УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ Российский патент 1997 года по МПК C23C24/04 B05B7/14 B05B7/20 C23C4/00 

Изобретение относится к металлургической промышленности, в частности, к оборудованию для нанесения покрытий на изделия прокатных станов (трубы, арматурный пруток, многогранники, уголки и т.д.).

Известно устройство для нанесения покрытий, содержащее порошковый дозатор-питатель с бункером для порошка и каналами подвода рабочего газа [1] В нем не стабилизирован расход плохосыпучих мелкодисперсных порошков.

Известно устройство для нанесения покрытий, содержащее камеру смешения со сверхзвуковым соплом, бункер для порошковой смеси с питателем-дозатором и систему подачи рабочего газа [2] Оно не позволяет обеспечить разгон смеси порошка до скоростей, обеспечивающих нанесение покрытий с заданными физико-химическими свойствами по всей поверхности детали.

Целью изобретения является повышение технологического процесса нанесения покрытий на поверхность изделий различной конфигурации без ее вращения вокруг своей оси и повышение качества покрытий.

Цель достигается тем, что устройство для нанесения покрытий, содержащее бункер для порошковой смеси с питателем-дозатором, камеру смешения, распыливающую головку, связанную с камерой смешения, и систему подачи рабочего газа в распыливающую головку, снабжено системой подачи газа к питателю-дозатору, который выполнен в виде сверхзвукового питателя-эжектора, а его распыливающая головка выполнена в виде кольцевого коллектора с кольцевым сверхзвуковым соплом.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства для нанесения покрытий; на фиг.2 разрез распыливающей головки фиг.1.

Устройство для нанесения покрытий состоит из бункера 1 для порошковой смеси, подготовленной в определенном соотношении порошков; сверхзвукового питателя-эжектора 2, осуществляющего забор необходимого для нанесения покрытия массового секундного расхода порошка из бункера 1; камеры смешения 3, связанной с распыливающей головкой 4 и через питатель-эжектор 2 с бункером 1. Распыливающая головка представляет собой кольцевой коллектор 5 со сверхзвуковым кольцевым соплом 6, необходимым для формирования двухфазного сверхзвукового потока, его разгона и доставки частиц порошка к поверхности изделия 7, на которое производится напыление. Геометрические размеры коллектора и сопла рассчитываются с учетом трения и теплообмена по длине тракта сопла.

Для формирования двухфазной смеси в нужном соотношении массовых концентраций частиц и газа-носителя, а также доставки этой смеси в коллектор 5 устройство содержит две пневмосистемы: систему подачи рабочего газа (газа-носителя) 8 в камеру смешения 3 и систему подачи газа 9 для питателей-эжекторов. Обе системы объединены батареей рессиверов 10 для хранения газа.

В систему 8 подачи рабочего газа входят редуктор, манометр, обратный клапан, нагреватель, термопара (на фиг.1 не показаны) и камера смешения 3. В систему 9 подачи газа для питателей-эжекторов 2 входят редуктор, обратный клапан, запорные вентили (на фиг.1 не показаны).

Предлагаемое устройство для нанесения покрытий работает следующим образом.

Устройство производит нанесение покрытия в ходе технологического процесса его изготовления. Распыливающая головка 4 устройства устанавливается так, что ось кольцевых коллектора 5 и сопла 6 совпадает с осью проката изделия. Скорость протяжки (V) остается равной скорости проката прокатного стана.

Материал покрытия (порошок) выбирается в зависимости от условий эксплуатации проката: химической активности среды, температуры, влажности и т.д. В качестве материала покрытия могут использоваться металлы, сплавы металлов и неметаллы (например Al, Zn, Cu, латунь, бронза, оксиды, нитриты, карбиды, интерметаллиды, металлокерамика, полимеры и др.). Диаметр частиц порошка может колебаться в зависимости от плотности материала покрытия, его температуры плавления, твердости и др. в широких пределах от нескольких мкм до нескольких десятков мкм.

Смесь из газа и порошка формируется в пневмосистемах 8 и 9 устройства и с необходимыми термодинамическими параметрами поступает в кольцевой коллектор 5 распыливающей головки 4. Двухфазная смесь, поступив в кольцевой коллектор 5, ускоряется вдоль профиля кольцевого сопла 6, и частицы, приобретя расчетную скорость на срезе кольцевого сопла 6, достигают поверхности проката и формируют покрытие. Расчетная скорость частиц на срезе сопла 6 и их концентрация в двухфазном потоке рассчитывается исходя из скорости проката, площади боковой поверхности изделия и потребной толщины покрытия.

Формирование сверхзвуковой двухфазной струи и ее параметров достигается в сверхзвуковом кольцевом сопле 6 распыливающей головки 4. Потребляемый массовый расход порошка однозначно определяет массовый расход рабочего газа. Температура двухфазного газа, определяющая скорость рабочего газа и частиц на срезе сопла, устанавливается родом покрытия и выбирается значительно меньше температуры плавления материала частицы.

Массовый расход порошка, проходящего через звуковой питатель-эжектор 2, определяется параметрами сжатого газа на входе в питатель-эжектор, который плавно регулируется системой 9 подачи газа. Двухфазная смесь, образованная в питателе-эжекторе 2, поступает в камеру смешения 4 для смешивания с рабочим газом (газом-носителем) и дальнейшей транспортировки в кольцевой коллектор 5.

Предлагаемое устройство создает двухфазную газовую смесь (частицы + газ-носитель) с необходимыми газо- и термодинамическими параметрами, обеспечивающими технологичность нанесения покрытий и качество покрытий. Устройство позволяет получать равномерное заданной толщины покрытие по всей поверхности изделия без ее вращения вокруг своей оси при том, что профиль поверхности может иметь любую форму (цилиндр, многогранник, уголок, галтель и т.д.).

Сущностью изобретения является устройство, состоящее из бункера 1 для порошковой смеси с питателем-эжектором 2, камеры смешения 3, распыливающей головки 4, состоящей из кольцевой форкамеры 5 и сверхзвукового кольцевого сопла 6 и систем подачи рабочего газа в распылывающую головку 4. Устройство формирует покрытия на изделиях прокатных станов в ходе технологического процесса, при этом создает двухфазную газовую смесь (частицы + газ-носитель) с необходимыми газо- и термодинамическими параметрами, обеспечивающими технологичность нанесения покрытий и их качество. Устройство позволяет получать равномерное заданной толщины покрытие по всей поверхности изделия без ее вращения вокруг своей оси при том, что профиль поверхности может иметь любую форму (цилиндр, многогранник, уголок, галтель и т.д.) 2 ил.

Устройство для нанесения покрытий, содержащее бункер для порошковой смеси с питателем-дозатором, камеру смешения, распыливающую головку, связанную с камерой смешения и систему подачи рабочего газа в распыливающую головку, отличающееся тем, что оно снабжено системой подачи газа к питателю-дозатору, последний выполнен в виде сверхзвукового питателя-эжектора, а распыливающая головка выполнена в виде кольцевого коллектора с кольцевым сверхзвуковым соплом.