Устройство для прецизионного напыления детонационных покрытий Советский патент 1983 года по МПК G01P5/18 B05B7/20 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕЦИЗИОННОГО НАПЫЛЕНИЯ ДЕТОНАЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ

Изобретение относится к технике нанесения покрытий и может быть использовано, в частности, для оптимитизащга технологических процессов и повышения качества йанесения -износостойких покрытий, а также при разработке теоснолот ий получения новых, высококачественных покрытий. Качество детонационных покрытий в значительной степени определяется окоростными и энергетическими характерист ками частиц напыляемого порошка.. Скорости частиц и их распределения зависят от конструктивных особенностей, режимов напыления детонационной установки и физико-химических свойств материалов. В связи с этим целесообраз но производить предварительную оценку скоростных и энергетических характерис тик и в процессе напыления производить селекцию напыляемых частиц, имекших наибольшую температуру и оптимальную скорость, для формирования покрытий. Известно устройствр для нанесения детонационных покрытий, содержащее детонационную установку с системой зажигания и клапанами 1 . Однако указанное устройство не позволяет производить такую селекцию, что существенно сказывается на качестве получаемых покрытий и не позволяет осуществлять его контроль. Известно устройство для определения скоростей частиц, содержащее быстроходный диск, имекипий две ступени: наружную с равномерно расположенными по окружности отверстиями и внутреннюю. Перед диском на определенном расстоянии помещен ствол детонационной установки. Между диском и стволом размещен экран с отверстием, обеспечивакшим определение скорости частиц в нужной части поперечного сечения ствола 2 . К недостаткам устройства следует отнести, во-первых, невозможность получения распределений потока частиц по

скоростям и качественных многослойных покрытий при напылении в промъплленных условиях ввиду отсутствия в уЬтройстве синхронизации для обеспечения совпадения картин напыления на дисках при многократном повторении процесса, во-вторых, низкую разрешающую способность устройства ввиду того, что определение скорости частиц осуществляется по результатам одного детонационного цикла.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее детонационную установку, блок зажигания, источник питания исполнительные-элементы, вьшолненные в виде электромагнитных клапанов, соединенных с блоком управления клапанами, блок синхронизации дисковый анализатор, связанный с приводом ,и измеритель частоты вращения f 3 j .

Однако в известном устройстве доза порощка при загрузке его в ствол не нормируется и ее местоположение в стволе детонационной установки не определено, характеристики устройства предполагают его работу только в одном фиксированном режиме ручного управления и не позволяют его использовать в реальных условиях многократного напыления, не предусмотрена возможность управления моментом зажигания газовой смеси относительно момента поступления сигнала с датчика, т. е. невозможно автоматизировать процесс детонационного напыления качественнь1х покрытий.

Цель изобретения - повьппение качества нанесения покрытий.

Указанная цель достигается тем, что оно снабжено управляющей системой, включающей блок автоматического запуска, блок одиночного запуска, блок непрерывного инициирования разрядов, программный блок и две схемы задержки, при этом выходы дискового анализатора соединены со входом измерителя частоты вращения диска и с первым входом блока синхронизации, выход которого, а также выходь блоков автоматического запуска, одиночного запуска и непрерывного инициирования разрядов подключены ко Входам программного бяока, первый выход которого связан со вторым входом блока синхронизации, а второй - со входом первой схемы задержки, один выход которой соединен со входом блока управления клапанами, дополнительный выход которого подключен ко второму входу первой схемы задержки, другой выход

которой соединен со входом второй схемы задержки, выход которой соединен со входом блока зажигания.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - диск с прорезь

Устройство содержит блоки функционаного назначения, задающие режимы работ детонационной установки, и блоки -управлния и контроля за работой устройства.

Блоки функционального назначения содержат детонационную установку 1; дисковый анализатор, включающий диск 2, снабженный электроприводом 3, и фотоэлектрический датчик 4 положения диска 2 по отнощению к срезу ствола детонационной установки 1 и кон роля частоты вращения диска 2 вокруг своей оси; датчик имеет возможность перемещаться вдоль окружности диска 2; блок 5 синхронизации частоты вращения и положения диска 2 по отнощению § срезу ствола с частотой зажигания горючей смеси в детонационной установке 1, функционально включакнцей в себя узел формирования конечного числа синхронизирующих импульсов (пачек). 1

Блок 5 сихронизации вьтолнен в виде совокупности транзисторного импульсного усилителя, формирователя прямоу- гольных импульсов и емкостной схемы выделения конечного числа импульсов; блок 6 автоматического запуска для задания частоты и числа циклов детонации, задающий скорострельность детонационной установки при многократном синхронизированном напылении в автоматическом режиме. Блок 6 автоматического запуска вьтолнен в виде несимметричного транзисторного мультивибратора с раздельньп га выходами и плавной регулировкой частоты и скважности генерируемых импульсов с помощью RC-цепочек; блок 7 одиночного запуска, обеспечивагаций синхронную работу устройства в одиночном режиме по разовой команде оператора. Блок 8 непрерывного инициирования разряда на схему зажигания вьшолнен в виде симметричного транзисторного мультивибратора. Блоки управления вклю« чают в себя программный блок 9, обеспечивакяций выбор любого режима работы устройства, две схемы Ю-задоржки клапанов и разрядов, первая из которыхслужит для задания и регулирования времени включения и выключения электромагнитных клапанов 11 подачи порощковых материалов, вторая схема Ю служит для регулирования сдвига во времени момента инициирования разряда блоком 12 зажигания по отношекию к моменту прихода синхронизирующего импульса с датчика 4 положения диска 2. Схемы 10 задержки вьтолнены в виде транзисторных одновибраторов с коллекторно-базовыми связями и плавной регулировкой времени с помощью Д С-цепочек. Блок 12 зажигания предназначен для генерации вьюоковольтных импульсов на свечу 13 зажигания газовой смеси, блок 14 - управления электромагнитными кпапанакга подачи газов и порошковы материалов в ствол детонационной установки. Блок 14 управления работой клапанов и блок 12 зажигания, выполнены .по схемам тиристорного управления с е костным накоплением энергии и индика цией процесса. Кроме того, устройство содержит измеритель 15 частоты (угловой скорости вращения диска 2 анализатора и.ч11сла детонационньк циклов; источник 16 стабилизированного питания; прорезь 17 во вращающемся диске, предназначе ную для пропускания только качественной части газопорошкового потока; напыляемую деталь 18. Устройство работает следующим образом. спомощью электропривода 3 диск 2 разгоняется до известной угловой скорости (частоты), например 100 Гц, регистрируемой измерителем 15 частснт)ы с помощью фотоэлектрического датчика 4. Импульсы с фотоэлектрического дат- чика 4 с частотой, соответствукнцей частоте, вращения диска 2 анализатора, поступают на ЕЖОД блока 5 синхронизации. С помощью программного блока 9 устройство настраивается таким образом, чтобы команда на инициирование взрьта с блока 12 зажигашш подавалась только после поступления на вход блока 5 синхронизации импульсного сигг нала с датчика 4 и соответствукшего преобразования этого сигнала в схемах управления (схемы 10 и блок 14). В ствол детонационной установки 1 с помощью блока 14 управления работо клапанов подается смесь горючих газов, например ацетилена и кислорода. Одновременно с блока 6 автомагического запуска или с блока 7 одиночного за пуска (в зависимости от режима работы выбранного с помощью программного блока 9) подается команда на узел фо мирования конечного числа импульсов (пачек), функционально входящий в блок 5 синхронизации. Импульсный фотоэлектрический сигнал с датчика 4, вырабатываемый при каждом обороте диска 2, усиливается и формируется в блоке 5 синхронизации, но на схемы 10 и блоки 11 - 14 управления пропускается с помощью узла формирования конечного числа импульсов (пачек) только в нужный момент, когда под срезом ствЪла детонационной установки 1 находится прорезь 17 в диске 2. При работе в одиночном режиме это достигается подачей оператором команды с помощью кнопки в блоке 7 одиночного запуска. При работе в автоматическом (многократном) или непрерывном режимах это достигается подачей сигналов (посредством включения блока 6 автоматического запуска или блока, 8 непрерывного инициирования) с помощью программного блока 9. Временные характеристики определякггся блоком 6 автоматического с плавной регулировкой времени цикла при работе в автоматическом режиме или блоком 8 непрерьганого инициирования разряда при работе в режиме непрерывного зажигания горючей смеси, например, со стороны выходного среза ствола при постоянном его заполнении газами. Осуществление с помощью программного блока 9 двухсторонней связи между блоком S синхронизации и блоком 6 автоматического запуска обеспечивает пропускание первого (после подачи команды) синхронизирующего импульса с датчика 4 положения диска. i. Синхронизирукший преофазованный сигнал с выходов функциональных блоков 5 (или 6, или 7, или 8) через блок 9 поступает на вход блоков управления: .схемы 10 задержю клапана, задающей временные диапазоны срабатывания vi отключения электромагнитных клапанов 11 ввода порошка в ствол и. блока 14 управления клапанами. Блок 14 управле)ния клапанами, в свою очередь, открывает электромагнитный клапан 11 подачи порошка в ствол детонационной установки 1, и доза напыляемого порошка с помощью потока транспортирующего газа подается в ствол детонационной установки 1. После закрывания электромагнитного клапана 11 подается синхронизированная команда на инициирование залсигашш горючей смеси свечей 13с помощью блока 12 зажигания. В стволе детонационной установки 1 развивается газовая детонация с последующим напылением порошка продуктами детонации на поверхность детали 18 только через прорезь 17 во вращакяцем ся диске 2. На поверхности диска 2 в процессе многократного напыления образуется временная развертка, по которой в процессе дальнейшего анализа определяют CKopocTiiDoie распределения частиц. Предлагаемое устройство позволяет не только определять скоростные характеристики частип, но и автоматически управлять процессом качественного многократного, т.е. промьппленного детонационного напыления. Это достигается тем, что вращающийся диск 2 с прорезью 17 в случае многократного напыления вьтолняет роль своеобразной маск и работает следующим образом. Под прорезью 17 устанавливается обрабатываемая деталь 18. Устройство управления- (фиг. 1) Выводится на технологический режим, который заранее определен с помощью временных развёрток на диске 2. С помощью блока 5 синхрониз ции осуществляется многократное, посло ное напыление порощка на поверхность детали 18 только через прорезь 17 во вращающемся диске 2. Таким образом, в каждый момент времени на деталь 18 направляется из ствола детонационной установки 1 только заранее определенная с помощью разверток часть газопорошкового патока состоящая из высокоскоростных и высокотемпературных частиц, способных сформировать на поверхности обрабатыв мой детали 18 качественное, прецизион ное покрытие с оптимальными технологическими и эксплуатационными свойствами. Некачественные области газопорошко вого потока (с малой Температурой и недостаточной скоростью) в этом случае отсекаются вращающимся диском 2 и оседают на его поверхности, не попадая на деталь 18. Использование перемещения фотоэлектрического датчика 4 вдоль окружности диска 2 дает возможность производить послойное напыление различными частями газоторошковоро по тока, используя заранее полученные с помощью рассматриваемого устройства контрольные скоростные распределения частиц (развертки). Предлагаемое устройство позволяет йолучать временные развертки детонационных покрытий, образованных сериями из 5-5ОО и более циклов детонации; следующих друг за другом с плавно регулируемой частотой в диапозоне 0,1 10 и более циклов в секунду. При каждом последующем цикле части шы порошка с одними и теми же оптимальными скоростями и энергетическими характеристиками попадают в заведомо известную и строго определенную область поверхности вращающегося диска (в прорезь), накладываются друг на друга вследствие наличия синхронизации положения диска с моментом зажигания горючей смеси и образуют качественные прецизионные покрытия на поверхности обрабатываемых деталей или узлов. Формула изобре-тения Устройство для прецизионного напыления детонационных покрытий, содержащее детонационную установку, блок зажигания, источник питания, исполнительные элементы, выполненные в виде электромагнитных клапанов, соединенных с блоком управления клапанами, блок синхронизации, дисковый анализатор, связанный с приводом, и изме .ритель частоты вращения диска, о т л и чающееся тем, что, с шлью повы-( - шения качества покрытий, оно снабжено управлякяцей системой, включающей блок автоматического запуска, блок одиночного запуска, блок непрерывного инициирования разрядов, программный блок и две схемы задержки, при этом выходы дискового анализатора соединены с входом измерителя частоты вращения диска и с первым входом блока синхронизации, выход которого, а также выходы блоков автоматического запуска, одиночного запуска и непрерывного инициирования разрядов подключены к входам программного блока, первый выход которого связан с вторым входом блока синхронизации, а второй - с входом первой схемы задержки, один выход которой соединен с входом блока управления клапанами, дополнительный выход которого подключен к второму входу первой схемы задержки, другой выход которой соединен |С входом второй схемы задержки, выход

g993128lO

.которой соединен с входом блока зажита-2. Шоршоров М. X. и др. Физико-химиния.ческие основы детонадионно-газового

Источники информации, -с. 55-57.

принятые во внимание при экспертизе5 3. Авторское свидетельство СССР

кл. 239-79, 1975.(прототип).

нйпыленйя покрьггий. М., , 1978

А

е

/

/V

г

/J

«Va

п

с

«

Ж

18

(pus.Z