкового материала в виде смеси мелкодисперсных порошков, содержащей следующие компоненты, мас.%: корунд - не более 1/4 части объема смеси, алюминий - не более 1/10 части объема смеси, медь - остальное или корунд - не более 1/4 части объема смеси, олово - не более 1/10 части объема смеси, медь - остальное. После нанесения упомянутого порошкового материала проводят отжиг в течение 24-48 часов при температуре 180-220°C. В частных случаях осуществления изобретения в смесь вводят TiC в количестве не более 0,17 части объема смеси. Обеспечивается получение недорогого и качественного антифрикционного покрытия с хорошей адгезией на стальных изделиях. 2 н. и 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано при ремонте радиаторов из алюминиевых сплавов всех типов и назначений для герметизации мест утечек в труднодоступных местах без трудоемких разборочно-сборочных операций. В способе восстановления герметичности радиатора, включающем нагрев сжатого воздуха, подачу его в сверхзвуковое сопло и формирование в этом сопле сверхзвукового воздушного потока, подачу в этот поток порошкового материала, ускорение этого материала в сопле сверхзвуковым потоком воздуха и направление его на негерметичный участок поверхности обрабатываемого радиатора, дополнительно используют подкладку, выполненную в виде проволоки из алюминиевого сплава и установленную в непосредственной близости с негерметичным участком поверхности. Технический результат - обеспечение высокого качества ремонта, увеличение прочности сцепления газодинамического покрытия и стойкости герметизирующего соединения, возможность работы при максимальном давлении. 3 ил.

Изобретение относится к технике нанесения покрытий напылением и может быть использовано в машиностроении для формирования покрытий на поверхностях деталей. Способ металлизации изделий включает напыление покрытия на основу путем подачи проволок-электродов, подключенных к источнику питания, в направлении их пересечения, нагрев и плавление их прерывистым дуговым разрядом, запускаемым в зазоре между концами проволок-электродов бесконтактным пробоем высоковольтным напряжением газового промежутка, и распыление полученного расплавленного металла струей транспортирующего газа. В промежутках между импульсами дугового разряда осуществляют зондирование зазора между проволоками-электродами посредством дополнительных тестирующих электрических импульсов, нагрев и плавление проволок-электродов импульсами дугового разряда производят при стабилизированной величине зазора между проволоками-электродами, а струю распыляющего расплав металла транспортирующего газа стабилизируют по температуре, влажности и давлению. Стабилизацию величины зазора между проволоками-электродами производят исходя из параметров предшествовавших тестирующих электрических импульсов либо посредством корректировки параметров импульсов дугового разряда при фиксированной скорости подачи проволок-электродов, либо посредством корректировки скорости подачи проволок-электродов при фиксированных параметрах импульсов дугового разряда. Изобретение позволяет повысить устойчивость процесса напыления и обеспечить высокую однородность по толщине наносимого покрытия. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к формированию на медных электрических контактах покрытий на основе молибдена, углеродистого молибдена и меди, которые могут быть использованы в электротехнике как электроэрозионно-стойкие покрытия с высокой адгезией с основой на уровне когезии. Способ включает электрический взрыв композиционного электрически взрываемого проводника, состоящего из двухслойной плоской медной оболочки массой 60-360 мг и сердечника в виде порошков молибдена и графита или технического углерода, взятых в стехиометрическом соотношении для синтеза углеродистого молибдена общей массой, равной 0,5-2,0 массы оболочки, формирование из продуктов взрыва импульсной многофазной плазменной струи, оплавление ею поверхности медного электрического контакта при поглощаемой плотности мощности 4,5-6,5 ГВт/м2, осаждение на поверхность продуктов взрыва и формирование на ней композиционного покрытия системы Мо-С-Cu и последующую импульсно-периодическую электронно-пучковую обработку поверхности покрытия при поглощаемой плотности энергии 40-60 Дж/см2, длительности импульсов 150-200 мкс и количестве импульсов 10-30. Задачей изобретения является повышение электроэрозионной стойкости покрытий. 2 пр., 2 ил.

Изобретение относится к формированию покрытий на медных электрических контактах и может быть использовано в электротехнике. Способ включает электрический взрыв композиционного электрически взрываемого проводника, состоящего из двухслойной плоской медной оболочки массой 60-360 мг и сердечника в виде порошка диборида титана массой, равной 0,5-2,0 массы оболочки, формирование из продуктов взрыва импульсной многофазной плазменной струи, оплавление ею поверхности медного электрического контакта при поглощаемой плотности мощности 4,5-6,5 ГВт/м2, осаждение на поверхность продуктов взрыва, формирование на ней композиционного покрытия системы TiB2-Cu и последующую импульсно-периодическую электронно-пучковую обработку поверхности покрытия при поглощаемой плотности энергии 40-60 Дж/см2, длительности импульсов 150-200 мкс и количестве импульсов 10-30 имп. Изобретение позволяет получить контакты, обладающие высокой электроэрозионной стойкостью. 2 пр., 2 ил.

Изобретение относится к способу получения композиционных покрытий из порошковых материалов и может быть использовано в машиностроительном производстве при изготовлении и ремонте деталей технологической оснастки и инструмента. Изобретение позволяет получить бездефектное износостойкое покрытие с высокой адгезией к подложке при минимальном воздействии на нее. Обрабатываемую поверхность подготавливают посредством очистки, промывки и струйно-абразивной обработки. Затем осуществляют лазерную наплавку порошкового материала в среде инертного газа. При этом в качестве порошкового материала используют частицы титана и карбида кремния с размером - 20-100 мкм в массовом соотношении 6:4 или 6:5. Процесс наплавки осуществляют при мощности лазера 4÷5 кВт, скорости сканирования лазерного луча 500÷700 мм/мин и расходе порошка 9,6÷11,9 г/мин. 2 табл., 1 ил.

Группа изобретений относится к технологии детонационного напыления композиционных износостойких покрытий. Засыпают в детонационную установку дозированное количество смеси порошковых материалов для напыления покрытия и напыляют смесь на обрабатываемую поверхность с использованием энергии детонации. В способе по варианту 1 используют смесь порошковых материалов для напыления покрытия, которая содержит до 25% ультрадисперсных алмазов, до 50% оксида алюминия и остальное - порошок на основе карбида вольфрама. В способе по варианту 2 в ствол пушки детонационной установки устанавливают мишень с нанесенным на ее поверхность покрытием из карбида вольфрама, а в качестве смеси порошковых материалов для напыления покрытия используют смесь, содержащую до 25% ультрадисперсных алмазов и остальное - оксид алюминия. Обеспечивается повышение качества наносимого покрытия. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к способу получения защитного упрочняющего покрытия на деталях запорной арматуры. Напыление производят высокоскоростным газопламенным методом со скоростью перемещения горелки относительно обрабатываемой поверхности 0,5÷1,0 м/с. Наносимый порошковый материал содержит аморфную фазу. Напыление производят с поддержанием температуры поверхности 90±10°C путем создания дополнительного потока защитного газа в зоне напыления. В каждом слое горелку перемещают с шагом h. В каждом последующем слое горелку смещают на величину s относительно предыдущего слоя таким образом, чтобы h=1.8s÷2.2s. При этом достигается повышение срока службы защитного покрытия за счет увеличения уровня его коррозионной стойкости. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к формированию на медных электрических контактах покрытий на основе молибдена и меди, которые могут быть использованы в электротехнике в качестве электроэрозионностойких покрытий с высокой адгезией с основой на уровне когезии. Способ включает электрический взрыв композиционного электрически взрываемого проводника, состоящего из двухслойной плоской медной оболочки массой 60-360 мг и сердечника из порошка молибдена массой, равной 0,5-2,0 массы оболочки, формирование из продуктов взрыва импульсной многофазной плазменной струи, оплавление ею поверхности медного электрического контакта при поглощаемой плотности мощности 4,5-6,5 ГВт/м2, осаждение на поверхность продуктов взрыва и формирование на ней композиционного покрытия системы Mo-Cu и последующую импульсно-периодическую электронно-пучковую обработку поверхности покрытия при поглощаемой плотности энергии 40-60 Дж/см2, длительности импульсов 150-200 мкс и количестве импульсов 10-30 имп. Обеспечивается получение композиционных молибден-медных покрытий с наполненной микрокристаллической структурой, обладающих высокой степенью гомогенизации структуры их поверхностного слоя, зеркальным блеском поверхности и высокой электроэрозионной стойкостью. 2 ил., 2 пр.
Изобретение относится к области энергомашиностроения, в частности к материалам для парогазовых установок на базе газотурбинных установок большой мощности и может быть использовано для защиты лопаток и других деталей газотурбинного двигателя от воздействия высоких температур, эрозионного износа и коррозии. Способ нанесения многослойного теплозащитного покрытия на детали газотурбинного двигателя, включает нанесение основного металлического жаростойкого подслоя и нанесение методом плазменного напыления дополнительного металлического жаростойкого подслоя и верхнего керамического теплозащитного слоя. Основной металлический жаростойкий подслой наносят методом высокоскоростного газопламенного напыления толщиной 20-150 мкм из сплава системы MCrAlY, в котором M=Ni, Со, Fe. Дополнительный металлический жаростойкий подслой наносят из сплава системы MCrAlY, в котором M=Ni, Со, Fe, толщиной 10-50 мкм. Верхний керамический теплозащитный слой наносят из материала на основе оксида циркония, частично стабилизированного 6-8% по массе оксидом иттрия толщиной 120-750 мкм. Обеспечивается защита от воздействия высоких температур, эрозии и коррозии с помощью формирования долговечных теплозащитных покрытий. 1 пр.
Наверх