Електронно-променевий пристрій для нанесення покриття конденсацією із парової фази

1. Електронно-променевий пристрій (10) для нанесення покриття на вироби (20) конденсацією із парової фази, який включає: покривну камеру (12), що містить покривний матеріал (26), причому покривна камера функціонує в умовах підвищеної температури та субатмосферного тиску, електронно-променеву пушку (30) для проеціювання електронних променів (28) на покривний матеріал (26), розташований в покривній камері (12), причому функція електронно-променевої пушки полягає в розплавленні покривного матеріалу (26) та випарюванні розплавленого покривного матеріалу (26), засоби (22) для підтримання виробу (20) у покрив C2 2 (11) 1 3 71573 4 Передумови створення винаходу випаровування покривного матеріалу та його осаВищі робочі температури для газотурбінних дження на деталь, а максимально допустима родвигунів постійно досліджуються для збільшення боча температура взагалі встановлюється для їх продуктивності. Однак, по мірі збільшення робоуникнення пошкодження мікроструктури виробу. чих температур термін дії деталей двигуна, що Протягом всього процессу осадження температура працюють в умовах високої температури, теж пов покривній камері продовжує рости за рахунок винен відповідно збільшуватись. В той час, як були наявності електронного проміню та утворення досягнуті значні переваги при застосуванні жаророзплавленого покривного матеріалу. В результаті міцних сплавів на основі заліза, нікелю та кобальпроцеси ЕПНПКПФ часто починають виконувати ту, окремо жароміцні здібності цих сплавів часто при мінімально визначеній температурі та закінчунеадекватні для деталей, визначено розташовають, коли температура покривної камери приблизних в газотурбінному двигуні, наприклад такому но буде максимальною, з моменту досягнення якої двигуні , як камера згоряння та форсажна камера. покривна камера охолоджують та очищують для Спільним рішенням є виконання теплової ізоляції зняття покривного матеріалу, що осадився на внутаких деталей для мінімізації їх робочих температрішні стінки покривної камери. Сучасні пристрої тур. З цією метою широке застосування знайшли ЕПНПКПФ дозволяють вилучити покриті деталі із теплоізоляційні покриття (ТІП), нанесені на зовніпокривної камери та замінити попередньо нагрітишні поверхні деталей, що працюють при високих ми непокритими деталями, не зупиняючи пристрій температурах. з метою створення безперервного режиму роботи. Для ефективності теплоізоляційні покриття Безперервний режим роботи пристрою на протязі (ТІП) повинні мати низьку теплопровідність та легцього часу можна визначити терміном "кампанія" із ко приставати до поверхні деталей. Застосовуютьбільшою кількістю деталей, належно вкритих прося різні керамічні матеріали як ТІП, зокрема, диоктягом кампанії, що відповідає підвищеній продуксид цирконія (ΖrO2), що стабілізується окисом тивності та економічній ефективності. іттрія (Y2О3), магнезією (MgO) або іншими окисаВиходячи із викладеного вище, зрозуміло, що ми. Такі спеціальні матеріали широко застосовуіснує потреба збільшити кількість деталей, що поються в цій галузі техніки, оскільки вони легко осакриваються протягом однієї кампанії, знизити час, джуються при нанесенні покриття плазменим необхідний для введення та вилучення деталей із напиленням або конденсацією парової фази. Припокривної камери, та знизити час, необхідний для кладом останньої є електронно-променеве нанепроведення технічного обслуговування в пристрої сення покриття конденсацією парової фази між кампаніями. Однак, обмежені можливості про(ЕПНПКПФ), при якому виробляється теплоізолятотипу цього винаходу часто призводять до відноційне покриття, що має стовбурну зернисту струксно вузького діапазону прийнятних температур туру, підоснова якої має можливість розширювапокриття, складності переміщення занадто гарячих тись, не викликаючи при цьому пошкоджуючих деталей до покривної камери та із неї і також трустресів, що призводять до скалювання, і цим підднощів у процесі виконання технічного обслуговувищують допустимий рівень деформації. Приливання в сучасних пристроях ЕПНПКПФ. Згідно з пання ТІП до деталі часто в подальшому зміцнюцим для удосконалення пристроїв ЕПНПКПФ та ється наявністю металевого з'єднувального способів їх застосування постійно шукають нових покриття, такого як дифузійний алюміній або стійосаджувальних покриттів, зокрема керамічних, кий до окислення сплав, такий як McrAl Y, де Μ це таких як ТВС. залізо, кобальт та/або нікель. Сутність винаходу Способи виробництва ТІП шляхом ЕПНПКПФ Цей винахід спрямовано на створення електвзагалі включають попереднє нагрівання деталі до ронно-променевого пристрою для нанесення поприйнятної температури для нанесення покриття криття конденсацією парової фази (ЕПНПКПФ) та та потім занурення деталі в нагріту покривальну способу використання цього пристрою для нанекамеру, в якій підтримується тиск приблизно з сення покриття (наприклад, керамічного теплоізо0,005мбар. Вищих тисків уникають тому, що керуляційного покриття) на виріб. Пристрої ЕПНПКПФ вання електронним променем є важким при тисках згідно з цим винаходом взагалі включають покриввище приблизно 0,005м бар, при цьому помічаєтьну камеру, що функціонує в умовах підвищених ся хаотичний процес при тиску в покривній камері температур (наприклад, принаймні 800°С) та субвище 0,01мбар. Крім того, вважають, що термін дії атмосферного тиску ( наприклад, в діапазоні від нитки накалювання електронно-променевої пушки 10-3 до5х10-2мбар). Електронно- променева пушка буде знижено або пушку буде забруднено при тисвикористовується для проекції електронного проку вище 0,005мбар. Деталь тримають поблизу із меня в покривну камеру та на покривний матеріал, злитком покривного керамічного матеріалу (наприрозташований усередині камери. Функція електроклад, окисом цирконію, стабілізованим оксидом нно-променевої пушки полягає в розплавленні та ітрію) та електронний промінь проектують на зливипаровуванні покривного матеріалу. Крім того, в ток таким чином, щоб розплавити поверхню злитка пристрій вмонтовано пристосування для підтримки та виробити конденсат покривного матеріалу для виробу у середині покривної камери таким чином, осадження на деталь. щоб пари покривного матеріалу могли осаджуваДіапазон температур, в межах якого способи тися на виріб. ЕПНПКПФ можна здійснювати, частково залежить Згідно з цим винаходом продуктивність функвід складу деталей та покривного матеріалу. Мініціонування пристрою ЕПНПКПФ можна підвищити мально допустима робоча температура взагалі включенням або адаптацією однієї або декількох встановлюється для забезпечення відповідного його властивостей та/або модифікацією способу 5 71573 6 його дії. Згідно із одним об'єктом винахід спрямоякий використовують для осадження покривного вано на регулювання робочої температури завдяматеріалу згідно із цим винаходом. ки наявності рефлекторів випромінення, що моНа Фіг.3, 4 та 5 зображено поперечні перерізи жуть пересуватися усередині покривної камери по лінії 3-3 Фіг.1 та пересувну платформу, яку задля збільшення або зменшення відбивального стосовують згідно з одним об'єктом винаходу. На нагрівання виробів від розплавленого покривного Фіг.6 та 7 більш детально, відповідно, зображено матеріалу протягом покривальної кампанії. Регувид спереду та зверху поперечного перерізу перелювання робочого тиску також є об'єктом даного важних внутрішніх деталей покривної камери привинаходу, причому як відомо з практики за патентстрою за Фіг.1 та 2. ною заявкою США Реєстраційний №09/108,201, На Фіг.8 ти 9 порівняно форми спрямовуючи х Rigney et al. ( передана тому ж уповноваженому отворів електронно-променевої пушки згідно із агенту, що й даний винахід), робочий тиск може прототипом та даним винаходом. бути більше 0,010мбар при мінімальному впливі На Фіг.10 показано поперечний переріз тиглю, або його відсутності на функціонування та надійв якому розміщується злиток покривного матеріаність електронно-променевої пушки та при мінімалу, а електронний промінь проектується на поверльних відхиленнях значень робочого тиску. Ме хахні тигля та злиток згідно із переважним виконаннічні та технологічні вдосконалення, спрямовані на ням цього винаходу. виконання цього об'єкту винаходу, включають моНа Фіг.11 зображено тигель фігури 10 в плані дифікації електронно-променевої пушки, покривної та переважні форми електронного променю на камери та способу спрямування та вилучення газів тигель та злиток. із пристрою. Крім того, перевагою цього винаходу На Фіг.12 зображено переважне розподілення є наявність форми електронного променя на поінтенсивності форми електронного променя крізь кривному матеріалі. Згідно із іншим переважним поверхню злитка та тиглю, показаних на Фіг.10 та об'єктом винаходу для підтримки покривного ма11, відповідно. На Фіг.13 зображено переважне теріалу в покривній камері застосовується тигель, поле індикації для спостереження за процессом який переважно включає принаймні дві деталі, усередині покривної камери пристрою, зображеноодна із яких оточує та утримує розплавлений пого на Фіг.1 та 2. На Фіг.14 зображено пульт керукривний матеріал, а друга прикріплюється до первання для моніторингу та керування робочим прошої деталі та оточує нерозплавлену частину поцесом пристрою, показаного на Фіг.1 та 2. кривного матеріалу. Обидві деталі утворюють між Детальний опис винаходу собою кільцевий канал, що щільно примикає до Пристрій 10 ЕПНПКПФ згідно із цим винахоутворення розплавленого покривного матеріалу дом зображено в загальному вигляді на Фіг.1 та 2 , таким чином, щоб можна було досягти ефективноа різні його деталі та відзнаки на Фіг.3-14. Пристрій го охолодження тиглю, зменшуючи швидкість під10 зокрема добре прилаштовано для осадження вищення робочої температури усередині покривкерамічного теплоізоляційного покриття на метаної камери. леву деталь, призначену для експлуатації в неІнший об'єкт винаходу спрямовано на обертосприйнятному термальному середовищі. Відомі вий магазин, що підтримує блок злитків покривноприклади таких деталей містять сопла та лопаті го матеріалу під покривною камерою. Магазин інтурбін високого та низького тиску, кожухи, деталі дексується таким чином, щоб кожний блок із камери згоряння, агрегати форсажної камери газоодного або більше злитків співпадав з апертурою турбінних двигунів. Незалежно від того, що удо(56) покривної камери (12) для послідовної подачі сконалення, досягнуті цим винаходом, будуть назлитків у покривну камеру без переривання продані описом процесу осадження керамічного цессу осадження покривного матеріалу. покриття на такого роду деталі, цей винахід можна Згідно із іншим переважним об'єктом винаходу застосовувати також для різних покривних матеріпристрій включає поле індикації для спостереженалів та деталей, що покриваються ними. ня за розплавленим покривним матеріалом усереЗ метою ілюстрації цього винаходу пристрій 10 дині покривної камери. Для можливості фіксації ЕПНПКПФ, показаний на Фіг.1 та 2, містить покризанадто високих робочих температур усередині вну камеру 12, пару камер попереднього нагріванпокривної камери поле індикації виконано рідинноня 14 та дві пари завантажувальних камер 16 та охолоджувальним та має стробоскопічний бара18, розташованих так, що пристрій 10 має симетбан з високою швидкістю обертання та ущільнюричну конфігурацію. Передні завантажувальні кавання магнітними частками для забезпечення вимери 16 розташовані на одній лінії із їх відповідсокотемпературного вакуумного ущільнення ними камерами 14 попереднього нагрівання, стробоскопічного барабана. В іншому об'єкті цього причому деталі 20, початково завантажені на гравинаходу поле індикації забезпечує стереоскопічбельний механізм 22 в лівій завантажувальній каний огляд покривної камери, який можуть одночамері 16, пересуваються в ліву камеру 14 попересно здійснювати один або більше операторів, заднього нагрівання та, як показано на Фіг.1, в тримуючи стереоскопічне бачення. покривну камеру 12. При симетричній конфігурації Інші об'єкти та переваги цього винаходу бупристрою 10, в той час як деталі 20, завантажені дуть краще визначені в наступному детальному через передню ліву завантажувальну камеру 16, описі. покриваються в покривній камері 12, друга партія Короткий опис фігур деталей у передній правій завантажувальній каНа Фіг.1 та 2 зображені відповідно план та вид мері 16 можуть попередньо нагріватись у правій спереду електронно-променевого пристрою для камері попереднього нагрівання 14, третя партія нанесення покриття конденсацією із парової фази, деталей може завантажуватись у задню ліву зава 7 71573 8 нтажувальну камеру 18, а четверта партія деталей яка показана повернутою в робочу позицію на може бути вивантажена із правої задньої завантаФіг.5. В цій позиції робоча платформа 50 легко жувальної камери 18. Отже, чотири стадії процесу проходить усередину покривної камери 12. Покаможна виконувати одночасно за допомогою призано, що платформа 50 з'єднана шарніром 52 з строю 10 ЕПНПКПФ згідно з цим винаходом. основою покривної камери 12, хоча передбачено Згідно з переважним варіантом виконання цьозастосування інших прийнятних конструкцій. Плаго винаходу завантажувальні камери 16 та 18 монтформа 50 може мати конфігурацію, що відрізнятуються до низькопрофільних пересувних платється від показаної на Фіг.3-5, включаючи шарнірформ 24 таким чином, щоб завантажувальні ну сегментну конструкцію, товчкові диски та іншу камери 16 та 18 можна було вибірково вирівняти в запобіжну арматуру. одну лінію з їх камерами 14 попереднього нагріПокривна камера 12, завантажувальні камери вання. Наприклад, при розташуванні передньої 16 та 18 та камери попереднього нагрівання 14 лівої завантажувальної камери 16 на одній лінії із з'єднуються із клапанами (не показані), що ствопередньою лівою камерою 14 попереднього нагрірюють вакуумне ущільнення між цими камерами. вання, щоб дозволити вставити деталі 20 у покриДля максимізації розміру та кількості деталей 20, вну камеру 12, задня ліва завантажувальна камеякі можуть бути завантажені між камерами 12, 14, ра 18 відсувається від лівої камери попереднього 16, 18, клапани переважно мають мінімальний нагрівання 14 так, щоб деталі могли одночасно розмір приблизно 250мм, який значно більший, ніж завантажуватись та вивантажуватись із грабельпопередньо прийнятий із практичних міркувань ного механізму 22 задньої завантажувальної какваліфікованими фахівцями в цій галузі. За рахумери 18. Крім того, кожна платформа 24 переважнок того, що у покривних камерах 12, завантажуно має можливість пересуватись у позицію вальних камерах 16 та 18 та камерах попередньотехнічного обслуговування, в якій жодна із заванго нагрівання 14 повинен створюватись різний тажувальних камер 16 та 18 не вирівнюватиметься рівень вакуумного тиску та в деяких випадках вони в одну лінію із своєю камерою попереднього нагріпересуваються одна відносно другої, як було повання 14 з метою створення доступу усередину яснено вище, клапани повинні мати здатність до завантажувальних камер 16 та 18 та камери 14 численних циклів при відносно високому тиску. попереднього нагрівання для можливості їх очиРозроблені ущільнення, принадні для цієї мети, щення. Платформи 24 переважно підтримуються відомі з рівня техніки і тому не обговорюються депринаймні частково роликопідшипниками 44, вмотально в цьому описі. нтованими в підлогу, хоча передбачено вживання і Посилаючись на Фіг.6 та 7, покриття виконубезліч інших підшипників. Кожна платформа 24 ють в покривній камері 12 шляхом розплавлення має низький профіль узвишшя (виступ над підлота випаровування злитків 26 керамічного матеріагою) не більше приблизно 2,5см із закругленим лу електронними променями 28, виробленими краєм (переважно 30 градусів від горизонталі), які електронно-променевою пушкою 30 і сфокусоваразом практично виключають потенціальне зчепними на злитках 26. Інтенсивне нагрівання керамілення оператора з краєм платформи 24. Стаціочного матеріалу електронними променями 28 винарні об'єкти навколо пристрою 10 переважно розкликає плавлення поверхні кожного злитка 26, ташовують на відстані від країв платформ 24 для утворюючи розплавлений керамічний матеріал, запобігання притискання оператора платформою молекули якого випаровуються, конденсуються та під час зміни її положення. Як альтернативи до осаджуються на поверхнях деталей 20, виробляюпоказаної конфігурації платформи, можна викоричи бажане керамічне покриття , товщина якого стовувати системи пересувних сегментів, які частзалежатиме від тривалості процесу покриття. Хоча ково перекриваються або висуваються. Крім того, на цих фігура х показано два злитки, в межі цього пересувні сегменти можуть ковзати під зафіксовавинаходу входить використання одного або більше ною підвищеною платформою, оточуючи комплект злитків та їх випаровування за будь-який визначеїї деталей. На закінчення окремі камери поперений період часу. днього нагрівання можна встановити для завантаПокривні камери ЕПНПКПФ звичайно мають жувальних камер 16 та 18 таким чином, щоб ці здатність підтримувати рівень вакуум у приблизно обидві камери та їх камери попереднього нагрі0.001мбар (приблизно 1x10-3 Тор) або меньше. В вання були оточені пересувною системою платпрототипі до даного винаходу відкачується максиформ. мально 0,010мбар, а більш типово приблизно Як показано на Фіг.3-5, частина покривної ка0,005мбар, для створення вакууму в покривній мери 12 також переважно має конфігурацію, прикамері протягом процессу покриття; таке обменадну для пересування відносно камери попереження спричинено тим, що більш високий тиск, як днього нагрівання 14 для того, щоб полегшити відомо, викликає хаотичну дію ЕП пушки 30 та роочищення середини камери 12 між покривальними бить проблематичним регулювання електронних кампаніями. Як видно на Фіг.3, покривна камера 12 променів, припускаючи, що в результаті покриття знаходиться у своїй робочій позиції із полем 48 буде другого ґатунку. Крім того, можна з впевненііндикації, описаним більш детально нижче, вмонстю сказати, що термін дії нитки накалювання путованим в передню секцію камери 12. Як показано шки буде знижений або пушка буде забруднена на Фіг.4, передня секція покривної камери 12 (а при її експлуатації із значеннями тиску в покривній також магазин 102 із злитками, зв'язаний із покрикамері вище 0,005мбар. Однак, згідно із патентною вною камерою та описаний нижче) відсунута від заявкою США №09/108,201 Rigney et al., що розрешти деталей цієї камери 12 для можливості глядається одночасно із даною та передана тому проходження пересувної робочої платформи 50, ж самому уповноваженому агенту, як і цей винахід, 9 71573 10 покривна камера 12 переважно експлуатується проблеми стосовно керування електронними пропри більш вищих значеннях тиску, причому неспоменями 28 та захисту ЕП пушок 30 при більш видівано отримується керамічне покриття із покрасоких значеннях тиску, застосованих в цьому вищеними відшаруванням та протиударною стійкіснаході, в процесі покриття були виконані певні тю, а також прискорюється осадження покриття за удосконалення ЕП пушок 30 та покривної камери рахунок більш високої швидкості випаровування 12. Як видно на Фіг.6, гази - кисень та аргон ввозлитків, ніж в прототипі. дять в покривну камеру через вхід 54, розташоваМе ханічним насосом 31 можна відкачати поний біля тиглів 56, що підтримують злитки 26 в кривну камеру 12, завантажувальні камери 16 та покривній камері 12 та утримують в розплавлено18 та камери попереднього нагрівання 14 на попему стані керамічний матеріал, вироблений за доредній вакуум. Криогенний насос 32 відомого типу помогою електронних променів 28. Швидкості пов даній галузі показано на Фіг.1 та 2, який застосотоків кисню та аргону індивідуально регулюють на вується як допоміжний при вакуумуванні покривної основі наміченого робочого тиску та визначеного камери 12 до процесу випаровування. Крім того, парціального тиску кисню. Для зниження випадків на Фіг.1, 3, 4 та 5 показано дифузійний насос 34, коливання тиску в покривній камері час регулювідомий з рівня техніки, але модифікований дровання циклічної реакції цих газів знижується шлясельним клапаном 36 для регулювання робочого хом фізичного розташування розподільчого клапарежиму насосу 34 згідно із цим винаходом. Більш на 58 для газів, який безпосередньо з'єднується із детально, дросельний клапан 36 активується між входом 54 одразу на виході покривної камери 12, відкритою позицією (Фіг.3) та закритою позицією як показано на Фіг.1 та 6. Розташування розподі(Фіг.4 та 5), а також у проміжних позиціях. Перевальчих клапанів 58 так близько до покривної камери ги дросельного клапана 36 реалізуються, коли забезпечує несподіване значне покращення регувакуум в покривній камері 12 підтримується на лювання тиску, знижуючи коливання тиску в подосить високому тиску, що застосовується згідно з кривній камері 12 та знижуючи дислокації фокуса цим винаходом. При необхідності максимальної та позиції електронних променів 28 на злитках 26. продуктивності робочого режиму дифузійного наДля подальшого покращення фокуса та форсосу 34 для вакуум ування покривної камери 12 ми електронного променя ЕП пушки 30 відносно дросельний клапан 36 відкрито, як показано на ізолюють від підвищеного тиску пару покриття в Фіг.3. Для те хнічного забезпечення робочого пропокривній камері 12 за допомогою конденсаційної цесу покривну камеру слід тримати при наміченобленди 52, яка уловлює більшість надлишкового му тиску (наприклад, 0,015мбар), настроюючи керамічного пару , що не осадився на деталі 20. дросельний клапан 36 на пересування в попереБленді 52 надана форма згідно з винаходом для дньо визначену позицію дроселювання на деякій визначення ділянки покриття деталей 20, в межах відстані від повністю закритої позиції, показаної на якої спеціально підтримується підвищений тиск, Фіг.4 та 5. Як показано на Фіг.1, окремі дифузійні бажаний для виконання покриття. Для полегшення насоси 38, подібно оснащені дросельними клапаочищення пристрою між покривальними кампаніянами (не показані), переважно застосовуються для ми бленда 52 переважно оснащена екранами 76 з вакуум ування камер попереднього нагрівання 14, можливістю її зняття та очищення за межами познов по причині того, що бажано підтримувати відкривної камери 12. Переважно екрани 76 утримуносно високий тиск для виконання покриття згідно ються підпружиненими штифтами 78 замість наріз цим винаходом. Механічні насоси 31 переважно зних кріплень для спрощення вилучення екранів включають з'єднання з детектором витоку 33 для 76, якщо вони були вкриті шаром покривного мавиявлення витоку вакууму із системи з використеріалу наприкінці кампанії. Хоча взагалі це усклатанням гелію або іншого газу, який можнабезпечднює процес, конденсаційна бленда повністю вино вводити через витоки в камерах 12, 14, 16, 18 ймається та замінюється іншою блендою 52. або через з'єднане з ними обладнання. Оскільки бленда 52 оточує деталі 20, як видно на Посилаючись знов на Фіг.1 та 2 , завантажуваФіг.6, потрібна апертура 62 для кожного електрольні камери 14 та 16 взагалі мають повздовжню нного променя 28 крізь бленду 52. Для сприяння форму та обладнані завантажувальними дверми здатності утримувати більш високий тиск в межах 40, через які завантажують деталі на грабельний конденсаційної бленди, ніж в решта ділянках помеханізм 22. Крім того, завантажувальні камери 16 кривної камери 12, включаючи ділянки навколо ЕП та 18 обладнують прохідними дверима 42 до припушок 30, апертури 62 переважно мають розміри , водів (схематично показані на Фіг.1 позицією 46), не більше необхідних для того, щоб пропустити які керують функціонуванням грабельного механіелектронні промені 28 крізь бленду 52. З цією мезму 22. Точніше деталі 20, які підтримуються на тою апертури 62 переважно обрізають електрограблях 22, переважно обертаються та/або качанними променями в процесі настроювання приються в покривній камері 12 для сприяння бажастрою 10 ЕПНПКПФ так, щоб кожна апертура 62 ному розподіленню покриття по деталях 20. Промала площину поперечного перерізу, приблизно хідні двері 42 дозволяють оператору пристрою 10 рівну площині поперечному перерізу форми елекшвидко відрегулювати або перенастроїти приводи тронного променя при перетині бленди 52. Для 46 без втручання в робочий процес завантаження подальшої ізоляції ЕП пушок 30 від підвищеного та вивантаження деталей із завантажувальних тиску в межах конденсаційної бленди 52 промені камер 16 та 18. 28 проходять із відповідних пушок 30 крізь камери Посилаючись знов на Фіг.6 та 7, внутрішній 64, утворені між внутрішніми стінками покривної простір покривної камери 12 слід описати більш камери 12 та конденсаційною блендою 52. Передетально. Для того, щоб вирішити вищезгадані важно дифузійний насос 34 має вхід поблизу та 11 71573 12 пневматично з'єднаний із кожною камерою 64. на початку кампанії, в той час як досягнення макЧерез мінімальний розмір апертур 62 підвищений симально допустимої температури покриття (натиск в межах конденсаційної бленди 52 (досягнуприклад, приблизно 1140°С) затримується для тий введенням кисню та аргону через вхід 54) порозтягнення до максимуму тривалості кампанії. ступає в камери 64 на значно зниженій швидкості Крім того, бленда 52 та відбивальна пластина 72 для активізації дифузійного насосу 34 підтримувасприяють створенню більш рівномірної та стійкої ти тиск камер 64 нижче, ніж в межах конденсаційтемператури покриття, і, таким чином, бажаної ної бленди 52. Фіг.6, 8 та 9 ілюструють додатковий стовбурної гранульованої структури керамічного захист ЕП пушок 30 згідно з цим винаходом. Як покриття на деталях 20. Для підтримання бажанозвичайно, ЕП пушки 30 оснащені вакуумним насого відносно високого тиску в межах конденсаційної сом 66, який підтримує значення тиску в межах бленди 52 в той час, коли відбивальна пластина пушок 30 на рівнях приблизно від 8x10-5 до 8x1072 знаходиться в піднятій позиції, показано, що 4 мбар, які значно нижчі, ніж за межами пушок 30, водоохолоджувальний бандаж 75, оточуючий відтобто в межах покривної камери 12 ЕПНПКПФ бивальну пластину 72, послаблює потік газу між згідно з цим винаходом , а також в межах покривконденсаційною блендою 52 та пластиною 72 та них камер ЕПНПКПФ прототипу. Для підтримання цим знижує втрати тиску між блендою 52 та пластаких низьких тисків електронні промені 28 треба тиною 72. пропустити крізь циліндричні отвори 68 до виходу Показані на Фіг.7 маніпулятори 77 простягаіз пушок 30, як показано на Фіг.6. На Фіг.8 зобраються в покривну камеру 12 крізь пропускний отвір жено звичайну конфігурацію таких отворів 168. у стіні камери, через кулькове шарнірне з'єднання. Для можливості настройки умов фокусування проМаніпулятори 77 використовують для допоміменів, наданих позиціями фокусів А, В та С прожного регулювання нагріванням деталей 20, переменів 28, показаних на Фіг.8, отвір 168 має відноссуваючи керамічні або вкриті керамічним матеріано великий діаметр та довжину, наприклад, лом рефлектори 80 (показані як гранульований приблизно 30мм та приблизно 120мм відповідно. матеріал на Фіг.10) в напрямку тиглів 56 або від Недоліком прототипу є зниження захисту тому, що них протягом покривальної кампанії. Точніше, затакий великий отвір 168 змушує ЕП пушки 30 правдяки їх близькому розташуванню до тиглів рефцювати в середовищі підвищеного тиску пристрою лектори 80 знаходяться в умовах дуже високої 10 згідно із цим винаходом. Протягом досліджень, температури протягом процесу покриття і тому що ведуть до цього винаходу, перевірка показала, випромінюють тепло наверх в напрямку деталей що удосконалене керування умовами процесу 20. Кількість тепла, випромінена рефлекторами створює можливість ідентифікувати оптимальну 80, взагалі максимальна при найбільш близькому позицію фокусу променя (точка D на Фіг.9). Потім розташуванні їх до тиглів 56 і може бути знижена була розроблена більш ефективна форма отвору відсуванням рефлекторів 80 від тиглів 56. Рефлек168 згідно з цим винаходом, показаного на Фіг.6 та тори 80 переважно підтримуються на рідинно9, яка, як показано на Фіг.9, має менший діаметр охолоджувальній пластині 81, яка не випромінює та довжину, ніж у прототипі отвір 168 на Фіг.8. Пепомітного тепла на деталі 20. В результаті рефлереважний діаметр та довжина отвору 168 припусктори 80 можна використовувати в з'єднанні із відкається приблизно 15 та 50мм, відповідно, хоча бивальною пластиною 72 для регулювання темпеоптимальні значення цих розмірів можуть змінюратури деталей 20, які покриваються в покривній ватись в залежності від значень тиску та фокусу, камері протягом наступної кампанії. На початку струму відхилень соленоїда та загальної геометрії. циклу рефлектори 80 початково розташовуються Як зазначено вище, конденсаційна бленда 52 біля тиглів 56 для максимізації нагрівання деталей розташована навколо деталей 20 для мінімізації 20, а пізніше відсуваються маніпуляторами від осадження керамічного матеріалу на внутрішні тиглів 56 для зниження кількості випроміненого стінки покривної камери 12. Крім того, згідно із цим тепла. винаходом конденсаційна бленда 52 має визначеДля витримки умов середовища покривної кану конфігурацію для регулювання нагрівання демери частини маніпуляторів 77 в межах покривної талей 20, що необхідно для підтримки відповідної камери 12 переважно виконуються із жароміцного температури деталі протягом покривальної кампасплаву, наприклад, сплаву с нікелевою основою, нії. Точніше бленда 52 оснащена пересувною віднаприклад, Х-15. Замість гранульованого матеріабивальною пластиною 72, яка випромінює тепло, лу, рефлектори 80 можуть бути практично будьемітоване расплавленими поверхнями злитків 26, якої форми та будь-якої конфігурації. Наприклад, зворотно на деталі 20. На початку першої кампанії, можна використати одну або більше пластин, протягом якої температура покривної камери 12 вкритих відбивальним матеріалом. Для зручності відносно низька, відбивальна пластина 72 розтарефлектори 80 можуть бути відносно великими шовується поряд з деталями 20 із активатором 74 деталями, відрізаними від злитків із матеріалу, для максимізації нагрівання деталей 20. По мірі подібного до того, що наносять, хоча очевидно, що підвищення температури в межах покривної камеможна застосовувати і інші керамічні матеріали. ри 12 протягом наступного циклу відбивальна плаЯк вказано вище, злитки 26 керамічного матестина 72 відсувається від деталей 20 (як показано ріалу підтримуються в межах покривної камери в напіврозтині на Фіг.6) для зниження кількості тиглями 56, що утримують керамічний матеріал в випромінюваного тепла, відбиваючи його зворотно розплавленому стані, який створено електронними на деталі 20. Таким же способом деталі 20 можна променями 28. Один із тиглів 56 показано більш більш легко піддавати відповідній температурі для детально на фігурі 10, де він має форму із трьох частин. Верхній елемент 82 із скошеною верхньою нанесення покриття (наприклад приблизно 925°С) 13 71573 14 поверхнею 84 збирається із нижнім елементом 86, для забезпечення більш рівномірного розподіленутворюючи між собою охолоджувальний канал 88, ня температури по площині розплавленого керамікрізь який проходить вода або інший принадний чного матеріалу, як визначено інфрачервоним охолоджувач для підтримки температури тигля 56 відображенням. При використанні YSZ як матеріанижче температури плавлення матеріалу, з якого лу для злитків принадні піки інтенсивності промевін виготовлений. Крім того, показана на Фіг.10 ня, показані на Фіг.12, мають значення порядку обмежувальна пластина 90, товщина якої вибираприблизно 0,1кВт/мм 2 у порівнянні із максимальється для зміни, наприклад, зниження площини ним рівнем приблизно 0,01кВт/мм 2 в центрі утвопоперечного перерізу пропускного каналу 88 між рення розплавленого керамічного матеріалу. Крім входом 92 охолоджувача та виходом 94. Із міркутого, на Фіг.10 показано, що електронний промінь вань теплопровідності переважним матеріалом 28 падає на поверхню злитку 26 під непрямим кутигля може бути мідь або мідний сплав, що ствотом так, щоб встановити відносно його ЕП пушки рює необхідність того, щоб швидкість проходжен30 проксимальну точку перехрестя 100 та розтаня охолоджувача крізь пропускний канал 88 була шовану протилежно периферичну точку перехресдостатньою для підтримання температури стінки тя 101 із тиглем 56 по периметру форми променя. тигля 96, найближчої до розплавленої частини Як показано на Фіг.11, переважна інтенсивність злитку 26, значно нижчою, ніж температура розформи променя на злиток 26 та тигель 56 злегка плавленого керамічного матеріалу. Як очевидно з зменшується, переважно від 30% до 70% відносно Фіг.10 та з наступного опису, а також з Фіг.11 та 12, решти периметру форми променя, в місцях на електронний промінь 28 переважно проектується тиглі 56, відповідних проксимальній та периферина скошену поверхню 84, а також на злиток 26. чній точкам 100 та 101 перехрестя. Метою зниОтже, для адекватного охолодження зовнішньої ження інтенсивності форми променя в проксимаповерхні верхньої деталі 82 товщина стінки 96 льній точці перехрестя 100 є зниження ерозії повинна бути мінімальною для сприяння прохотиглів 56 від променя 28, тоді як показано, що дження тепла, не впливаючи негативно на механізниження інтенсивності променя в дистальній точчну міцність тиглю 56. Багатоелементна конфігуці перехрестя 101 знижує висоту хвиль від промерація тиглю згідно з цим винаходом спрощує нів 26, спрямованих на утворення з розплавленим виготовлення його оптимальної форми для ствокерамічним матеріалом для уникнення перетікання рення охолоджувального пропускного каналу 88, а розплавленого керамічного матеріалу через край також для можливості виготовлення стінки 96 з тиглю 56. Іншою переважною відзнакою керування допустимою непроникністю (щільністю). В той час електронним променем 28 згідно з цим винаходом як оптимальна форма залежить від багатьох факє здатність тимчасового переривання форми проторів, переважна швидкість охолоджувального меня на поверхні тиглів 56 окремою формою висопотоку коливається в межах приблизно від п'яти коінтенсивного променя 97, призначеного для додо пятидесяти галонів в хвилину (приблизно від сягнення більш високої швидкості випаровування з двадцяти двох до двохсо т літрів за хвилину), при невеликої ділянки, щоб випарити будь-яку кількість використанні потоку води при тиску приблизно від керамічного матеріалу, що може осаджуватися на двох до шести атмосфер крізь пропускний канал тигель 56 в результаті розпліскування. Ця відзнака 88, площина поперечного перерізу якого становить даного винаходу може бути реалізована при викоприблизно 400мм 2 та максимальна товщина стіннанні покриття з мінімальним або без негативного ки, що примикає до поверхні 84, приблизно доріввпливу на процес його нанесення. В переважному нює 10мм, а стінки, що примикає до злитків виконанні, коли оператор починає виконувати від26,-7мм. хилення окремої форми 97 для випаровування На Фіг.11 та 12 показано переважну форму накопиченого шару кераміки на тиглі 56, форма 97 електронних променів 28, спрямованих на злитки спочатку автоматично переміщується у нову пози26 для утворення розплавленого керамічного мацію, із якої що форму 97 можна механічно пересутеріалу. Як видно із Фіг.10 та 11, промінь 28 додатвати під наглядом оператора в напрямку накопиково проектується на ту частину поверхні 84 тигчення. При автоматичному повертанні форми 97 у лю, що одразу оточує весь злиток 26 периметром нову позицію вірогідність помилок, що можуть припроменя на поверхню 84 тиглю. На Фіг.12 показано звести до пошкодження тиглю, знижується. Альтепереважне розподілення інтенсивності 98 електрнативно позицію форми 97 можна перепрограмуронного променя 28, яке має піки поблизу місць вати таким чином, щоб оператор міг увійти в місце з'єднання злитка із тиглем та спади або відсутність на тиглі 56, на яке треба спроектувати промінь 97. потужності променю, спрямованого в центр злитка Накопичення керамічного матеріалу на тиглі 56, 26. Згідно із цим винаходом, перевага відведення яке важко вилучається формою 97 , можна вилутакої високої інтенсивності променю від центру чити маніпулятором 77, як показано на Фіг.7. утворення розплавленого керамічного матеріалу Магазини 102, що вміщують в собі та подають полягає в зниженні тенденції розпліскування, яке злитки 26 через основу покривної камери 12 та в взагалі наступає, коли краплі розплавленої керамітиглі 56, можна побачити на Фіг.1-7. Як чітко покаки виштовхуються із даного утворення протягом зано на Фіг.2, 6 та 7, кожний магазин 102 має ряд нагрівання. Таке розпліскування пов'язане із нециліндричних каналів 104, в яких утримуються правильним виконанням процесу покриття детазлитки 26. Магазини 102 обертаються до відмічелей 20, якого слід уникати. Проектування променя них позицій злитків 26, що співпадають з позиція28 на тигель 56 служить для зниження шару керами тиглів 56. Крім того, магазини 102 можуть перемічного матеріалу, що міг би в разі такого викосува тись в прямолінійно-зворотному напрямку нання зібратись на тиглі 56 через розпліскування, і один до/від одного (тобто убік відносно стінок по 15 71573 16 кривної камери 12) для виконання регулювань 120 для окремих деталей ( наприклад, покривна відокремлення тиглів та оптимізації цим зони покамера 12). Крім того, показані візуальні індикатокриття, над якою відхилення товщини покриття ри 122, розташовані суміжно із індикатором 120 знаходяться в допустимих межах. Ме ханізми подля індикації робочого стану компонентів, та вимидачі, які використовують для захвату та подачі качі 124 для зміни дії відповідних компонентів. Назлитків 26 у тиглі 56, взагалі включають рукоятки вколо пульта розташовані контрольно - вимірювазахвату 60, кожна з яких розташована під кутом до льні прилади для підрахування параметрів горизонталі та прилаштована для утримання випроцесу, наприклад, тиску. Використовуючи пульт парювального злитка 26 у визначеному місці при 118 керування, інформація про робочий стан принаміченому обертанні магазину 102 . Верхній кістрою ЕПНПКПФ може бути негайно та точно занець кожної рукоятки 60 зачіпляє випарювальний нотована і дозволить оператору внести необхідні злиток 26 у верхньому напрямку підйомним припоправки в пристрій 10 та в процес покриття. строєм 61, не дозволяючи рукоятці захвату 60 ковВ робочому режимі пристрій 10 згідно з цим зати вниз в напрямку горизонтальної позиції, що, винаходом може мати початковий вигляд, як покаяк визначено, спричиняє заклинювання механізму зано на Фіг.1 та 2. Як обговорювалось вище, детаподачі. Згідно з даним винаходом кожний магазин лі 20, що призначені для покриття, завантажують 102 послідовно вирівнює наступний злиток 26 з на грабельний механізм 22 в завантажувальних нижнім кінцем злитку 26, що випаровувається, в камерах 16 та 18. Деталі 20 можуть бути виготовмежах тиглю 56, а підйомний пристрій 61 подає лені із будь-якого принадного матеріалу, напринаступний злиток 26 в покривну камеру 12 ззаду клад, із жароміцних сплавів на основі нікелю або злитка 26, що випаровувається, без або з мінімакобальту, якщо деталі 20 - це лопаті газотурбінних льним перериванням осадження керамічного мадвигунів. У випадку лопатей газотурбінних двигунів теріалу на деталі 20. Поле індикації 48, яке було перед покриттям за допомогою пристрою 10 на згадано при посиланні на Фіг.3-5, показано більш поверхні деталей звичайно наносять зв'язувальне детально на Фіг.13. Поле індикації має таку конфіпокриття типу ґрунтовки відомого складу , як було гурацію, яка дозволяє оператору пристрою 10 описано раніше. Крім того, для нанесення кераміслідкувати за процесом покриття, включаючи дечного покриття ТІП поверхню зв'язувального поталі для покриття, за утвореннями з розплавленим криття переважно шліфують піскоструминним керамічним матеріалом, рефлекторами 80 навколо апаратом для її очищення та виробляють оптиматиглів 56 та маніпуляторами 77 для пересування льну поверхню , необхідну для нанесення стовбурефлекторів 80. Як показано, поле індикації 48 рних керамічних покриттів ЕПНПКПФ. Крім того, до взагалі є огорожею, що включає пластину 106 з нанесення керамічного покриття на зв'язувальне рідинно-охолоджувальною апертурою та, при непокриття слід утворити окалину глинозему при обхідності, з вікном 108 із сапфіру для витримупідвищеній температурі для сприяння адгезії повання високих температур (грубо 800°С та більше) криття. Окалина глинозему, яку часто відносять до поблизу процесу покриття. Показано, що захисний термально зростаючих окисів або TGO, утворюють газ спрямовано на апертурну пластину 106 крізь шляхом окислення зв'язувального покриття з вміспрохідний канал 110 для мінімізації осадження том алюмінію, піддаючи або підвищеним темперапокриття на вікно 108 або обладнання за апертуртурам до або протягом нанесення керамічного ною пластиною 106. В межах поля індикації 48, матеріалу, або тепловій обробці за спеціальною обертовий стробоскопічний барабан 112 служить методикою. Згідно з цим винаходом деталі 20 педля мінімізації дії випромінювальноготепла, світла реважно попередньо нагрівають до температури та іншого опромінення із покривної камери 12 на 1100°С в атмосфері аргону. У разі невиконання оглядове вікно 114. Згідно із відомою практикою попереднього нагрівання деталей 20 камера попестінка барабану 112 має отвори 116 і барабан реднього нагрівання 14 переважно тримає темпеобертається із високою швидкістю для уникнення ратур у 600°С для мінімізації температурного діамелькання перед очима оператора. Вікно 114 пепазону, якому камера 14 піддається під час реважно зроблено із багатогранного кварцового покривальної кампанії. скла, свинцевого скла та/або кольорового скла. Після попереднього нагрівання в камері попеКварцове скло забезпечує фізичну міцність , свинреднього нагрівання 14 грабельний механізм 22 цеве скло - захист від рентгенівських променів та входять далі в покривну камеру 12. Як було сказакольорове скло використовують для зниження но вище, пристрій 10 згідно з цим винаходом має інтенсивності світла. Крім того, поле індикації 48 особливу конфігурацію для нанесення керамічного включає ущільнення магнітними частками, яке покриття в умовах підвищеного тиску за визначензабезпечує високотемпературне вакуумне ущільням Rigney et al. До початку процесу покриття пенення для стробоскопічного барабану. Іншою переважно виконують швидку перевірку вакуум у для реважною відзнакою є те, що поле індикації забезобстеження рівня відкачування та тиску, створенопечує стереоскопічний огляд внутрішнього го в середині кожної з камер: покривної 12, заванпростору покривної камери 12, який можуть викотажувальних 14 та 16 та попереднього покриття 18 нувати один або більше операторів одночасно, протягом встановленого періоду часу. Виконання зберігаючи глибину сприйняття. такої перевірки служить для визначення вакуумної На Фіг.14 показано переважний пульт 118 кецілісності пристрою, яку виконували в процесі рування для керування та моніторінгу пристрою ЕПНПКПФ шляхом проведення тесту окислення на ЕПНПКПФ згідно з цим винаходом. Показано, що дослідній установці, як зазначено в прототипі. Капульт 118 керування .відображає схематику примери 12, 14, 16 та 18 вакуумували механічними строю 10 та його деталей, включаючи вказівники насосами 31 під атмосферним тиском та потім 17 71573 18 включали повітродувку при падінні тиску приблизнашарування льоду на кріогенному насосі 32, цей но до 20мбар. Криогенний насос 32 переважно лід можна зняти в кінці покривної кампанії або в включають, коли тиск досягає приблизно 5x10будь-який зручний час. 1 мбар. Після цього включають дифузійні насоси 32 Під час процесу покриття електронні промені та 34 для камер покриття 12 та попереднього на28 фокусуються на злитках 26, утворюючи цим грівання 14, коли тиск досягає приблизно 5x10розплавлений керамічний матеріал та пари, що 2 мбар. Значення робочого тиску в завантажувальосаджуються на деталі 20. При можливості виконих камерах 14 та 16 та камері попереднього наристання різних покривних матеріалів переважнигрівання 18 приблизно досягають 10-3-10-1мбар, ми керамічними матеріалами для електроннопричому принадні значення робочого тиску склапроменевого покриття (а саме, злитки 26) можуть дають приблизно від 10-2 до 5x10-2мбар в ділянці бути окис цирконію (ZrC2), частково або повністю покриття , визначеній блендою 52. Двохелементстабілізований окисом ітрію (наприклад, 3-20%, ний іонізаційний манометр 55, забезпечений мепереважно 4-8% Y2 O3), хоча можна застосовувати ханічним відсічним клапаном 57, переважно викоі ітрій, стабілізований окисами магнію, церію, ристовують для вимірювання вакуумного тиску в кальцію, скандію або іншими окисами. Процес попокривній камері 12. Користуючись манометром 55 криття продовжується до утворення бажаної товіз незалежно діючими елементами, можна застощини покриття деталей 20, після чого деталі 20 совува ти будь-який елемент, не перериваючи переміщуються через камеру 14 попереднього процес покриття. нагрівання у завантажувальну камеру 16, після Альтернативно можна підключити два іонізачого відкриваються вентиляційні отвори для підційні манометри, розділені клапаном, з можливісдання її природній вентиляції. Вентиляційні отвори тю включення будь-якого з них, не перериваючи мають діаметр принаймні 30мм для збільшення процесу покриття. В переважному виконанні цього швидкості вентиляції, але взагалі не більше, ніж винаходу кріогенний насос 32 переважно включа60мм в діаметрі для запобігання проникнення пилу ють до дифузійного насосу 34, в протилежність та іншого забруднення в камери 12, 14, 16 та 18. відомій практиці, де обидва насоси 32 та 34 звиДля цього бажано спочатку провентилювати крізь чайно одночасно включають для зменшення шару отвори, застосовуючи клапан маленького діаметльоду на кріогенному насосі 32. Включаючи кріору, а потім більшого діаметру. генний насос 32 перед дифузійним насосом 34, Не дивлячись на те, що цей винахід було опибуло виявлено , що при цьому значно зменшуєтьсано на базі переважних варіантів виконання, очеся час, необхідний для досягнення значень тиску в видно, що спеціаліст у цій галузі може застосовупокривній камері, бажаних для виконання цього вати інші варіанти. Відповідно обсяг винаходу слід винаходу. При тому, що включення кріогенного обмежувати тільки наступною формулою винахонасосу 32 до дифузійного насосу 34 спричиняє ду. 19 71573 20 21 Комп’ютерна в ерстка Л. Купенко 71573 Підписне 22 Тираж 37 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601