Спосіб детонаційного напилення покриття і прилад для його здійснення

1 Спосіб детонаційного напилення покриття, що включає заповнення камери горіння та горіння газової і газопорошкової суміші, ініціювання детонації і напилення, який відрізняється тим, що заповнення камери горіння здійснюють компонентами горючої газової суміші одночасно з трьох боків, подаючи горючий газ з трубопроводу та з боку закритої частини камери горіння і нейтральний газ чи повітря з боку відкритої частини камери горіння, компоненти горючої суміші і горючу суміш стискують зустрічним з боку відкритої частини камери горіння потоком газу, ініціювання детонації здійснюють поза камерою горіння у МІСЦІ, де здійснюється змішування компонентів горючої газової суміші, а після ініціювання через продукти горіння за фронтом детонаційної хвилі пропускають електричний струм, крім того, при напиленні здійснюють відхилення детонаційної хвилі від шляху матеріалу, який напилюється 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що повітря від відкритої частини камери горіння закручують відносно вертикальної осі камери 3 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що ініціювання детонації здійснюють періодично у фронті потоку горючої газової суміші, яка утворюється у камері горіння 4 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що сумарна безперервна витрата компонентів горючої суміші, поділена на частоту ініціювання детонації, дорівнює об'єму горіння, що займає об'єм камери горіння від каналу введення горючої суміші до місця ініціювання детонації 5 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що сумарну безперервну витрату компонентів горючої суміші збільшують пропорційно до збільшення витрат повітря, стискаючого горючу суміш і и компоненти 6 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що різницю тиску по периферії кінця відкритої частини камери горіння створюють боковою підпіркою газу 7 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що різницю тиску по периферії кінця відкритої частини камери горіння створюють боковим розрідженням газу 8 Прилад для детонаційного напилення покриття, що містить камеру горіння з відкритою та закритою частинами, канали для продувки і подачі газу, газопорошкової суміші, отвори для подачі горючої суміші, свічку запалювання, системи керування подачі газів, порошків, запалювання та технологічного електричного струму високої напруги, який відрізняється тим, що канали для подачі газу та продувки розташовані біля закритої частини камери горіння, а канали для подачі газопорошкової суміші розміщені в зоні відкритої частини камери горіння, так щоб утворився міжелектричний об'єм, який дорівнює об'єму горючого газу, до того ж по осі камери на ізоляторах консольно закріплений електрод, який увімкнений анодом в електричний ланцюг, при цьому катодом є стінка камери, в якій виконані отвори, а свічка запалювання установлена в трубопроводі, де утворюється горюча суміш 9 Прилад за п 8, який відрізняється тим, що отвори розташовані під кутом до СТІНКІ камери і направлені у бік потоку газу 10 Прилад за п 8, який відрізняється тим, що канал для газопорошкової суміші розміщений поза зоною міжелектричного об'єму 11 Прилад за п 8, який відрізняється тим, що відкритий його кінець має гострий кут до повздовжньої осі камери 12 Прилад за п 8, який відрізняється тим, що одні із каналів для подачі газу розташовані між каналами подання газопорошкової суміші та детонаційної хвилі 13 Прилад за п 8, який відрізняється тим, що канал для подання газу виконаний по осі камери горіння 14 Прилад за п 8, який відрізняється тим, що перед каналом на виході із нього розташований розсікач газу 15 Прилад за п 8, який відрізняється тим, що камера горіння має циліндричну форму по всій її довжині 16 Прилад за п 8, який відрізняється тим, що камера горіння має конічну форму, а на виході горючої суміші - циліндричну СО сч Ю 57234 17 Прилад за п 8, який відрізняється тим, що канал для подання газопорошкової суміші виконаний по осі камери горіння 18 Прилад за п 8, який відрізняється тим, що камера горіння і електроди мають конічну форму 19 Прилад за п 8, який відрізняється тим, що електричний потенціал до електрода-анода і до стінок камери-катода підключено та закріплено за допомогою ізоляторів 20 Прилад за п 8, який відрізняється тим, що на виході гарячої суміші з приладу напроти площини зрізу виконаний проріз Цей винахід належить до способу напилення покриття і до приладів для його здійснення, тобто стосується способів детонаційного напилення покриття на металеві вироби у металургійному виробництві і приладу для їх здійснення Відомий спосіб детонаційного напилення покриття [1] Згідно ЦЬОГО способу до камери горіння детонаційного приладу (гармату) подається суміш кисню з ацетиленом, а також порошкоподібний матеріал Ініціювання детонаційного горіння здійснюється автомобільною свічкою запалювання В означеному способі керування температурою і швидкістю продуктів горіння здійснюється при застосуванні інертних газів, наприклад, азоту Після кожного циклу напилення здійснюється продувка камери горіння інертним газом Потім відбувається наступний цикл заповнення камери горіння та ініціювання детонації Частота повторення імпульсів від 4 до 8 разів на секунду Швидкість детонаційної хвилі 1860 3093м/с Температура продуктів горіння досягає 4000К леводневі гази або декілька вуглеводневих рідин [2] Згідно способу виключення з технології ацетилену знизило вимоги до небезпечності проведення робіт, але знизило також і енергоємність суміші, що негативно вплинуло на продуктивність технології і якість напилених покриття Для виконання вказаного способу відомий прилад [2], де в якості горючого газу використовують пропанбутан, пропилен, етилен і т д ) Цей прилад має камеру горіння різного об'єму і різної форми з різними системами подачі газів, але всім їм притаманні однакові недоліки Це нестабільність при синхронізації подачі порошку і ініціюванні детонації, складність приладів, дозуючих порошки При цьому в цих приладах має місце неповне горіння горючої суміші а також втрати енергії на стінках і при польоті порошку від обрізу камери горіння до поверхні, яка напиляється Недоліком цього способу є те, що він не може виконуватися з більшою частотою через інертність електромеханічних систем подачі газів та порошків Енергія продуктів горіння обмежена енергоємністю горючої суміші, и об'ємом, втратами на нагрів стінок камери горіння і втратами на передачу енергії від газу до порошку Все це обмежує продуктивність і знижує якість напилення покриття Відомий прилад для детонаційного напилення покриття, який містить камеру горіння (гармату), клапанну систему керування газами, систему імпульсної подачі порошкового матеріалу і свічку запалювання Цей прилад працює з частотою до 8 разів на секунду, в якості компонентів горючої суміші використовується кисень, ацетилен і азот Детонація горючої газової суміші здійснюється за допомогою атмосферного тиску Цей відомий прилад має великі втрати енергії горючої газової суміші на нагрів стінок камери горіння із-за неповного горіння та із-за підмішування інертного газу Суттєві втрати також при передачі енергії від продуктів горіння до порошку ВІДОМІ конструкції не забезпечують точної локалізації газоподібної суміші у камері горіння і синхронізації між и подачею і ініціюванням детонації Продуктивність приладу обмежена енергоємністю камери горіння і частотою и спрацьовування В цих приладах в якості горючого газу використовують ацетилен, що обмежує можливість збільшення частоти імпульсного напилення і виключає можливість роботи на стиснутих горючих сумішах Також відомий спосіб детонаційного напилення, де в якості горючого газу використовують вуг До недоліків відомих способів і приладів детонаційного напилення належить також те, що ініціювання детонації здійснюється безпосередньо у камері горіння, що ускладнює забезпечення енергетичної стабільності імпульсних потоків продуктів горіння Крім того, установка свічки запалювання у камері горіння, де висока ЩІЛЬНІСТЬ енергії, не дозволяє здійснювати ініціювання детонації з частотою 8 і більше Гц ВІДОМІ способи і прилади детонаційного напилення передбачають використання у камерах горіння горючої суміші при атмосферному тиску, що обмежує їх енергетичні можливості об'ємом камери Крім того, при напиленні ударні хвилі, які прямують від обрізу стволу (камери горіння) попереду порошку, який напиляється, відбиваються від поверхні виробу і зустрічаються з порошком, що знижує його енергію і негативно впливає на якість покриття Внаслідок цього, у технології детонаційного напилення використовують дистанцію напилення 150 200мм При такій дистанції розсіюється не тільки енергія відбитої хвилі, але й енергія порошку, який напиляється Перераховані недоліки негативно впливають на якість покриття Для усунення вказаних недоліків в заявляемому технічному рішенні, спосіб детонаційного напилення покриття і прилад для його здійснення, поставлено задачу поліпшити якість покриття за рахунок підвищення ефективності використання горючої газової суміші та удосконалення конструкції приладу Для виконання поставленої задачі заявляємий спосіб також як і відомий, включає заповнення камери горіння та горіння газової і газопорошкової 57234 суміші, ініціювання детонації і напилення На відміну від відомого, заявляємий спосіб відрізняється тим, що заповнення камери горіння здійснюють компонентами горючої газової суміші одночасно з 3-х боків, подаючи горючий газ з трубопроводу та сторони закритої частини камери горіння і нейтральний газ чи повітря з боку відкритої частини камери горіння До того ж компоненти горючої суміші і горючу суміш стискують зустрічним з боку відкритої частини камери горіння потоком газу, ініціювання детонації здійснюють поза камерою горіння у МІСЦІ, де здійснюється змішування компонентів горючої газової суміші, а після ініціювання через продукти горіння за фронтом детонаційної хвилі пропускають електричний струм, крім того, при напиленні здійснюють відхилення детонаційної хвилі від шляху матеріалу, який напилюється До того ж - струмини повітря від відкритої частини камери горіння закручуються відносно до камери, - ініціювання детонації здійснюють періодично у фронті потоку горючої газової суміші, яка утворюється у камері горіння, - сумарна безперервна витрата компонентів горючої суміші, поділена на частоту ініціювання детонації, дорівнює об'єму горіння, що займає об'єм камери горіння від каналу введення горючої суміші до місця ініціювання детонації, - сумарну безперервну витрату компонентів горючої суміші збільшують пропорційно до збільшення витрат повітря, стискаючого горючу суміш і його компоненти, - різницю тиску по периферії кінця відкритої частини камери горіння створюють боковою підпіркою газу, - що різницю тиску по периферії кінця відкритої частини камери горіння створюють боковим розрідженням газу Для вирішення конкретно поставленої задачі та реалізації вказаного способу заявляється прилад для детонаційного покриття, який також містить ВІДОМІ признаки камеру горіння з відкритою та закритою частинами, канали для продувки та подачі газу, газопорошкової суміші, отвори для подачі горючої суміші, свічку запалювання, системи керування подачі газів, порошків запилювання та технологічного електричного струму високої напруги, який відрізняється тим, що канали для подачі газу та продувки розташовані біля закритої частини камери горіння, а для подачі газопорошкової суміші розміщені в зоні відкритої частини камери горіння так, щоб утворився міжелектричний об'єм, який дорівнює об'єму горючого газу, до того ж по всій камері, на ізоляторах консольно закріплений електрод, який увімкнений анодом в електричний ланцюг, при цьому катодом є стінка камери, в якій зроблені отвори, а свічка запалювання установлена в трубопроводі де утворюється горюча суміш Крім того - отвори розташовані під кутом до СТІНЦІ камери і направлені в сторону потоку газу, - канал для газопорошкової суміші розміщений поза зоною міжелектричного об'єму, - відкритий його кінець має гострий кут до повздовжньої осі камери, - одні із каналів для подачі газу розташовані між каналами подання газопорошкової суміші та детонаційної хвилі, - канал для подання газу виконаний по осі камери горіння, - перед каналом на виході із його розташований розсікач газу, - камера горіння має циліндричну форму по всій її довжині, - камера горіння має конічну форму, а на виході горючої суміші - циліндричну, - канал для подання газопорошкової суміші виконаний по осі камери горіння, - камера горіння має циліндричну форму, - камера та електроди мають конічну форму - електричний потенціал до електроду-аноду і до стінок камери-катоду підключені та закріплені за допомогою ізоляторів, - на виході гарячої суміші з приладу напроти площини зрізу виконаний проріз Вказані суттєві ознаки нерозривно пов'язані з технічним результатом, а також позитивно впливають на вирішення поставленої задачі, а саме - заповнення камери горіння здійснюють компонентами горючої газової суміші одночасно з 3-х боків, подаючи горючий газ з трубопроводу та сторони закритої частини камери горіння і нейтральний газ чи повітря газопорошкової суміші з боку відкритої частини камери горіння Таке заповнення та горіння забезпечує ефективне протікання процесу Продукти горіння витікаючи через відкритий кінець камери горіння у циліндричному стволі віддають свою енергію порошковому матеріалу За хвилею продуктів горіння йде слідом хвиля розрядження, яка полегшує заповнення камери горіння з 3-х боків, - компоненти горючої суміші та горючу суміш стискають зустрічним з боку відкритої частини камери горіння потоком газу, що забезпечує заповнення її газом, переважно інертним, наприклад азотом і також забезпечує підвищення тиску горючої газової суміші у камері горіння перед ініціюванням детонації, - ініціювання детонації здійснюють поза камерою горіння у МІСЦІ, де здійснюється змішування компонентів горючої газової суміші Вибір місця детонації має важливе значення, так як ініціювання детонації дозволяє виключити вплив нестабільності змін переддетонаційної ділянки на енергоємкість камери горіння, а також зменшити нагрів свічки запалювання, що дозволить здійснити спалахування з частотою більше 8-ми разів на секунДУ, - далі через продукти горіння за фронтом детонаційної хвилі пропускають електричний струм Така ПОСЛІДОВНІСТЬ забезпечує підвищення температури горіння компонентів що подаються в камеРУ, - при напиленні здійснюють відхилення детонаційної хвилі від шляху матеріалу, який напилюється Цей процес забезпечує проходження горючої суміші з приладу, тобто канал не залипне гарячими частинками, які відбились від напилюваної поверхні, - потоки, повітря від відкритої частини камери горіння закручують відносно до вертикальної осі камери, цим самим створюються турбулізовані 57234 закручені потоки, - ініціювання деформацій здійснюють періодично у фронті потоку горючої газової суміші, яка утворюється у камері горіння Короткочасне проходження розряду дає спалах більшої потужності, чим постійне проходження струму через провідник, - сумарна безперервна витрата компонентів горючої суміші поділена на частоту ініціювання детонації, дорівнює об'єму горіння, що займає об'єм камери горіння від каналу введення горючої суміші до місця ініціювання деформації Вказана залежність дозволяє вести контролювання процесу, - сумарну безперервну витрату компонентів горючої суміші збільшують пропорційно до збільшення витрат повітря, стискаючого горючу суміш і и компоненти Це дає змогу вести розрахунки компонентів, - різницю тиску по периферії кінця відкритої частини камери горіння створюють боковою підтримкою газу, що забезпечує направленість відбитих часток від напилюваної поверхні, - різницю тиску по периферії кінця відкритої частини камери горіння створюють боковим розрідженням газу, цим самим проходить охолодження вихідного каналу приладу, - канали для подачі газу і продувки розташовані біля закритої камери горіння Цим самим забезпечується у закритій частині камери об'єм горючого газу, - канали для подачі газопорошкової суміші розміщені в зоні відкритої частини Цим самим утворюється об'єм горючого газу з киснем на ДІЛЯНЦІ камери між закритою частиною та відкритою і вводиться газопорошкова суміш, чим досягається найбільший ефект Так як ввести його в камеру біля закритої частини, порошок згорить при проходженні шляху до місця напилення А ввести порошок на виході з приладу то не набере температури, - між вище вказаними каналами утворився міжелектричний об'єм, який дорівнює об'єму горючого газу, необхідного для отримання стехіометричної горючої суміші у міжелектродному зазорі камери горіння, - по осі камери, на ізоляторах, консольно закріплений електрод, який увімкнений анодом в електричний ланцюг, а катодом є стінка камери Сумісництво камери і катода та консольно закріплений електрод-анод забезпечує компактне виготовлення камери для підтримки та підвищення температур горючої суміші, - в катоді (СТІНЦІ) зроблені отвори під кутом до стінки і направлені в сторону потоку газу Цім самим закручується потік газів Із хаотичного руху газ набуває направленого потоку, - свічка запалювання установлена в трубопроводі, де утворюється горюча суміш, тобто місце, де умови запалювання горючої суміші найкращі, - канал для подання газопорошкової суміші розміщений поза зоною міжелектричного об'єму Чим виключається налипання на катод та анод, - відкритий кінець приладу має гострий кут до повздовжньої осі камери Такий кут дозволяє відхилення струмини ударної хвилі від шляху руху газопорошкової суміші Це рішення дозволяє зни 8 зити дистанцію напилення до 15 40мм, що знижує витрати енергії порошку при напиленні, - канал для подання газу виконаний по осі камери горіння, це необхідно для закручення газового потоку та підвищення аеродинамічного опору вихідного перетину камери горіння, - перед каналом, на виході із нього розташований розсікач газу, що забезпечує рівномірний потік газу по усьому перетину камери горіння та підвищення ефективності стиснення горючої газової суміші, - камера горіння має циліндричну форму по всій її довжині що достатньо для нагріву та прискорення легкоплавки порошкових сплавів, - камера горіння має конічну форму, а на виході горючої суміші - циліндричну що забезпечує концентрацію енергії та підвищення температури і швидкості продуктів горіння, - канал для подання газопорошкової суміші виконаний по осі камери горіння, що забезпечує рівномірний розподіл порошку що напилюється у камері для прискорення та нагріву порошку, - камера горіння має циліндричну форму, що забезпечує стаціонарний процес детонації і достатню енергію для нагріву та прискорення легкоплавких порошкових сплавів, - камера горіння і електроди мають конічну форму, що забезпечує пережатий режим детонації та підвищену енергію у разі напилення тугоплавких матеріалів, - електричний потенціал до електроду-аноду і до стінок камери-катоду підключені і закріплені за допомогою ізолятора, що забезпечує можливість збереження електричного заряду на обкладках конденсатора у паузах між ініціюванням детонації та плавним розрядом енергії у між електродному зазорі, починаючи процес розряду в галузі розміщення ізоляторів і закінчення в районі відкритої частини камери горіння, - на виході горючої суміші з приладу напроти площини зрізу виконаний проріз, що дозволяє більш спрямувати відбиту горючу суміш від напилюваної поверхні ВІДМІННІ ознаки позитивно впливають на технічний результат в заявляемому способі та конструкції приладу, в якому відтворюється цей спосіб і відповідає критеріям патентоспроможності Винахід пояснюється описом прикладів його виконання і кресленнями, які додаються На фіг 1 зображено схему приладу, який здійснює детонаційне напилення згідно винаходу (подовжній розріз) На фіг 2 показано другий варіант приладу за фіг 1 (подовжній розріз) На фіг 3 показано другий варіант приладу за фіг 1 (подовжній розріз) На фіг 4 показано другий варіант приладу за фіг 1 (подовжній розріз) На фіг 5 показано один із варіантів приладу за фіг 4 (подовжній розріз) На фіг 6, 7 показано один із варіантів приладу (подовжній розріз) На фіг 8 показано схему розподілу результуючих порошкових і газових струмин від обрізу, зрізаної під гострим кутом камери горіння Для покриття, яке реалізує спосіб, розробле 57234 ний прилад, фіг 1, який містить електрод 1, закріплений по осі камери горіння 2, прорізані у СТІНЦІ камери канали 3 та 4 для продувки та подачі газу (або повітря), міжелектродний зазор 5, канали 6 для введення газопорошкової суміші і канали 7 для введення стискаючих газів з боку відкритої частини 8 камери, зріз 9 під гострим кутом до осі камери, свічку зпалювання 10, трубопровід 11, де ІНІЦІЮЄТЬСЯ детонація і змішуються гази, отвори 12 для введення компонентів горючої суміші, жиклер 13 для введення детонаційної хвилі до камери горіння, ізолятор 14, який закріпляє електрод-анод 1, катодом 15 є стінка камери горіння, сорочка 16 служить для охолодження водою Виріб, який напиляється 17, закріплюється від обрізу камери горіння на відстані Прилад також комплектується системами керування газами, порошками, запалюванням, подачею технологічного електричного струму високої напруги Згідно винаходу канали 3 та 4 виконані у КІНЦІ закритої частини камери горіння, а канали 6 для подачі газопорошкової суміші здвинуті по твірній камери до її відкритої частини 8 так, щоб вони були за межами міжелектродного зазору 5, який утворює об'єм горючого газу, необхідного для нагріву і прискорення порошку По осі камери, на ізоляторах 14, консольно закріплений електрод 1, який включений анодом в електричний ланцюг, а катодом 15 є стінка камери У стінках камери є отвори, осі яких перехрещуються з віссю камери, що служить для закручування потоку газів Свічка 10 запалювання встановлена у трубопроводі, де утворюється горюча суміш ВХІДНІ І ВИХІДНІ отвори трубопроводу орієнтовані по ходу закрученого потоку, а ВИХІДНІ отвори для газу, стискаючих горючу суміш, розташовані у відкритій частині камери і орієнтовані назустріч газовому потоку Канали 6 для порошку розташовані поза зоною міжелектродного зазору 5 Можливе виконання каналів 7 для подачі стискаючого газу у вигляді кільцевої щілини, розташованої між отворами для подачі матеріалу, який напиляється, і отворами для подачі окислювача Відкритий кінець камери горіння виконується зрізаним 9 під гострим кутом до осі камери Можливе виконання отвору у стінках відкритого кінця камери, протилежних площині зрізу 9, при цьому отвір може мати форму щілини 18, площина якої перпендикулярна осі камери, фіг 2 Жиклер 13 для з'єднання трубопроводу 11 з камерою горіння може бути виконаний як на початку міжелектродного зазору 5, фіг 2, так і у його КІНЦІ, фіг 1 Перед каналом для подання газів може бути розташований розсікач 19 Система отворів для подачі до камери горіння компонентів горючої газової суміші, згідно винаходу, забезпечує у камері об'єм горючого газу у закритій частині камери і об'єм суміші горючого газу з киснем на ДІЛЯНЦІ камери між закритою частиною і відкритою Трубопровід, який містить ініціатор детонації (свічку запалювання) з'єднує ділянку, де горючий газ межує з горючою газовою сумішшю і ділянку, де горюча газова суміш межує з продуктами горіння Ініціювання детонації у трубопроводі дозволяє виключити вплив нестабільності зміни 10 переддетонацшної ділянки на енергоємність камери горіння, а також зменшити нагрівання свічки запалювання, що дозволяє здійснювати спалахування з частотою 5 10 разів на секунду Ініціювання детонації горючої газової суміші здійснюється у камері, де вона межує з ділянкою газу продувки При цьому детонація поширюється до закритої частини камери, до межі з газом продувки Потім детонація поширюється у міжелектродному зазорі від закритої частини камери до відкритої, здійснюючи окислення і прискорення компонентів продуктів горіння електромагнітним полем Продукти горіння, витікаючи через відкритий кінець камери горіння, у циліндричному стволі, віддають свою енергію порошковому матеріалу За хвилею продуктів горіння іде слідом хвиля розряджання, яка викликає заповнення камери горіння з трьох боків горючою газовою сумішшю із трубопроводу і газом продувки з боку відкритої і закритої частини камери На момент заповнення камери горіння горючою сумішшю, порошком і повітрям продувки посилається сигнал на ініціювання детонації, і процес повторюється Турбулізовані закручені потоки компонентів горючої газової суміші у трубопроводі утворюють гомогенну суміш Подвійне проходження детонаційної хвилі по горючій суміші і по продуктах горіння забезпечують повне горіння Крім того, енергія детонації доповнюється електромагнітною енергією, і стаціонарний режим горіння переходить у перетиснутий, що в остаточному висновку підвищує енергію продуктів горіння і ВІДПОВІДНО підвищує продуктивність і якість напилення Порошок і гази подаються до камери горіння безперервно, що дозволяє їх точно дозувати із застосуванням сучасних відомих методів і приладів для регулювання і стабілізації витрат газів і порошків, які застосовуються у системах плазмового напилення Після горіння горючої газової суміші тиск продуктів горіння у камері досягає ЮМПа, що обумовлює запирання каналів для подачі компонентів горючої і газопорошкової суміші Після витікання продуктів горіння і падіння тиску, до камери горіння знову починають надходити гази і порошки При цьому, чим вища частота спалахування горючої суміші, тим більш точно дозується витрата порошку на кожний імпульс, тим точніше локалізується матеріал, який напиляється, у циліндричній камері, де здійснюється нагрів і прискорення порошку Відхилення напряму переміщення ударної хвилі від напряму проходження порошкового матеріалу досягається конструктивним рішенням у вигляді косого зрізу кінця камери горіння Це рішення дозволяє знизити дистанцію напилення до 20 80мм, що знижує втрати енергії порошку при напиленні Відмічено, що якість напилення і продуктивність вищі, ніж по способу-прототипу Приклад 1 Камеру горіння заповнюють повітрям з боку закритої частини і повітрям з боку відкритої частини через ВІДПОВІДНІ отвори та горючою газовою сумішшю із середньої частини камери так, щоб на момент ініціювання детонації весь об'єм камери 12 11 57234 горіння, від отворів для подачі горючої суміші до кій дистанції напилення досягає 70% При дистанотворів для подачі порошкового матеріалу, був ції, характерній для детонаційного напилення заповнений горючою газовою сумішшю Ініціюван100мм, характеристики покриття не залежать від ня детонації здійснювали у ДОПОМІЖНІЙ камері, яка кута зрізу ствола, але коефіцієнт використання з'єднана з основною Зустрічний потік газу (повітматеріалу, який напиляється, нижче на 20 40%, ря) для стиснення горючої газової суміші подававніж при дистанції 30мм і зрізаним стволом ся від відкритого кінця основної камери через оріПриклад З єнтовані під гострим кутом до осі камери отвору Третій варіант виконання способу здійснюєтьВитрати горючого газу, кисню та стиснутого повітся аналогічно до першого ВІДМІННІСТЬ полягає у ря встановлювались у залежності від частоти інітому, що нанесення покриття здійснюється при ціювання детонації і вимог технології ПОСТІЙНІЙ частоті 30Гц, постійних витратах компонентів газової суміші витрата пропану склала Проводилося напилення сплаву системи 3 3 3 1,0м /год, кисню - 5,5м /год, повітря - 6м /год, а Fe4oC4oB2o При напиленні між електродами ствопорошку матеріалу, який напиляється, - 2г/с або рювали різницю потенціалів 3,5кВ від конденсато7,2кг/год При зрізі відкритої частини камери горінрного джерела електричного живлення При напиня під 45° дистанція напилення 40мм ленні використовували сфероїдизовані порошки дисперсністю 50 - бЗмкм Напилення здійснювали Змінювалося місце, де здійснювалося ініціюна зразки із сталі 45 Зразки після напилення довання детонації у камері горіння Результати здійсліджували На твердомірі ТП-7Р визначали ЩІЛЬснення способу наведені у таблиці (див п п 17 і НІСТЬ при навантаженні 49Н Пористість визначали 18 ) Результати дослідження показали, що ініціюметалографічним методом на приборі "ОМНІМЕТ" вання детонації у КІНЦІ камери горіння біля її відкритого кінця на 30% підвищує ефективність напиУ ВІДПОВІДНОСТІ до винаходу, гази і порошки лення, що пояснюється більш повним горінням подавалися безперервною струминою через ВІДгорючої газової суміші із-за двократного прохоПОВІДНІ системи керування їх витратами дження по ній детонаційної хвилі На першому етапі апробації способу проводилося визначення коефіцієнту використання порошПриклад 4 кового матеріалу, для чого у камеру горіння зі зріЧетвертий варіант виконання способу здійсзаним кінцем відкритої частини під 45 град, нюється аналогічно до першого і третього варіанподавались компоненти горючої газової суміші у тів пропорції 1 5 і порошковий матеріал Частота ініВІДМІННІСТЬ полягає у тому, що нанесення поціювання детонації змінювалася від 2 до 15Гц, криття здійснювалося при різних витратах стиснуВІДПОВІДНО змінювався об'єм компонентів суміші, того горючою сумішшю газу Пропорційно збільякий приходився на 1 імпульс Коефіцієнт викорисшенню витрати стискаючого газу збільшували тання порошку визначався метрологічним метоподачу компонентів горючої суміші і порошку дом зважування При частоті ініціювання детонації У результаті зі збільшенням витрати стискаю10Гц витрата пропану складала 1,0м3/год, кисню чого газу тиск і, ВІДПОВІДНО, ЩІЛЬНІСТЬ горючої газо5,5м /год, повітря 6м /год, а порошку матеріалу, вої суміші зростає Для повного заповнення камеякий напиляється, - 2г/с або 7,2кг/год Вимір коери горіння і ВІДПОВІДНОСТІ об'єму горючої суміші і фіцієнту використання матеріалу показав, що він є об'єму порошку, який напиляється, їх витрата була максимальним при частоті 10Гц, і досягає 70% збільшена аж до двократного, але якість покриття (див п п 1 4табл ) при цьому погіршилася, хоча продуктивність напилення збільшилася (див табл пп 19 23) Приклад 2 Другий варіант виконання способу здійснюють Збільшення витрати компонентів горючої газоаналогічно до першого варіанту Виняток полягає у вої суміші у ВІДПОВІДНОСТІ до витрати повітря без тому, що нанесення покриття здійснювалося при зміни витрати порошку підвищило якість покриття ПОСТІЙНІЙ частоті 10Гц і постійних витратах компо(див табл п п 24 27) нентів горючої газової суміші витрата пропану Приклад 5 3 3 склала 1,0м /год, кисню - 5,5м /год, повітря П'ятий варіант виконання способу здійснюють 6м3/год, а порошку матеріалу, який напилявся, аналогічно до четвертого варіанту виконання спо2г/с або 7,2кг/год собу Змінювався кут зрізу відкритої частини ствола ВІДМІННІСТЬ полягає у тому, що змінили місце від 75° до 0° Дистанція напилення дорівнювала введення повітря, яке стискає горючу суміш Вве40мм і 100мм Результати виконання способу оцідення перенесли з відкритого кінця до середини нювалися виміром коефіцієнту використання макамери, відразу ж за місцем введення порошковотеріалу, який напилявся Також визначалися пориго матеріалу Якість покриття не погіршилася, а в стість та МІЦНІСТЬ зчепності Визначався об'ємний деяких випадках покращилася Але при цьому мовміст аморфної фази у % Результати виконання жливе спрощення конструкції порошкового живлюспособу приведені у таблиці (див п п 5 16) вача і підвищення його надійності роботи (див табл п п 29** 31**) Аналіз результатів показав, що при куті зрізу відкритої частини камери горіння під кутом 45° Приклад 6 характеристики покриття найкращі як по пористосШостий варіант виконання способу здійснюють ті, так і по зчіпности Зі збільшенням дистанції аналогічно з другим варіантом виконання способу енергія порошку, який напиляється, зменшується, ВІДМІННІСТЬ полягає втому, що при незмінному і, ВІДПОВІДНО, збільшується пористість, зменшуєтькуті зрізу кінця відкритої частини камери горіння ся зчепність змінювалася дистанція напилення Коефіцієнт використання порошку при невелиНайкраща якість покриття була досягнута при 14 13 57234 дистанції ЗО 80мм Зі зменшенням дистанції і траєкторію польоту паралельно до осі відкритої збільшенням кута зрізу якість покриття погіршилачастини 8 камери При зустрічі з поверхнею, яка ся (див табл п п 33 40) напиляється, ударна хвиля віддається від неї під Варіанти виконання приладу за фіг 2, згідно кутом падіння, що і при невеликих змінах кута павинаходу, виконані аналогічно до приладу за фіг 1 діння виключає зустріч порошку, який напиляєтьВІДМІННІСТЬ полягає в тому, що у СТІНЦІ циліндся, з ударною хвилею ричної частини відкритої камери горіння напроти Ця відмінна ознака дозволяє здійснювати техплощини зрізу 9 виконаний проріз 18 для подачі нологію напилення при малих дистанціях, виклюплоскої струмини повітря, або іншого газу чаючи при цьому витрати на подолання енергії зустрічної (відбивної) ударної хвилі Це сопло призначене для додаткового розсіювання ударної хвилі і продуктів горіння Цей варіант приладу використовується при У залежності від умови здійснення способу це реалізації всіх варіантів способу згідно винаходу плоске сопло може бути використаним, або ні Принцип роботи приладу, який патентується, для детонаційного напилення, полягає в наступЦей варіант приладу, згідно винаходу, може ному реалізовувати всі шість варіантів виконання способу Компоненти горючої газової суміші, порошок та повітря, подають у камеру горіння безперервВаріант виконання приладу за фіг 3 виконаний ною струминою з витратою, яка забезпечує и зааналогічно до приладу за фіг 1 ВІДМІННІСТЬ поляповнення в паузах між детонаційним горінням У гає в тому, що отвір 4 для подачі кисню виконаний залежності від вимог технологій склад горючої по осі камери горіння Вісевий трубопровід 18 просуміші, тиск у камері горіння і потужність електриходить через закриту частину камери 2, де є актичного джерела, який живить електроди, може вивований пальний газ, що дозволяє частину енергії мірюватися у широких межах від детонації використовувати для підігріву газів Цей варіант приладу, згідно винаходу, реаліБезперервна подача компонентів спрощує зує перший, другий, третій, четвертий, п'ятий і шоконструкцію приладу і забезпечує його надійну стий варіанти виконання способу, який патентуроботу у діапазоні частоти до 30Гц При цьому ється точно дозуються складові суміші, яка припадає на кожний імпульс, незалежно від частоти ініціювання Варіант виконання приладу за фіг 4 виконаний детонації аналогічно до приладу за фіг 1 ВІДМІННІСТЬ полягає утому, що введення порошку здійснюється по Заповнення закритої частини ствола компонетрубопроводу 19, розташованому по осі камери нтами суміші дозволяють її активізувати ударною горіння У результаті камера горіння набуває кільхвилею, а також світловим та радіаційним випроцевого вигляду мінюванням У залежності від умов реалізації способу це Ініціювання детонації у допоміжному трубовиконання приладу забезпечує підігрів порошку у проводі 11, з'єднаному з камерою горіння, дозводовгому вісевому трубопроводі ляє вирішити декілька суперечливих задач добре розмішувати компоненти, стабільно ініціювати деЦей варіант приладу, згідно винаходу, реалітонацію і зберігати режим свічки запалювання зує перший, другий, третій, четвертий, п'ятий і шоБезперервна подача порошку при високій частоті стий варіанти виконання способу, який патентуініціювання детонації забезпечує точне дозування ється його на 1 імпульс і кучне розміщення у камері Варіант виконання приладу за фіг 4 виконаний аналогічно до приладу за фіг 1 ВІДМІННІСТЬ поляЗріз 9 камери горіння обумовлює відхилення гає утому, що введення порошку здійснюється по ударної хвилі і дозволяє здійснити напилення при трубопроводу ВІДМІННІСТЬ полягає у тому, що в дистанціях до 40мм, що підвищує як якість покритньому відкрита частина камери горіння 15 виконатя, так і коефіцієнт використання порошку до 80% на конусною, що забезпечує реалізацію перетисПринцип роботи приладу за фіг 2, згідно винанутого режиму горіння горючої газової суміші і ходу, аналогічний принципу роботи приладу за зменшує витрату повітря для стискання суміші фіг 1 Цей варіант виконання приладу реалізує всі ВІДМІННІСТЬ полягає у наявності бокового плосшість варіантів виконання способу кого сопла, яке слугує для доповнення відхилення продуктів горіння і ударної хвилі Варіант виконання приладу за фіг 6 виконаний аналогічно до приладу за фіг 3 ВІДМІННІСТЬ поляПринцип роботи приладу за фіг 3, фіг 4, фіг 5 гає у тому, що отвори 7 для подачі, стискаючого аналогічний принципу роботи приладу за фіг 1 горючу газову суміш повітря, виконані у стінках ВІДМІННІСТЬ полягає у ЗМІНІ конструкції елеменкамери горіння між отвором 13, через який здійстів введення порошку і кисню нюється ініціювання детонації і отвором 6 для поПринцип роботи приладу за фіг 5, який реалідачі порошку зує спосіб, аналогічний принципу роботи приладу за фіг 4 Таке виконання приладу полегшує подачу порошку із живлювача і дозволяє стискати газову ВІДМІННІСТЬ полягає утому, що відкрита частисуміш до значень ЗОМПа і вище на камери виконана конічною, що дозволяє на 20 30% збільшити ЩІЛЬНІСТЬ потужності кожного Цей варіант приладу може реалізувати п'ятий імпульсу детонації варіант способу На фіг 8 наведені схематично механізм відхилення ударної хвилі і розсіювання її Принцип роботи приладу за фіг 6 та фіг 7 анау просторі Зріз камери горіння забезпечує пошилогічний принципу роботи приладу за фіг 3 та рення ударної хвилі перпендикулярно до площини фіг 5 9 зрізу Порошок, який напиляється, зберігає свою ВІДМІННІСТЬ полягає у тому, що отвори для 15 57234 16 введення повітря, стискаючого горючу суміш у якість покриття, знижує продуктивність порошку, камері горіння, перенесені у частину камери між економить компоненти горючої суміші, підвищує отворами 13 та 6 продуктивність, що наочно видно з таблиці НайДалі пропонується таблиця з результатами більш оптимальними є варіанти способу №№ 4, 5, конкретних виконань способу, який реалізується 20, 25, 26, 27, 28, 29, ЗО, 31, 32, 33, 34, 35, 36 (див приладом за фіг 1 - 8 табл ) Відмічено, що якість напилення та продуктивність вищі, ніж за методом прототипу Прилад, який реалізується, значно підвищує Таблиця Проп Кис Повіт КГ/ГО Мм Кут зрізу стволу Град 1 2 3 4 5 6 7 № Витрати газів, м /год Витрата порошку Дистанція напилення Частота Співвідношення МІЦНІСТЬ Використання Пористість Твердість імпульсу аморфної фази зчеплення порошку ГЦ 8 /о /о МПа МПа /о 9 10 11 12 13 1 0,3 1,8 ЗО 45 10 78 1,4 68 800 68 0,6 1,5 3 0 2 0 3,6 ЗО 45 20 80 1,5 70 810 70 3 0,9 4,5 0 5,4 ЗО 45 ЗО 80 1,4 68 800 68 4 1,2 6 0 7,2 40 45 40 76 1,3 67 800 66 5 0,9 4,5 0 5,4 40 75 ЗО 78 1 4 68 800 66 6 0,9 4,5 0 5,4 40 60 ЗО 80 1,5 70 810 68 7 0,9 4,5 0 5,4 40 45 ЗО 78 70 810 70 8 0,9 4,5 0 5,4 40 ЗО ЗО 60 1,5 2,4 62 700 40 9 0,9 4,5 0 5,4 40 15 ЗО 10 0,9 4,5 0 5,4 40 0 ЗО 11 0,9 4,5 0 5,4 100 75 ЗО 60 3,0 52 640 48 12 0,9 4,5 0 5,4 100 60 ЗО 60 3,0 52 640 50 13 0,9 4,5 0 5,4 100 45 ЗО 60 3,0 52 640 52 14 0,9 4,5 0 5,4 100 ЗО 60 3,0 52 640 52 15 0,9 4,5 0 5,4 100 15 60 3,0 52 640 52 16 0,9 4,5 0 5,4 100 0 60 3,0 52 640 52 17 0,9 4,5 0 5,4 40 45 82 1,3 66 810 68 18" 0,9 4,5 0 5,4 40 45 0 3,0 50 620 50 19 0,9 4,5 0,5 5,4 40 45 80 1,4 70 810 66 20 1,2 6,0 4,0 6,2 40 45 71 2,3 62 760 63 21 7,5 8 7,5 40 45 55 4,1 53 710 60 22 1,5 1,8 9,0 16 9,0 40 45 42 5,3 42 670 55 23 2,0 10,0 24 10,0 40 45 35 6,5 40 630 40 24 ,2 6,0 4,0 5,4 40 45 82 1,4 71 81 68 25 ,5 7,5 8 5,4 40 45 86 0,6 71 860 70 26 ,8 9,0 16 5,4 40 45 92 0,2 73 890 8 27 2,0 10,0 24 5,4 40 45 98 0 74 920 85 28" ,2 6,0 4 5,4 40 45 86 1,2 73 830 70 29" ,5 7,5 8 5,4 40 45 86 840 70 ,8 9,0 16 5,4 40 45 84 1,1 1,0 72 ЗО" 72 810 66 31" 2,0 10,0 4 5,4 40 45 80 1,2 68 800 66 32 1,2 6,0 4 5,4 20 45 82 0,8 74 890 66 33 1,2 6,0 4 5,4 ЗО 45 84 1,2 75 880 70 34 1,2 6,0 4 5,4 40 45 88 860 70 1,2 6,0 4 5,4 50 45 80 1,6 1,8 74 35 74 820 68 36 1,2 6,0 4 5,4 70 45 72 2,0 65 770 61 37 1,2 6,0 4 5,4 80 45 60 2,2 52 690 53 38 1,2 6,0 4 5,4 120 45 48 4,6 42 640 46 39 1,2 6,0 4 54 140 45 зо зо зо зо зо зо зо зо зо зо зо зо зо зо зо зо зо зо зо зо зо зо зо зо зо зо 40 7,2 40 610 40 Результати апробації методу при напиленні порошку Fe4oC4oB2o Примітка досліди 7* і 18* здійснювалися в однакових умовах, тільки у випадку 18* свічка запалювання була здвинута до закритої частини камери горіння Досліди 28*, 29**, ЗО** і 31** проводилися при подачі струминою стиснутого повітря у частині між отворами для ініціювання детонації та подачею порошкового матеріалу Прилад для детонаційного напилення покриття, який здійснює метод детонаційного напилення покриття, може бути використаний у металургії для напилення плит кристалізаторів, поверхні ро ликів і валиків, для газотермічного напилення високоякісних покриття з використанням дешевих низькоенергетичних газів у машинобудуванні, при виробництві двигунів внутрішнього горіння, компресорів, а також у теплоенергетиці та при виробництві папіроробних машин Джерела інформації 1 Прилад для детонаційного напилення покриттів патент США №2714563 2 Ю А Харламов Детонационно-газовые установки для напыления покрытий Деп в Укр НИИНТМ Ворошиловград, 1988г 17 57234 18 19 57234 20 21 57234 22 23 57234 24 25 57234 26 27 57234 28 29 57234 ЗО 31 Комп'ютерна верстка А Крулевський 57234 32 Підписано до друку 05 07 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна