УСТАНОВКА ДЛЯ НАПЫЛЕНИЯ ГАЗОТЕРМИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ Российский патент 2006 года по МПК C23C4/12 C23C4/18 B05B7/22 B01F7/04 

Установка для напыления газотермических покрытий относится к области машиностроения и может быть использована для нанесения металлических, металлокерамических и керамических покрытий напылением на поверхность при изготовлении и восстановлении деталей различной конфигурации.

Известно техническое решение по патенту РФ №2198240, С 23 С/16, 4/02. В нем описана установка, в которой с одного торца горизонтально укрепленной цилиндрической поверхности размещен генератор плазмы, а с другого торца расположена вентиляционная установка, позволяющая производить сквозную продувку внутренней цилиндрической поверхности воздухом. С обеих сторон генератора плазмы установлены воздухопроводы с перфорацией.

При вращении цилиндра включают генератор плазмы и подают материал покрытия. В воздухопроводы подают сжатый воздух и генератор плазмы начинает движение вдоль оси внутренней вращающей цилиндрической поверхности, а вентиляционная установка подсоединена к свободному торцу цилиндра и производит сквозное продувание воздухом внутренней цилиндрической поверхности с расходом до 20 м³/ч.

Воздушные струи, подающиеся вокруг зоны напыления, интенсивно охлаждают напыляемую поверхность цилиндра и одновременно очищают поверхность от осаждающихся на ней загрязнений.

Наиболее близким по технической сути является техническое решение по патенту РФ 2125115, С 23 С 4/00 от 10.11.97, «Установка для плазменного напыления», предназначенная для плазменного напыления и абразивно-струйной подготовки поверхностей, которая содержит теплозвукоизоляционную камеру, переднюю и заднюю бабки с общей осью центров, держатель плазмотрона, дробеструйный пистолет.

При этом она дополнительно снабжена конусообразным бункером с крышкой и вентиляционными рукавами, расположенными под теплозвукоизоляционной камерой. В бункере выполнены отверстия, между которыми расположен клапан, причем заборный рукав, расположенный в крышке, связан с дробеструйным пистолетом, а в отверстия крышки бункера вставлены вентиляционные рукава.

Держатель плазмотрона выполнен в виде корпуса, к которому шарнирно крепится подпружиненный относительно корпуса транспортирующий рукав, а дробеструйный пистолет установлен в проточке корпуса шарнирно под углом 10-35° к оси держателя. Изобретение предназначено для увеличения адгезионной прочности плазменных покрытий.

В данной установке за счет горизонтального расположения напыляемой детали необходимо массивное и сложное крепление для крупногабаритных деталей.

Разница между напылением на цилиндрические детали при горизонтальном и вертикальном их расположении заключается в следующем: КПД плазменного напыления 50-60%, то есть 40% порошка не закрепляется на поверхности, часть из 40% порошка сгорает и превращается в мелко дисперсную гарь, которая отрицательно сказывается на прочностных свойствах покрытия. При горизонтальном напылении нужно создать внутри цилиндра такой поток воздуха, который обеспечивал бы полное удаление остатков порошка, не принявших участия в формировании покрытия. Но никакой поток воздуха не гарантирует 100% очистки внутренней поверхности из-за шероховатости обрабатываемой поверхности и силами взаимного сцепления отдельных частиц между собой и поверхностью цилиндра.

Задачей предлагаемого технического решения является создание простой конструктивно и технологичной при эксплуатации установки для получения восстановленных плазменным напылением крупногабаритных цилиндрических изделий с повышенными адгезионными и когезионными свойствами покрытия и увеличенными сроками эксплуатации при минимальных затратах, что в конечном итоге отрицательно сказывается на прочностных свойствах покрытия.

Задача решается за счет того, что установка для напыления плазменных газотермических покрытий, с предварительной абразивно-струйной подготовкой внутренней поверхности цилиндров, содержащая теплозвукоизоляционную камеру, держатель плазмотрона, плазмотрон, дробеструйный пистолет, бункер и воздуховод, имеет планшайбу с отверстием в центре для соосного размещения на ней обрабатываемой детали, при этом планшайба установлена горизонтально, с возможностью вращения вокруг своей вертикальной оси, и через центральное отверстие соединена с бункером, который состоит из двух камер, центральной и периферийной кольцевой, разделенных между собой сепараторной сеткой, причем центральная камера бункера имеет коническое днище со сборником, а периферийная кольцевая камера соединена с воздуховодом.

Установка для напыления газотермических покрытий изображена на чертежах: фиг.1 - общий вид установки, фиг.2 - разрез по А-А, где планшайба 4 с отверстием в центре и вертикальной осью вращения, обрабатываемая деталь 5, открываемые створки теплозвукоизоляционной камеры 3, держатель плазмотрона 2, камера теплозвукоизоляционная 1, механизм перемещения плазмотрона 13, бункер двухкамерный 12, сетка сепараторная 11, воздуховод 7, привод планшайбы 6, пескоструйный пистолет 10, плазмотрон 9. Стрелками указан вентиляционный поток.

Устройство выполнено следующим образом.

Планшайба 4 с центральным отверстием установлена горизонтально, с возможностью вращения вокруг своей вертикальной оси. На планшайбе 4 устанавливается напыляемая деталь 5, которая приводится во вращение электродвигателем 6. Планшайба 4 с установленной на ней деталью 5 расположена в теплозвукоизоляционной камере 1 и закрывается створкой 3.

Плазмотрон 9 и пескоструйный пистолет 10 закреплены на специальном держателе 2 и имеют возможность перемещаться вдоль и поперек напыляемой детали с помощью механизма перемещения 13. Под центральным отверстием планшайбы 4 смонтирован двухкамерный бункер 12, в котором в свою очередь установлена сепараторная сетка 11. Поток воздуха обеспечивают воздуховодом 7, который соединен с бункером, который совмещен со сборником 8.

Установка работает следующим образом.

На планшайбу 4 соосно устанавливают крупногабаритную деталь 5, например, цилиндр газомотокомпрессора. Затем на край цилиндра подводят пескоструйный пистолет 10, который крепят вместе с плазмотроном 9 на одном держателе 2. Плазмотрон закрывают специальным чехлом (на схеме не показан) для предохранения от повреждений при пескоструйной обработке. После этого включают вращение планшайбы 4 стола с обрабатываемой деталью 5, подают электрокорунд с помощью потока сжатого воздуха определенного давления и устанавливают дистанцию обработки. Затем включают вертикальное перемещение держателя 2 с помощью механизма перемещения 6. Весь дальнейший процесс происходит в автоматическом режиме.

Электрокорунд, проходя через пескоструйный пистолет 10 с большой скоростью, обрабатывает поверхность детали 5 и, обротав, за счет своего веса и вентиляционного потока падает вниз, в сборник бункера 8. При этом вся пыль улетает в воздуховод 7 (вентиляции) через сепараторную сетку 11, которая не дает крупным частицам улетать в вентиляцию.

После окончания технологического процесса пескоструйной обработки электрокорунд, собранный в сборнике 8, удаляют для повторного использования.

После окончания пескоструйной обработки с плазмотрона снимают чехол, устанавливают дистанцию напыления. Технологический процесс напыления покрытия аналогичен процессу пескоструйной обработки. При этом через сопло плазмотрона в процессе напыления подают воздух давлением 1,2-1,5 атм при расходе 1,5-2,5 м³/мин с целью охлаждения напыляемой детали, удаления копоти и пыли из зон формирования покрытия. Но воздушный поток не должен попадать в зону формирования покрытия, чтобы не нарушить тепловой баланс. Частицы же напыляемого порошка, не принявшие участие в формировании покрытия, как и в предыдущем случае, за счет силы тяжести и действия вентиляционного потока устремляются вниз и также оседают в камере бункера 8.

Как и в предыдущем случае, сетка сепаратора 11 пропускает пыль и не пропускает крупные частицы порошка, которые после окончания технологического процесса напыления удаляются через сборник для дальнейшего использования при напылении.

Следует иметь в виду, что в процессе пескоструйной обработки и напыления открываемые створки 3 теплозвукоизоляционной камеры 1 должны быть закрыты, только при этом может быть создан мощный вентиляционный поток. Кроме того, теплозвукоизоляционная камера 1 с закрытой створкой 3 надежно защищает обслуживающий персонал от повышенного шума и светового излучения. Весь технологический процесс контролируется с помощью телевизионной системы.

Размещение крупногабаритных деталей, например, цилиндров относительно вертикальной оси, кроме удобства монтажа детали, имеет следующие преимущества.

Повышаются адгезионные и когезионные свойства покрытия, т.к. частицы порошка, не принявшие участие в формировании покрытия под действием своего веса и вентиляционного потока, направляемого сверху вниз (по стрелке), легко удаляются и не мешают формированию покрытия.

Так как нет принудительной продувки воздухом внутренней поверхности цилиндров, то наиболее полно выдерживается тепловой режим, заданный технологией напыления. Этот момент также положительно влияет на свойства покрытия.

Цилиндр не требуется закреплять, как в прототипе, т.к. за счет своей тяжести он надежно стоит на столе. Это один из плюсов вертикального размещения напыляемой детали.

Положительный эффект при работе предлагаемой установки достигается за счет того, что появилась возможность установки детали сложной конфигурации и большого веса на планшайбе без крепления.

Значительно упрощается устройство для подачи плазмотрона и крепежа всех коммуникаций к плазмотрону по сравнению с горизонтальной подачей.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к установке для напыления плазменных газотермических покрытий, и может быть использовано для нанесения металлических, металлокерамических и керамических покрытий напылением на поверхность при изготовлении и восстановлении деталей различной конфигурации. Установка содержит теплозвукоизоляционную камеру, планшайбу, держатель плазмотрона, плазмотрон, дробеструйный пистолет и бункер. Планшайба с отверстием в центре установлена горизонтально с возможностью вращения вокруг своей вертикальной оси. На ней соосно установлена обрабатываемая деталь. Планшайба через центральное отверстие соединена с бункером, имеющим две камеры: центральную и периферийную. Камеры разделены между собой сепараторной сеткой. Центральная камера бункера имеет коническое днище со сборником. Периферийная кольцевая камера соединена с воздуховодом. Технический результат состоит в том, что появилась возможность установки детали сложной конфигурации и большого веса на планшайбе без крепления, поскольку за счет своей тяжести она надежно стоит на планшайбе, значительно упрощены подача плазмотрона и крепеж всех коммуникаций к плазмотрону по сравнению с горизонтальной подачей. 2 ил.

Установка для напыления плазменных газотермических покрытий с предварительной абразивно-струйной подготовкой внутренней поверхности цилиндров, содержащая теплозвукоизоляционную камеру, держатель плазмотрона, плазмотрон, дробеструйный пистолет, бункер и воздуховод, отличающаяся тем, что она имеет планшайбу с отверстием в центре для соосного размещения на ней обрабатываемой детали, при этом планшайба установлена горизонтально с возможностью вращения вокруг своей вертикальной оси и через центральное отверстие соединена с бункером, который состоит из двух камер, центральной и периферийной кольцевой, разделенных между собой сепараторной сеткой, причем центральная камера бункера имеет коническое днище со сборником, а периферийная кольцевая камера соединена с воздуховодом.