Спосіб електродугового напилення покриття

Реферат: Винахід належить до галузі металургії, а саме - до способу електродугового напилення покриття з підвищеними механічними властивостями і може бути використаний в машинобудуванні для отримання покриттів на поверхні металевих деталей. Спосіб включає нанесення покриття на основу шляхом подачі дротів, підключених до основного джерела живлення, в напрямку їх перетину, нагрівання та плавлення їх електричною дугою, що збуджується між кінцями дротів, і розпилення отриманого розплавленого металу струменем стисненого повітря, причому до ковпака металізатора та напилюваної деталі підключають додаткове джерело імпульсної напруги, ковпак металізатора підключають до катода, а напилювану деталь до анода джерела імпульсної напруги та накладають високовольтні імпульси певної амплітуди та частоти. Винахід забезпечує підвищення твердості та адгезійної міцності одержуваних покриттів, зниження їх пористості. UA 107988 C2 (12) UA 107988 C2 UA 107988 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі металургії, зокрема до одержання електродугових покриттів з підвищеними фізико-механічними властивостями, і може бути використаний в машинобудуванні для отримання покриттів на поверхні металевих деталей. Відомо про накладання на постійний струм електричної дуги коротких імпульсів струму при плазмовому нанесенні покриттів [1]: Гутман Б.Е. Измельчение капель при плазменном напылении с модуляцией тока. Автоматическая сварка, 1988. - № 9 (420). - С. 37-39. При такому способі напилення плазмових покриттів забезпечується подрібнення частинок у двохфазному потоці та збільшується їх швидкість. Недоліком запропонованого способу є невисока продуктивність та висока вартість одержуваних покриттів. Відомо про такий метод розпилення, як електростатичне розпилення. Метод полягає в штучній електризації розпилюваної рідини. Під дією електричного поля на поверхні плівки рідини виникає деякий перерозподіл тисків, що деформує плівку та викликає втрату її стійкості, розпад та виникнення крапель. Краплі набувають електричного заряду, зменшується їх власний внутрішній тиск, а, відповідно, і поверхневий натяг. Зменшення поверхневого натягу підвищує дію аеродинамічних сил, що призводить до здрібнення крапель [2]: Пажи Д.Г., Галустов B.C. Основы техники распыливания жидкостей. - М.: Химия, 1984. 256 с. Недоліком запропонованого методу є невисока продуктивність. Найбільш близьким за технічною суттю до пропонованого рішення є спосіб електродугової металізації, що включає напилення покриття на основу шляхом подачі дротів підключених до джерела живлення, нагрівання і плавлення їх електричною дугою, що збуджується між кінцями дротів, та розпилення отриманого розплавленого металу струменем транспортуючого газу. Запуск дугового розряду виконують безконтактним пробоєм газового проміжку між кінцями дротів високовольтною напругою, нагрівання і оплавлення дротів проводять знакозмінним дуговим розрядом зі стабільною величиною струму, тривалістю і частотою імпульсів [3]: Способ металлизации изделий. Патент РФ № 2211257 С23С 4/12, 11.02.2002. Недоліком запропонованого способу є необхідність зміни конструкції електродуговою металізатора з метою підвищення електричної та механічної міцності окремих вузлів і підвищення стабільності подачі дротів, що приводить до йот подорожчання. Також даний спосіб не забезпечує підвищення твердості одержаних покриттів. Задача винаходу - підвищення фізико-механічних властивостей електродугових покриттів шляхом здрібнення та прискорення розплавлених крапель металу дроту у двофазному потоці на дистанції напилення. Поставлена задача вирішується завдяки тому, що в установці для електродугового напилення (креслення), струмопідводи металізатора (1) підключені до основного джерела живлення (2), а ковпак металізатора (3), відповідно до винаходу, підключений до катода додаткового джерела імпульсної напруги (4), анод котрого призначений для підключення до напилюваної поверхні (5). Імпульсна різниця потенціалів між ковпаком металізатора та напилюваною поверхнею, що здійснюється за допомогою додаткового джерела імпульсної напруги, приводить до підвищення швидкості частинок за рахунок виникнення ударних хвиль у двохфазному потоці. Крім того у зовнішньому змінному електричному полі електропровідні частинки дроту зазнають нестійкості та додатково подрібнюються. У зв'язку з цим досягається здрібнення структури покриття, підвищення твердості та зниження пористості. Порівняння технічного рішення, що заявляється не лише з найближчим аналогом, але й з іншими технічними рішеннями в даній галузі техніки, не виявило в них ознаки, характерні для технічного рішення, яке заявляється, що дозволяє зробити висновок про відповідність критерію "винахідницький рівень". Економічний ефект від впровадження запропонованого технічного рішення слід очікувати за рахунок суттєвого збільшення строку експлуатації покриттів внаслідок підвищення міцності зчеплення та твердості, зниження пористості. Суспільна користь технічного рішення, що заявляється, полягає в підвищенні надійності та довговічності деталей машин та механізмів за рахунок використання імпульсного джерела живлення, що призводить до подрібнення структури електродугового покриття внаслідок чого підвищуються експлуатаційні властивості. Приклад На основу зі Ст3 після знежирення й струменево-абразивної обробки електродуговим методом наносили покриття з дроту Св-08Г2С на наступному режимі: напруга на дузі - 25 В, сила струму дуги - 110 А, тиск розпилюючого повітря - 0,6 МПа, дистанція напилення - 100 мм. На отриманих зразках заміряли твердість за Віккерсом при навантаженні 5 кг. Твердість даних 1 UA 107988 C2 покриттів склала 2 ГПа. Ковпак металізатора підключили до катода джерела імпульсної напруги, напилюваний зразок - до анода. Напилення покриттів здійснювалося на аналогічних режимах. Оптимальні параметри імпульсів визначали за твердістю зразків (табл.). Таблиця Вплив параметрів електричних імпульсів на твердість електродугового покриття з дроту Св-08Г2С-О Напруга, кВ 0,22 0,30 0,60 5,00 5,00 5,00 5,00 10,00 Частота імпульсів, кГц 0,025 0,100 0,300 4,000 6,500 8,200 10,100 6,500 HV5, ГПа 2,0 2,0 2,0 2,4 2,7 2,6 2,5 2,2 5 Максимальне значення твердості отримали при частоті імпульсів 6,5 кГц та напрузі 5 кВ. Твердість даних покриттів склала 2,7 ГПа проти 2ГПа без накладання імпульсів, при цьому пористість знизилася з 6 % до 3 %. Міцність зчеплення покриттів з основою підвищилася на 35 %. 10 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 Спосіб електродугового напилення покриття, що включає напилення покриття на основу шляхом розплавлення дротів-електродів електричною дугою і розпилення розплавленого металу струменем стисненого повітря у бік поверхні основи, що напилюється, який відрізняється тим, що між ковпаком металізатора та напилюваною поверхнею накладають високовольтні імпульси певної амплітуди та частоти за допомогою додаткового джерела імпульсної напруги. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2