Плазменная горелка для напыления порошковых материалов
(19)RU(11)884546(13)C(51) МПК 6 H05H1/26Статус: по данным на 17.12.2012 - прекратил действиеПошлина: учтена за 17 год с 27.06.1996 по 26.06.1997
(54) ПЛАЗМЕННАЯ ГОРЕЛКА ДЛЯ НАПЫЛЕНИЯ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
Предложенное изобретение относится к области плазменной техники и используется для нанесения покрытий из порошковых материалов. Известна плазменная горелка, содержащая соосные катод и сопло-анод со ступенчатым каналом. Недостатком этой плазменной горелки является большой расход рабочего газа, малая длина высокотемпературной зоны в струе. Известна плазменная горелка для напыления порошковых материалов, содержащая соосно установленные катод и сопло-анод со ступенчатым каналом и входной конической частью. Недостатком этой плазменной горелки является турбулентный режим течения струи, обусловленный неоптимальным соотношением ступени расширенного канала и его длины, при которых внезапное расширение струи турбулизует ламинарную струю. Целью изобретения является повышение прочности сцепления напыляемого покрытия путем увеличения длины устойчивой ламинарной струи. Цель достигается тем, что в плазменной горелке для напыления порошковых материалов, содержащей соосно установленные катод и сопло-анод со ступенчатым каналом, последний выполнен с отношением длины выходного канала большего диаметра к высоте ступени равном 2-8. Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена плазменная горелка, содержащая катод 1, сопло-анод 2, ступенчатый канал 3. Работает плазменная горелка следующим образом. Между катодом 1 и соплом-анодом 2 зажигается электрическая дуга. Рабочий газ, проходя через дуговой промежуток, нагревается и ускоряется в узкой части ступенчатого канала 3. Организуется ламинарный поток в узкой части ступенчатого канала 3 путем подбора расхода рабочего газа. На выходе из узкой части ступенчатого канала 3 в канал большего диаметра стабилизируют ламинарную струю вихрями, образующимися сразу за выступами канала большего диаметра. Оптимальные размеры вихрей стабилизирующих и не завихряющих ламинарную струю обеспечиваются подбором соотношения длины выходного канала большего диаметра к высоте ступени равном 2-8. Порошковый материал подается в струю плазмы на срезе сопла-анода 2, ускоряется и проплавляется. Степень проплавления частиц порошка определяется величиной теплового потока от плазмы к частице и временем пребывания в струе плазмы. Так как при достаточно высокой вкладываемой мощности (до 24 кВт) расход газа мал (7-10 л/мин), то тепловой поток на частицу в ламинарной плазме много выше, чем в турбулентной, и к тому же время пребывания частицы в струе увеличивается (длина струи до 600 мм против 50-70 у турбулентных горелок). Скорость частиц на выходе из струи плазмы определяется скоростью газового потока и длиной зоны взаимодействия. Скорость газового потока в ламинарной струе на выходе из сопла в 2-2,5 раза превышает скорость потока плазмы из турбулентных горелок, к тому же время взаимодействия частицы с ламинарной струей из-за ее протяженности позволяет разогнать частицу до больших скоростей (200-400 м/сек) по сравнению с 60-100 м/сек в обычных турбулентных горелках. Так как пpочность сцепления покрытия с основой и плотность его зависят от степени проплавления и скорости частиц при взаимодействии с напыляемой поверхностью, то применение плазмотрона с ламинарной струей плазмы большой протяженности приводит к улучшению характеристик покрытий (прочность сцепления). Испытания покрытий, нанесенных ламинарной струей плазмы, полученной предлагаемой плазменной горелкой, показали, что прочность сцепления покрытия, в 1,5-2 раза выше прочности сцепления покрытия, нанесенного турбулентной струей плазмы при большей электрической мощности, а плотность достигает 96% Коэффициент использования порошка (КИП) при напылении на малые поверхности повысился до 60% (против 5%).
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 23-2001
Извещение опубликовано: 20.08.2001
