Детонационная установка Советский патент 1985 года по МПК B05B7/20 

со

Изобретение относится к технике нанесения покрытий газотермическими методами. Оно может быть использовано в машино-, приборо-, авиа-, станкостроении для напыления покрытий детонационным методом и для контроля их качества.

ИзвестнаС детонационная установка предназначенная для напыления покрытий, содержащая ствол с искровой свечой, сообщающиеся со стволом смеситель газов с электромагнитными клапанами и порошковый дозатор, блок управления,электрически связанный с клапанами смесителя, дозатором и свечой.

Гфи работе этой установки ствол периодически заполняется взрывчатой газовой смесью, поступающей через клапаны, в него же загружается порошок напыляемого материала в результате срабатывания дозатора, возбуждается детонация взрывчатой смеси в стволе с помощью искровой свечи и напыляется покрытие истекающим из ствола потоком продуктов детонации, содержащим частицы порошка.

Недостатком установки является отсутствие средств контроля качества напыляемых покрытий.

Наиболее близкой к описьшаемому изобретению является детонационная установка, содержащая ствол с искровой свечой, смеситель газов с клапанами, порошковый дозатор, фотодатчи закрепленный на стволе, преобразователь сигналов фотодатчика и блок управления, электрически связанный с искровой свечой, клапанами смесителя и дозатора. Кроме того, установка содержит электромагнитное реле, связанное с преобразователем. Перед включением зтой установки вначале принудительно возбуждается реле, соединяя своими контактами блок управления с исполнительными механизмами - клапанами, дозатором, свечой. Их периодическое срабатьшание обеспечивает заполнение ствола смесью и порошком, инициирование взрывов, напыление покрытия. При истечении высокотемпературного потока, содержащего порошок, на фотодатчик воздействует световое излучение . Полученный от датчика электрческий сигнал, пройдя через преобразователь, обеспечивает в дальнейшем удержание реле в возбужденном

состоянии. При осечке (пропуске выстрела) или недопустимом уменьшении дозы порошка сигнал от датчика не поступает или резко уменьшается по амплитуде. В этом случае реле обесточивается и установка выключается.

Недостатком описанной установки является то, что при ее использовании определяются параметры импульсного высокотемпературного газового потока (что необходимо, но. не достаточно), а качество нанесенного покрытия не контролируется В то Же время при детонационном напылении покрытий возможно появление в нанесенных слоях скрытых дефектов.

Целью изобретения является выявление скрытых дефектов покрытия типа отслоений, несплошностей.

Цель достигается тем, что детонационная установка, содержащая ствол с искровой свечой, смеситель газов с клапанами, порошковый дозатор с бункером и клапаном, фотодатчик, закрепленный на стволе, преобразователь сигналов фотодатчик и блок управления, электрически связанный с искровой свечой, клапанами смесителя и дозатора, согласно изобретению снабжена переключателем и двухвходовой схемой совпадения, введенными в электрическую цепь управления клапаном дозатора, причем ПОДВИЖНЕЙ контакт переключателя связан с клапаном дозатора, один его неподвижный контакт соединен с выходом схемы совпадения, а другой неподвижный контакт переключателя подключен к блоку управления, при этом один вход схемы совпадения связан с блоком управления, а другой ее вход подключен к преобразователю сигналов фотодатчика.

На чертеже приведена схема установки.

Детонационная установка содержит ствол 1 с искровой свечой 2, соединенные с ним о еситель 3 газов с клапанами 4,3,6 и порошковый дозатор 7. Установка снабжена также блоком 8 управления, электрически связанным с клапанами 4,5,6 смесителя 3, дозатором 7 и свечой 2. На стволе 1 размещен фотодатчик 9 направленный на поверхность покрываемого изделия, перемещаемого перед дульньм срезом. Фотодатчик 9

3

электрически связан с преобразователем 10 сигналов, к выходу которог подключен индицирующий прибор 11. Кроме того, установка содержит переключатель 12 и двухвходовую схему 13 Совпадения, введенные в электрическую цепь, связьшающую блок 8 управления с порошковым дозатором 7. Переключатель 12 установлен таким образом, что его подвижный контакт соединен с дозатором 7, один из неподвижньпс контактов подключен к выходу схемы 13 совпадения, а другой контакт подсоединен к блоку 8 управления. Один из входов схемы 13 совпадения также подключен к блоку 8 управления, а ее другой вход электрически связан с преобразователем 10 сигнала фотодатчика 9.

Описанная детонационная установка работает в двух режимах. Первому режиму, при котором производится напыление покрытий, соответствует положение а переключателя 12. Процесс напыления реализуется следующим образом. При включении блока 8 управления им вьфабатываются электрические импульсы, вызьшающие периодическое срабатывание клапанов 4,5,6, дозатора 7, свечи 2. Вначале открываются клапаны 4 и 6, в результате чего горючее (например водород) и окислитель (кислород) подаются в смеситель 3, где образуется взрывчатая смесь. Затем она поступает в ствол 1, куда с некоторой задержкой по отношению к срабатыванию клапанов 4 и 6 вдувается газопорощковая смесь из дозатора 7 напыляемого материала. Кратковременное включение дозатора 7 также вызывается подачей на него электрического импульса по цепи от блока 8 управления через переключатель 12, находящийся в положении а. После выключения дозатора 7 закрываются клапаны 4 и 6 прекращая подачу горючего и окислителя в смеситель 3. Затем производится продувка смесителя 3 каким-либо нейтральным газом. Это обеспечивается подачей электрического импульса на клапан 5, подсоединенного к газовой магистрали сжатого воздуха или азота. После продувки смесителя 3 и трубки-змеевика, связывающей его со стволом 1, инициируется взрь смеси путем подачи электрического

034104

импульса на свечу 2. (Образующийся высокотемпературный поток продуктов детонации, увлекая частицы порошка напыляемого материала, истекает из - ствола 1 и, воздействуя на поверхность изделия, перемещаемого перед дульным срезом, формирует на ней единичный слой покрытия. После уменьшения давления продуктов детонации

0 в стволе 1 в него поступает нейтральньА газ через открытый клапан 5. Затем этот клапан закрывается, а клапаны 4 и 6 открьшаются и описанный цикл работы установки многоJ кратно повторяется, обеспечивая напыление сплошного слоя покрытия на изделие.

При детонационном напылении покрыти фотодатчик 9, воспринимая при

0 каждом взрыве смеси световое излучение от высокотемпературного потока, дает возможность следить за стабильностью технологического процесса по показаниям индицирующего

5 прибора 11. В случае уменьшения количества порошка в продуктах детонации снижается интенсивность светового излучения от формируемого пятна покрытия, вызывая уменьшение показа- НИИ прибора 11. При стабильной работе установки постоянна и масса разогретого до температуры плавления и потому интенсивно светящегося порошка. В этом случае стабильны и показания прибора 11.

5 в процессе напыления покрытий или после этого возможно образование в осажденном слое макродефектов, например несплошностей, отслоений. Причиной этого могут быть

внутренние остаточные напряжения, которые накапливаются в покрытии по мере роста его толщины. Остаточ-, ные напряжения являются результатом быстрого охлаждения закрепляющихся

на подложке частиц напыляемого материала. Сцепление материалов покрытия и подложки происходит при высокой температуре частиц. Когда частицы остывают, они уменьшаются

в размерах, в то время как линейные размеры границы покрытия с подложкой остаются практически неизменными. Этим обуславливает появление сжимающих остаточных напряжений в гаэо5 термических покрытиях.

Выявление макродефектов в напыленных слоях с помощью данной установки производится следующим образом. В порошковый дозатор 7 загружается порошок напыляемого материала, отли чающийся по цвету от нанесенного ра нее покрытия. Переключатель 12 уста навливается в положение б. Обеспечивается перемещение изделия с покрытием относительно установки пе ред дульным срезом ствола 1. Затем включается блок 8 управления и так же, как при напылении покрытий, вначале срабатьтают клапаны 4,6, от крывая доступ компонентов смеси в ствол 1. После его частичного заполнения клапаны 4,6 закрываются, а клапан 5 открывается, обеспечивая продувку смесителя 3 нейтральным газом или воздухом. Во время заполнения ствола 1 смесью блоком 8 управления вьфабаты вается сигнал, обеспечивавший ранее кратковременное срабатывание дозатора 7 при работе установки в режим напыления покрытий. Этот сигнал поступает на схему 13 совпадения, но не проходит через нее, так как отсутствует электрический импульс от преобразователя 10 сигнала фотодатчика 9. Затем инициируется взрыв смеси в стволе с помощью снечи 2. Высокотемпературный поток продуктов детонации (в котором в данном случае отсутствует напыляемы материал) воздействует на ранее покрьшаемую поверхность изделия, посл чего с некоторой задержкой клапан 5 закрывается. Если в слое покрытия, находящемся в этот момент напротив дульного среза ствола 1, не содержатся макродефекты, то поверхность покрытия практически не нагревается, так как подводимое вы сокотемпературным газовым потоком тепло интенсивно отводится в изделие. Если же покрытие содержит мак родефект, то его поверхность нагре вается и становится источником светового излучения. Нагрев покрыт над макродефектом вызывается тем, что подводимое потоком тепло не может быстро передаваться изделию, так как пора или расслоение предст ляет большое сопротивление теплово му потоку ( теплопроводность тверд веществ, особенно металлических, гораздо выше, чем газообразных). Световое излучение от покрытия над макродефектом воспринимается фотодатчиком 9. Электрический сигн поступающий от него, усиливается преобразователем 10 и подается на один из входов схемы 13 совпадения. Однако проходит этот сигнал через схему 13 только йосле поступления на ее второй вход командного импульса на дозатор 7, вырабатываемого блоком 8 управления. Таким образом, при втором цикле работы установки в режиме контроля качества покрытия ствол 1 заполняется взрывчатой смесью в результате срабатывания клапанов 4,6, в него подается порошок напыляемого материала (если выявлен макродефект и покрытие над ним нагрелось в результате теплового воздействия газового потока, созданного в предыдущем цикле работы установки), затем клапаны 4,6 закрываются, а клапан 5 открывается rt производится продувка смесителя 3. После этого инициируется взрыв смеси и на покрытие над макродефектом напыляется отличаннцееся по цвету новое покрытие. Затем клапан 5 закрывается, и описанный цикл работы установки полностью повторяется, если следующий участок покрытия на поверхности изделия также содержит макродефект. При отсутствии макродефекта сигнал от фотодатчика 9 не поступает, и через схему 13 совпадения не проходит импульс управления дозатором 7. Тогда при следующих циклах работы установки не напыляются метки в виде отдельных пятен покрытия. Описанная детонационная установ ка может использоваться не только для напыления покрытий, но и дпя быстрого контроля их качества. Это сокращает затраты на приобретение оборудования для дефектоскопии покрытий, позволяет после выявления дефекта подвергнуть покрытие детонационно-абразивной обработке (стрелять абразивом), удалить таким образом дефектный слой и тут же напылить новое бездефектное покрытие. Ожидаемый экономический эффект от внедрения данной установки составляет 10 тыс.руб. Эффект предполагается достигнуть за счет исключения операции контроля качества детонационных покрытий с помощью применяемых в настоящее время дефектоскопов. Максимальный эффект от внедрения изобретения в масштабах страны составляет 200 тыс.руб.

О

,L.

„- -

-- - х

X X

ДЕТОНАЦИОННАЯ УСТАНОВКА, содержащая ствол с искровой свечой, смеситель газов с клапанами, порошковый дозатор с бункером и клапаном, фотодатчик, закрепленный на стволе, преобразователь сигналов фотодатчика и блок управления, электрически связанный с искровой свечой, клапанами смесителя и дозатора, отличающаяся тем, что, с целью выявления скрытых дефектов покрытия типа отслоений, несплошностей, она снабжена переключателем и двухвходовой схемой совпадения, введенными в электрическую цепь управления клапаном дозатора, причем подвижный контакт переключателя связан с клапаном дозатора, один его неподвижный контакт соединен с выходом схемы совпадения, а другой неподвижный контакт переключателя подключен к i блоку управления, при этом один вход схемы совпадения связан с бло(Л ком управления, а другой ее вход подключен к преобразователю сигналов фотодатчика.

/J