Пристрій для електродугового металізування

1 Пристрій для електродугового металізування, який містить сопло, що має вхідну циліндричну ділянку і вихідну ділянку, яка складається з двох циліндричних сопел рівного діаметра, осі яких паралельні осі сопла, два електроди у вигляді дротів, які направлені під кутом до точки їх сходження, розташованої на осі сопла за зрізом його вихідної ділянки, і струмопідводи, який відрізняється тим, що на внутрішній поверхні кожного з циліндричних сопел виконані гвинтові ребра, висота яких визначена з співвідношення h де h - висота гвинтового ребра, - Діаметр вхідної ділянки сопла, Винахід належить до газотермічного напилення, зокрема до устаткування електродугової металізації і може бути використаним для нанесення відновлювальних і захисних покриттів у машинобудуванні, ХІМІЧНІЙ промисловості та енергетиці Відомий електродуговий розпилювач, який містить блок з каналами для подавання електродівдротів, струмознімні напрямні елементи, розділене сопло, виконане в вигляді циліндричної трубки з осьовим розсікачем усередині, який утворює створи у вигляді сегментів, хорди яких паралельні між собою і розташовані одна від другої на відстані, що дорівнює подвійному діаметру дротів [див а с СРСР 1565537, кл В05В7/22, 1988 р ] Розплавлений метал, що частково захоплюється краями повітряних струменів, які витікають із створів сопла, а значною мірою завдяки інжекції атмосферного повітря, додатково подрібнюється в зоні формування основного струменя і переноситься на виріб Проте інжекція атмосферного повітря в зону діаметр кожного з циліндричних сопел, визначений з співвідношення 0,447DBX ^ d ^ 0,500DBX. де d - діаметр кожного з циліндричних сопел, Dgx - Діаметр вхідної ділянки сопла, осі циліндричних сопел розташовані одна відносно одної на відстані 1/2 діаметра вхідної ділянки сопла, причому точка сходження електродів розташована на відстані, що визначена з співвідношення 1,75DBX < 1 < 1,80DBX. де 1 - відстань від зрізу вихідної ділянки сопла до точки сходження електродів, Dgx • Діаметр вхідної ділянки сопла, а кут а сходження електродів обраний з інтервалу 43,5° < а < 55,0° 2 Пристрій для електродугового металізування за п 1, який відрізняється тим, що вхідна ділянка сопла виконана довжиною, не меншою від двох діаметрів його вхідної ділянки плавлення не забезпечує високої швидкості напилюваних металоповітряних частинок через втрати початкової швидкості їх основного потоку Внаслідок цього кут розпилу розплавлених частинок та їх розміри збільшуються, пористість покриття також збільшується, а, отже, погіршуються його фізикомеханічні властивості Найбільш близьким за технічною суттю і результатом, що досягається, до пропонованого технічного рішення є пристрій для електродугового металізування, який містить сопло, що має вхідну циліндричну ділянку і вихідну ділянку і два електроди у вигляді дротів, які направляються токопідводами під кутом до точки їх сходження, розташованої на осі сопла за зрізом його вихідної ділянки Вихідна ділянка сопла має два циліндричні сопла однакового діаметра для подання транспортувального газу, осі яких паралельні осі сопла, і додаткове центральне сопло, вісь якого збігається з ЛІНІЄЮ перетину вертикальної площини, що ю ^о ю 50451 проходить через центр електричної дуги і площини, яка проходить через осі електродів, а переріз центрального сопла в 4 - 60 разів менше за сумарний переріз симетричних сопел [див пат Російської Федерації № 2119389, кл В05В7/22, 1997 р ] Конструкція відомого пристрою дозволяє примусово подрібнювати розплавлений метал центральним струменем і виносити його струменем з зони горіння дуги в симетричні газові струмені Зазначені вище позитивні якості конструкції дозволяють збільшити початкову швидкість зформованого металоповітряного струменя, зменшити його кут розкриття, зменшити розмір розпилюваних частинок Недолік даного пристрою полягає у виникненні коливань КІНЦІВ електродів-дротів під час роботи (відхилення від початкового положення на відстань до 1/3 діаметра дроту) Торці електродів утворюють у повітряному потоці додаткового центрального сопла збурення, що веде до втрати напрямленості транспортування розплавлених частинок и розширення металоповітряного потоку в площині, що проходить через осі електродів, тобто в горизонтальній площині Таким чином, конструкція сопла за патентом № 2119389 зберігає малий кут розкриття металоповітряного струменя в вертикальній площині, але не усуває пульсуючого дорозширення струменя в горизонтальній площині Внаслідок цього зменшується швидкість металоповітряного струменя, зменшується довжина його початкової ділянки з площиною перерізу, що дорівнює площі перерізу вхідного сопла, збільшується розмір розпилюваних частинок, а, отже, зростає пористість покриття і погіршуються його фізико-механічні властивості В основу винаходу поставлено задачу удосконалення пристрою для електродугового металізування шляхом установлення визначених співвідношень між геометричними параметрами пристрою, що дозволяє збільшити довжину початкової ділянки струменя металоповітряного потоку з площею перерізу, що дорівнює площі перерізу вхідної ділянки сопла, чим забезпечується покращання фізико-механічних властивостей покриття Для вирішення поставленої задачі у відомому пристрої для електродугового металізування, який містить сопло, що має вхідну циліндричну ділянку і вихідну ділянку, яка складається з двох циліндричних сопел однакового діаметра, у яких осі паралельні осі сопла, два електроди у вигляді дротів, направлених під кутом до точки їх сходження, розташованої на осі сопла за зрізом його вихідної ділянки, і струмопідводи, згідно з винаходом, на внутрішній поверхні циліндричних сопел виконані гвинтові ребра, у яких висота визначена з співвідношення h s 0,0264DBX, де h - висота гвинтового ребра, DBX - діаметр вхідної ділянки сопла, діаметр циліндричних сопел визначений з співвідношення 0,447DBX s d s 0,500DBX, де d - діаметр циліндрич них сопел, DBX - діаметр вхідної ділянки сопла, осі циліндричних сопел розташовані одне відносно другого на відстані 1/2 діаметра вхідної ділянки сопла, причому точка сходження електродів розташована на відстані, визначеній з співвідношення 1 ,75DBX ^ 1 ^ 1 ,80DBX, де І - відстань від зрізу вихід ної ділянки сопла до точки сходження електродів, DBX - діаметр вхідної ділянки сопла, а кут а сходження електродів обраний з інтервалу 43,5° < а 0,0264DBX, 0,447D BX > d > 0,500DBX, 1 , 7 5 D B X > I > 1,80DBX, 43,5° > a" > 55,0°, то це може призвести до збільшення опору струменя металоповітряного потоку повітрю з навколишнього середовища ВІДПОВІДНО зменшиться швидкість розпилюваних частинок, збільшиться кут розкриття струменя потоку і зменшиться довжина початкової ділянки струменя металоповітряного потоку з площею перерізу, що дорівнює площі перерізу вхідної ділянки сопла При цьому збільшується розмір розпилюваних частинок, а, отже, і пористість покриття, тобто погіршуються фізико-механічні властивості покриття На фіг 1 креслення схематично зображений пропонований пристрій, вигляд зверху, на фіг 2 те саме, вигляд А на фіг 1 Пристрій для електродугового металізування містить два електроди 1 в вигляді дротів, що направляються струмопідводами 2 до точки їх сходження за допомогою вузла 3 регулювання подання електродів 1, установленого на струмопідводах 2 В центрі пристрою вздовж його осі установлене сопло, що має ВІДПОВІДНО вхідну і вихідну ділянки 4 і 5 Вихідна ділянка 5 сопла складається з двох циліндричних сопел 6 однакового діаметра Осі циліндричних сопел 6 паралельні осі вхідної ділянки 4 сопла і розташовані одне відносно другого на відстані 1/2 діаметра вхідної ділянки 4 сопла На внутрішній поверхні кожного з циліндричних сопел 6 виконані гвинтові ребра 7, у яких висота визначена з співвідношення h s 0,0264DBX, діаметр кожного з циліндричних сопел 6 визначений з співвідношення 0,447DBx < d < 0,500DBX, де DBx діаметр вхідної ділянки 4 сопла Точка сходження електродів 1 розташована в горизонтальній площині по осі вхідної ділянки 4 сопла за зрізом його вихідної ділянки 5 на відстані, що зв'язана з діаме 50451 тром 1 , 7 5 вхідної D B X < І < ділянки 1 , 8 0 D B 4 сопла співвідношенням X Кут а сходження електродів 1 обирають з інтервалу 43,5° < а < 55,0° Крім того, вхідна ділянка 4 сопла виконана довжиною не менш від двох діаметрів його вхідної ділянки Пристрій для електродугового металізування працює так Оператор за допомогою вузла 3 регулювання подання електродів установлює кут а сходження електродів 1, виходячи з умови 43,5° < а < 55,0° і далі перевіряє положення точки сходження електродів 1, щоб вона знаходилася в горизонтальній площині по осі вхідної ділянки 4 сопла за зрізом його вихідної ділянки 5 Відстань від точки сходження електродів 1 до зріза вихідної ділянки 5 сопла обирається виходячи з умови 1,75DBX < І < 1,80DBX ПОТІМ вмикають подачу стиснутого повіт ря, подають напругу на струмопідводи 2 і подають електроди 1 Запалюється дуга Стиснуте повітря, проходячи через циліндричні сопла 6 вихідної ділянки 5 сопла створює турбулентні пульсації примежового шару струменя Наявність турбулентних пульсацій приводить до інтенсивного обміну енергією між примежовим шаром стиснутого повітря з сопла і потоком повітря з навколишнього середовища Сформований струмінь стиснутого повітря диспергує розплавлений електричною дугою метал електродів-дротів 1 і формує струмінь металоповітряного потоку, кінетична енергія якого в примежовому шарі зростає Таким чином, зменшується опір руху ядра струменя металоповітряного потоку, збільшується довжина початкової ділянки струменя металоповітряного потоку з площею перерізу, що дорівнює площі перерізу вхідної ділянки 4 сопла і кутом розкриття струменя 7 - 9° Металоповітряний потік з швидкістю частинок 100 - 150м/с і величиною їх диспергування менш ніж 50мкм осаджується на виробі і утворює покриття з пористістю 3 - 4% В кращому варіанті виконання винаходу електродугове напилення проводили на базі електродугового металізатора ЕМ-17 Для оцінки фізикомеханічних властивостей покриття були обрані такі показники пористість покриття, МІЦНІСТЬ покриття на зчеплення (адгезія), яку визначали штифтовим методом, МІЦНІСТЬ покриття на розрив (когезія), яку визначали штифтовим методом Напилення проводилося при таких режимах струм - 190А, напруга - 29В, дистанція напилення 190мм, тиск стиснутого повітря - 0,7Мпа Геометричні параметри пропонованого пристрою діаметр вхідної ділянки сопла (DBX) - 10мм, діаметр кожного з циліндричних сопел вихідної ділянки (d) - 4,475мм, висота гвинтового ребра (h) - 0,256мм, відстань від зрізу вихідної ділянки сопла до точки сходження електродів-дротів (І) - 17,8мм, кут сходження електродів-дротів (а) - 53,5° В процесі напилення був сформований струмінь металоповітряного потоку з такими параметрами довжина початкової ділянки струменя 80 мм при площі перерізу металоструменевого потоку і площі перерізу вхідного сопла, що дорівнювала 78,5мм2, кут розкриття факела розпилу частинок на початковій ДІЛЯНЦІ струменя потоку 7° - 9°, веь личина диспергування частинок металу ЗОмкм В результаті напилення на поверхні виробу сформувалося покриття з такими характеристиками пористість - 3%, когезія - 290МПа, адгезія - 32МПа Вигляд А Фіг 1 Фіг 2 50451 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71