Установка для детонационного нанесения покрытий Советский патент 1986 года по МПК C23C4/12 B05B7/20 B05B17/00 

15 Изобретение относится к области нанесения покрытий распылением материала покрытия продуктами сгорания и может быть использовано для нанесения неорганических покрытий на любые металлы, сплавы и неметаллы, В качестве материалов для покрытий могут быть использованы металлы, металлокерамические твердые сплавы, тугоплавкие соединения, керметы и ряд комплексных современных материалов. Известна установка, использующая явление детонации в газах для нанемения тугоплавких, износостойких, коррозионно- и жаростойких покрытий на металлы и неметаллы, содержащая рабочую камеру, вьшолненную в виде закрытого с одной стороны цилиндрического калиброванного ствола со свечой зажигания, причем отношение длины ствола к диаметру имеет параметры, достаточные для возбуждения и распространения в нем детонационной волны, устройство для дозированной подачи в эту камеру напыляемого материала и смесительную камеру, в которой перемешиваются компоненты взрывчатой смеси. Смесительная камера имеет клапаны для подачи компонентов взрывчатой смеси, горючего газа (ацетилена) и окислителя (кислорода), и клапан для подачи продувочного газа (азота) Все клапаны управляются от электронного блока управления. Опыт работы известной установки показал, что особое внимание для повышения надежности и четкости работы всех элементов и узлов необходимо уделять мерам и средствам, обеспечивающим стационарное циклическое зажи гание взрывчатой смеси. Это является одним из основных факторов, влияющих на однородность и качество покрытий. Обычно считают, что наличие обыкновенной автомобильной свечи, установленной непосредственно в рабочей камере, аналогично тому, как это кон структивно вьтолнено в двигателе внутреннего сгорания, достаточно надежно и гарантирует безотказную рабо ту. Однако, как было установлено экспериментально в процессе подрыва смеси, образовавшаяся детонационная волна имеет специфические особенности и представляет собой сложный комп .лекс, состоящий из зоны горения, ударной волны и ретонационных (обрат ных) волн. Причем ретонационные волны в силу специфики процесса расространяются противоположно основному потоку газов. Здесь необходимо. учесть и тот факт, что после подрыва смеси в рабочей камере возникает разрежение, за счет чего происходит частичный подсос порошка к закрытому концу ствола. Таким образом ретонационные (обратные) волны и естественное разрежение увлекают к закрытому концу ствола рабочей камеры частицы напыляемого порошка, которые, попадая в межэлектродное пространство свечи зажигания, могут привести к преждевременному и нежелательному выходу ее из строя. Кроме того, это явление и такое конструктивное исполнение весьма отрицательно отражается на качестве получаемых покрытий. Бьши предприняты попытки устранить этот эффект путем установления высоковольтных электродов в противоположных стенках ствола рабочей камеры, однако при этом значительно возрастают габариты камеры сгорания и что самое важное увеличивается мощность источника высокого напряжения. Наряду с установкой высоковольтных электродов были использованы способы зажигания смеси с помощью высокоскоростных ударных волн. Однако для такой системы необходим генератор ударных волн большой мощности и поэтому этот способ не является экономически целесообразным. Целью изобретения является создание такой установки для детонационного нанесения покрытий, которая обеспечивала бы стационарное циклическое зажигание взрывчатой смеси и гарантировала высокую надежность и четкость работы всех узлов, а также обеспечивала получение однородных и качественных покрытий. Это достигается тем, что установка снабжена форкамерой, образующей со стенкой рабочей камеры форкамерную полость, соединяющуюся с рабочей камерой посредством сквозных отверстий, выполненных в станках рабочей камеры, при этом свеча зажигания установлена в форкамерной полости. Это позволяет при относительно небольших размерах разделить рабочую камеру и создать предварительное факельное зажигание, а также предохранить электроды свечи от попадания на них

35

порошка напыляемого материала и тем самым обеспечить высокую надежность и четкость работы установки и, как результат, получение однородных покрытий с высокими эксплуатационньЕми свойствами.

Целесообразно, чтобы сквозные крлиброванные отверстия были вьтолнены радиально и были направлены под одним углом к оси рабочей камеры. Это позволяет создать равномерное зажигание взрывчатой смеси по всему профилю сечения ствола рабочей камеры, что является основным фактором для возникновения и распространения стационарной детонационной волны и способствует гащению обратных (ретонационных) волн.

На фиг.1 изображена предлагаемая установка, общий вид; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Установка содержит рабочую камеру 1 в виде удлиненного закрытого с одного конца калиброванного ствола определенной длины и диаметра, достаточных для возбуждения и распространения в нем детонационных волн. Посредством предохранительной трубки 2 рабочая камера соединяется с обратным клапаном 3 и со смесительной камерой 4. Для дозированной подачи порошка материала покрытия в торце рабочей камеры установлено дозирующее устройство 5, соединенное с ней посредством патрубка 6.

Рабочая камера 1 представляет собой корпус, на котором установлена кольцевая форкамера 7, образующая со стенкой 8 рабочей камеры форкамерную полость 9, в которой установлена иск ровая свеча зажигания 10. Форкамерная полость 9 сообщается посредством подводящего канала 11 с источником взрывчатой смеси, а посредством сквозных калиброванных отверстий 12, выполненных в стенке 8, сообщается непосредственно с рабочей полостью 13 камеры 1. Сквозные калиброванные отверстия 12 размещены радиально (см. фиг.2) и направлены под одним углом к оси рабочей камеры, обеспечивающим равномерное факельное зажигание по всему профилю сечения ствола рабочей камеры 1.

Смесительная камера 4 посредством электромагнитных клапанов 14, 15 и 16, фильтра 17 и подводящих трубопроводов 18, 19 и 20 сообщается с источником (не показан) одного из компо774

нентов взрывчатой смеси, В данной утановке клапан 14 сообщается с истоником окислителя (кислорода), клапа 15 - с источником нейтрального газа (азота), а через клапан 16 подается горючее (ацетилен).

Кроме указанных исполнительных органов, установка содержит генератор 21 импульсов высокого,напряжения который посылает сигнал на искровую свечу .зажигания 10 для зажигания взрывчатой смеси.

Работа установки для детонационного нанесения покрытий на металлы и неметаллы заключается в следующем.

Блок управления 22 в соответствии с заданной циклограммой управления выдает строго кодированные импульсы (направление которых показано на фиг.1 стрелками) на управляющие электромагнитные клапаны 14, 15 и 16 Блок управления выдает также сигнал на генератор импульсов 21 высокого напряжения, который посыпает сигнал на искровую свечу 10 для зажигания взрывчатой смеси в рабочей камере 1. В начальный момент по команде с блока управления 22 открываются электромагнитные клапаны 14, 15 и 16 (окгслителя, нейтрального газа и горючего), причем клапан 15 нейтрального газа может находиться в двух положениях Открыто или Закрыто в зависимости от того, какая необходима в процентном соотношении компонентов взрывчатая смесь.

С помощью клапана 15 путем добавки к взрывчатой смеси различных доз нейтрального газа можно регулировать в широких пределах температуру, давление и скорость детонационной волны и тем самым быстро подбирать необходимый режим работы установки для различных материалов покрытий.

При открытии электромагнитных клапанов 14,15 и 16 окислитель, нейтральный газ и горючее поступают в смесительную камеру 4, где они перемешиваются, образуя однородную взрывчатую смесь, которая, проходя обратный клапан 3, предохранительную трубку 2 по подводящему каналу II, заполняет рабочую камеру 1. Количество напыляемого порошка определяется дозирующим устройством 5.

После заполнения рабочей камеры взрывчатой смесью все клапаны закрываются и блок управления 22 вьщает сигнал на открытие клапана 15 нейтрального газа и на генератор импулбсов 21 высокого напряжения, который в свою очередь посылает сигнал на искровую (1вечу зажигания 10 для подрыва смеси. После того как Нейтральный газ вытеснит остатки взрывчатой

смеси из смесительной камеры 4, смесь подрывается, а по окончании процесса рабочая камера 1 продуваетсй нейтральным газом от того же клапана 15. Затем весь цикл повторяется.

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ДЕТОНАЦИОННОГО НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ, содержащая рабочую камеру в виде ствола со свечой зажигания, смесительную камеру с обратным клапаном, соединенную с источником взрывчатой смеси, и соединенные с рабочей камерой дозирующее устройство и предохранительную трубку, отличающаяся тем, что, с целью повьшения надежности, она снабжена формокамерой, в которой установлена свеча зажигания, при | этом форкамера соединена с рабочей камерой посредством сквозных отверстий, вьшолненных в стенках рабочей камеры.2. Установка по п.!, о т л и - чающаяся тем, что сквозные отверстия вьтолнены радиально и направлены под одним углом к оси рабочей камеры.с S(Лел4^00^ ^

11