Камера для газотермического напыления покрытий Советский патент 1992 года по МПК B05B15/12 B05B15/04 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к оборудованию для напыления защитных и износостойких покрытий.

Применяемые в настоящее время камеры для напыления покрытий и устройства для сепарации газопылевых потоков обеспечивают отвод газов с частью распыленно- го и неиспользованного в процессе напыления порошка. Такие камеры служат только для вентиляции рабочего места и не обеспечивают возможности утилизации распыляемого материала. В результате чего 20-40% дорогостоящих материалов исключаются из технологического процесса, что соответственно снижает его экономичность.

Известны делители-концентраторы газопылевых смесей, содержащие корпус, завих- ритель, пылевые магистрали с ответвлениями для отвода концентрированного газопылевого потока и выделения очищенного газа.

Недостатком этих устройств является ограниченная возможность обзора и повторного использования отходов напыляемых материалов.

Наиболее близкой по технической сущности является камера для нанесения покрытий, содержащая корпус, ограничивающий рабочий обьем, сменные блоки для крепления и перемещения напыляемых деталей, устройство для крепления и относительного перемещения распылителя и сборник дисперсного материала.

XI XI О 4 Јь XJ

Известная камера позволяет собирать неиспользованный распыпенный порошок, сепарировать по грануляциям определенный вид порошка и возвращать в процесс напыления,

Существенным недостатком известной камеры является то, чго при напылении покрытий из различных материалов или композитных покрытий, сепарация отходов различных порошков в зависимости от материала, не происходит что исключает их повторное использование для напыления.

Цель изобретения - обеспечение утилизации и повторного использования непрореагировавшего дисперсного материала при напылении композитных или многослойных покрытий,

Указанная цель достигается тем, что известная камера содержит сообщающийся с полостью камеры насадок, выполненный в виде диффузора, связанного с источником сжатого газа. Указанный насадок расположен в горизонтальной плоскости под сборником дисперсного материала и полость его с одной стороны сообщена с днищем упомянутого сборника, а с другой - с дополнитель- но введенными последовательно расположенными вдоль оси диффузора бункерами. Кроме того отражающая решетка, установленная поперек оси распылителя размещена на расстоянии 4-6 дистанций напыления от его сопла,

На чертеже представлен общий вид камеры для газотермического напыления покрытий.

Камера содержит корпус 1, сообщенный с вытяжной вентиляцией, внизу которого размещен сужающийся книзу сборник 2 дисперсного материала. В верхней части корпуса 1 камеры расположена отражающая поверхность 3 распыленного материала, выполненная, например, в виде решетки, а также механизм с приводом (на чертеже не показаны) для относительного перемещения детали 4 и распылителя 5,

Расположенный под сборником 2 горизонтальный насадок 6, выполненный в виде диффузора, связан через штуцер 7, снабженный дросселем 8, с источником сжатого газа (на фиг. 1 не показан) и с днищем сборника 2 и содержит последовательно расположенные вдоль оси насадка 6, емкости 9, 10, 11 для осаждения и сбора дисперсного материала. Насадок 6 через решетку 12 в его днище сообщается с полостью камеры.

Камера работает следующим образом.

Напыляемую деталь 4 закрепляют в механизме для крепления и перемещения детали (на чертеже не показан). Распылитель 5 включают в работу (поджигают газовую

смесь или дуговой разряд) и в горючую зону (газовое пламя или плазменную струю) подают распыляемой материал в виде порошка или проволоки. Разогретый дисперсный материал попадая на заранее подготовленную поверхность детали 4 образует на ней защитное покрытие. Частицы, пролетающие мимо детали или отраженные от ее поверхности вследствие слабого нагрева гасят

свою скоростью при ударе об отражающую

поверхность 3 и ссыпаются в сборник 2.

Скользя по напыленным стенкам сборника

2 частицы концентрируются в его вершине

и через отверстие в ней попадают в насадок

6 в зону сообщенную со штуцером 7. Сжатый газ от источника (баллонов, компрессора или приточного вентилятора) посредством дросселя 8 через штуцер 7 попадают в полость насадка б, который подхватывает ссыпающийся вниз дисперсный материал и выдувает в полость насадка 6.

Скорость газа V& на выходе со штуцера и на начальном участке струи, равном 0,335 dH/b (где dH - диаметр

штуцера, b - коэффициент турбулентности) задают по расходу газа и диаметру штуцера dH, а в полости насадка опреде0,48 VH

ляют по формуле V

Вх

dH

+ 0,145

/де х - текущая координата по оси струи.

Ускорение, полученное частицами при этом

Cd Spr

V

2 m

обратно пропорционально массе частиц (Cd - коэффициент аэродинамического сопротивления; S - площадь диаметрального сечения частиц; m - масса:/3г - плотность газа)1.

По мере удаления от начального участка скорость газовой струи уменьшается соответственно увеличению площади поперечного сечения насадка 6, Скорость частиц, достигнутая за счет их ускорения на начальном участке, пропорциональна квадрату скорости струи и обратно пропорциональна массе частиц и будет различаться соответственно их ускорению.

Например, скорость частиц AlaOa в 3-3,5 раз превышает скорость частиц вольфрама и в 2 раза частиц бронзы. Под действием гравитационных сил в процессе полета частицы изменяют свою траекторию и оседают в диффузоре 6. Частицы, имеющие большую плотность, на более тяжелые оседают ближе к устью диффузора 6, а с меньшей плотностью - в

дальних зонах, где и размещают бункеры для сбора дисперсного материала.

В самом ближнем бункере, расположенном на границе начального и основного участка струи, концентрируются тяжелые и крупные частицы или их сгустки. Последующие бункеры располагают снизу диффузора вдоль его оси на удалении

L TVH -К Dp/Эр,

где т- время отклонения траектории частиц от оси диффузора до его нижней стенки;

VH - скорость газа на выходе из сопла;

К - эмпирический коэффициент, зависящий от плотности газа;

Dp,/9p - диаметр и плотность частиц.

Скорость газовой струи VH задают по расходу газа с помощью дросселя 8 на штуцере 7.

В связи с тем, что при подготовке к напылению частицы порошков за счет про сеивания имеют одинаковый диаметр с разбросом 15-20%, влияние диаметра частиц на их скорость незначительное и различие в их скорости и траектории зависит от плотности рр . Аналогично этому наблюдается при проволочном напылении, при котором однообразие дисперсности частиц обеспечивается диаметром распыляемой проволоки и рабочим режимом распылителя. Т.е. величина ускорения а, следовательно, и скорость частиц зависит от их плотности р$ ), что обеспечивает их разделение по виду материала и последующей утилизации. По мере заполнения бункеров 9-11 порошок собирают и возвращают для нанесения покрытий или утилизируют. Размещение отражательной решетки 3 над сборником 2 и на его середине обеспечивает сбор холодного порошка с периферийных зон потока напыляемых частиц, а также частиц, истекающих из распылителя при отладке процесса напыления. На выходе из насадка б предусмотрено размещение дополнительной решетки 12, позволяющей отражение пылевидных отходов и мусора и свободный выход газа из насадка в полость камеры.

Расстояние решетки от соплового наконечника распылителя, выбранные экспериментально, не менее 4-х дистанций напыления, гарантирует достаточное ох-

лаждение распыленных и отраженных частиц порошка во избежание их спекания и налипания на решетке. Увеличение этого расстояния ограничивается конструктивны5 ми особенностями и способом распыления. Количество собранных отходов дисперсного материала напыления зависит от диаметра пятна напыления и геометрии детали. Так для деталей вращения у которых отно10 шение ее диаметра к диаметру пятна напыления меньше единицы, отходы составляют 45-60%, а при соотношении диаметров больше единицы - 20-30%.

Возврат непрореагировавшего порош15 ка для повторного напыления с низким содержанием смеси не снижает качества покрытий и позволяет снизить расход напыляемого материала и соответственно стоимость технологического процесса при 20 плазменном напылении до 60%, при газопламенном до 40%.

Формула изобретения

1.Камера для газотермического напыле- 25 ния покрытий, содержащая корпус, сообщенный с вытяжной вентиляцией, размещенные в нем приспособления для крепления обрабатываемой детали и распылителя, механизм для их относительного перемещения, ре30 шетку и сужающийся к низу сборник дисперсного материала, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения утилизации и повторного использования непрореагировавшего дисперсного материала при напы35 лении многослойных или композитных покрытий, камера снабжена сообщающимся с полостью камеры насадком, выполненным в виде диффузора, связанным с источником сжатого газа и расположенным

40 в горизонтальной плоскости под сборником дисперсного материала, при этом полость диффузора сообщена с одной стороны с днищем сборника, а с другой - с дополнительно введенными, последовательно рас45 положенными вдоль оси диффузора бункерами.

2.Камера по п. 1,отличающаяся тем, что решетка установлена поперек оси распылителя и размещена от его сопла на

50 расстоянии 4-6 дистанций напыления.

h .

Использование, изобретение относится к оборудованию для напыления защитных и износостойких покрытий и может быть использовано в области машиностроения для обеспечения утилизации и повторного использования непрореагировавшего дисперсного материала при напылении композитных или многослойных покрытий Сущность изобретения: камера снабжена сообщающимся с полостью камеры насадком, выполненным в виде диффузора, связанным с источником сжатого газа и расположенным в горизонтальной плоскости под сборником дисперсного материала При этом полость диффузора сообщена с одной стороны с днищем сборника, а с другой-с дополнительно введенными последовательно расположенными вдоль оси диффузора бункерами. Кроме того, решетка установлена поперек оси распылителем и размещена от его сопла на расстоянии 4-6 дистанции напыления 1 з.п ф-лы 1 ил.