Спосіб нанесення покриття на матеріали і вироби та пристрій для його здійснення

1. Спосіб нанесення покриттів на матеріали і вироби, який включає розгін робочої речовини у твердій фазі та напилювання її на оброблювану поверхню, який відрізняється тим, що робочу речовину протягом 30 40 мкс піддають одночас ному впливу імпульсного струму густиною Винаходи належать до області машинобудівної, обробної, хімічної промисловості і можуть бути використані для одержання зносостійких, захисних, декоративних покриттів і зміцнюваних поверхневих шарів із заданою товщиною і властивостями. Відомий спосіб нанесення покриттів матеріалів і виробів [А.с. СРСР №1835865, С23С4/00, БВ №10, 1996], що включає розгін робочої речовини в атмосфері плазмоутворюючого газу і напилювання його на оброблювану поверхню. Спосіб включає створення плазмового повітряного турбулентного струменя, подачу в нього часток металевого порошку, напилювання на оброблювану поверхню і формування покриття в умовах запобігання окиснюванню. Недоліком відомого способу є низька якість одержуваного покриття внаслідок низької швидкості бомбардування робочою речовиною, оскільки на великих товщинах зростає пористість і знижується адгезія напилюваного шару. Відомий пристрій для нанесення покриттів ма теріалів і виробів, [А.с. СРСР №1835865, С23С4/00, БВ №10, 1996], що містить розгінний блок і розпилювач. Розгінний блок і розпилювач виконано у вигляді розгінної труби - плазмотрона. Недоліком є низька міцність і обмежена товщина одержуваних з використанням відомого пристрою покриттів. Найбільш близьким за технічною сутністю є спосіб нанесення покриттів матеріалів і виробів [Бартеньев С.С. и др. Детонационные покрытия в машиностроении. Л.: Машиностроение, 1982. 192], що включає розгін робочої речовини у твердій фазі і напилювання її на оброблювану поверхню. Спосіб полягає в детонації робочого газу і виносі робочої речовини зі швидкістю детонації на оброблювану поверхню. Спосіб відрізняється складністю реалізації, оскільки здійснюється в умовах вакууму в прийомній камері. Тому, ця технологія не дозволяє проводити обробку довгомірних об'єктів, а одержува 11 3,1 10 5 А/мм і стискаючого магнітного поля, а , потім струменем наносять на оброблювану поверхню. 2. Пристрій для нанесення покриттів на матеріали і вироби, який містить розгінний блок, об'єкт кидання та розпилюючий пристрій, який відрізняється тим, що розгінний блок включає трубчасту напрямну і встановлений за віссю об'єкт кидання у вигляді жорсткого провідника, а розпилюючий пристрій виконано у вигляді з'єднаного з джерелом живлення фокусуючого індуктора і двох сіткових електродів, установлених на вході і на виході індуктора один від одного на відстані довжини киданого провідника, один із яких підключено до індуктора, а інший - заземлено. (19) UA (11) 77340 (13) C2 2 3 77340 4 не покриття не перевищує товщини 1мм. підключено до індуктора, а інший - заземлено, що Найбільш близьким за технічною сутністю є дозволяє забезпечити контакт робочого тіла з дію[Бартеньев С.С. и др. Детонационные покрытия в чими пристроями, здійснити переведення останмашиностроении. Л.: Машиностроение, 1982. нього в стан плазми і забезпечити прискорений 192], пристрій для нанесення покриттів матеріалів викид робочої речовини з одержанням покриття і виробів, що містить розгінний блок об'єкт кидання заданої міцності. і розпилювальний пристрій. На Фіг.1 зображено схему запропонованого Відомий пристрій складний в експлуатації і пристрою, на Фіг.2 - тимчасовий розподіл густини вимагає оснащення маніпулятором, що дорого струму в шарах провідника, на Фіг.3 - процес дикоштує. Наявність вакуумної камери не дозволяє фузії струму всередині провідника. проводити обробку великогабаритних виробів і Пристрій для нанесення покриттів матеріалів і регулювати швидкість напилювання, що впливає виробів містить механічний розгінний блок із трубна якість покриттів. частої напрямної 1. Об'єкт кидання (робоче тіло), В основу винаходів поставлено задачу ствовиконаний у вигляді жорсткого провідника 2, устарення способу нанесення покриттів матеріалів і новленого за віссю трубчастої напрямної 1. Розвиробів та пристрою для його здійснення, шляхом пилюючий пристрій виконано у вигляді фокусуючовикористання властивості миттєвого руйнування го індуктора З, з'єднаного з джерелом 4 провідного робочого тіла (електровибуху провідни(імпульсного струму) живлення і двох сіткових ка) під дією сильного магнітного поля, протягом електродів 5, установлених на вході і виході індуккороткого проміжку часу з одержанням високоштора 3. Відстань між сітковими електродами 5 відвидкісної густо сфокусованого плазмового струмеповідає довжині жорсткого провідника 2. При цьоня, за рахунок чого досягнуто спрощення способу му, один з електродів 5, наприклад вихідний через нанесення і підвищення міцності покриттів. до індуктор 3 підключено і до джерела 4 імпульсПоставлена задача досягається тим, що в ного струму, а інший - заземлено. За індуктором 3 способі нанесення покриттів матеріалів і виробів, збоку, протилежному розгінному блоку, установякий включає розгін робочої речовини у твердій лена оброблювальна поверхня 6. фазі і напилювання її на оброблювану поверхню, У спосіб покладено зміну фізичного стану мезгідно з винаходом, робочу речовину протягом талу при протіканні по ньому електричного струму великої густини і здійснюється таким чином. За 30 40мкс піддають одночасному впливу імпульсдопомогою механічного розгінного пристрою тверного струму густиною 1,1-3,1·105А/мм2 і стискаючодий металевий провідник 2 розганяють по напрямго магнітного поля, а потім струменем наносять на ній 1 і кидають за віссю фокусуючого індуктора 3. оброблювану поверхню. Влітаючи в міжвитковий простір індуктора 3, провіПоставлена задача досягається тим, що в дник 2 замикає вхідний і вихідний електроди 4, які пристрої для нанесення покриттів матеріалів і визнаходяться під напругою імпульсного джерела 4 робів, який містить розгінний блок, об'єкт кидання струму. У мить замикання, під впливом миттєвого та розпилюючий пристрій, згідно з винаходом, розімпульсу струму густиною 1,1-3,1·105А/мм2 протягінний блок включає трубчасту напрямну і встаногом 30 40мкс, від джерела 4 і радіальновлений за віссю об'єкт кидання у вигляді жорсткого провідника, а розпилюючий пристрій виконано у стискаючого магнітного поля індуктора 3 відбувавигляді, з'єднаного з джерелом живлення, фокується різкий перехід матеріалу провідника 2 з жорсуючого індуктора і двох сіткових електродів, устасткого в плазмовий стан і одночасне прискорення новлених на вході і на виході індуктора один від потоку в магнітному полі фокусуючого індуктора 3. одного на відстані киданого провідника, один з Нижня і верхня границі густини струму обумовлені яких підключено до індуктора, а інший - заземлепочатком виникнення процесу та доцільністю проно. ведення процесу виходячи з технологічних і економічних міркувань. Робочу речовину протягом 30 40мкс піддають Причиною електричного вибуху є взаємодія впливу імпульсного струму, що дозволяє всій масі шарів із протилежним напрямком струмів, виникпровідника перейти в стан плазми. нення яких обумовлено тим, що в процесі плавВплив здійснюють одночасно імпульсом струлення провідник підпадає під вплив нестійкостей му густиною 1,1-3,1·105А/мм2 та стискаючого магрізного характеру (пінч-ефект, сили поверхневого нітного поля і струменем наносять на оброблюванатягу та інших умов на поверхні провідника та у ну поверхню, для протікання процесу вибуху його об'ємі). У результаті виникає неоднорідна робочої речовини і високошвидкісного напилюванмеханічна система, що розвивається в часі. Вининя покриття. кнення спрямованих перпендикулярно поверхні Розгінний блок включає трубчасту напрямну і об'ємних сил відштовхування призводить до повстановлений за віссю об'єкт кидання у вигляді рушення суцільності структури провідника по гражорсткого провідника, який дозволяє здійснити ницях шарів. Оскільки час поширення струму по винос робочої речовини в місце проведення вибуповерхні (у скін-шарі) уздовж за віссю провідника ху в заданому діапазоні швидкостей кидання для набагато менше часу дифузії, то можна вважати, одержання покриття з необхідною глибиною прощо в кожному перерізі однорідного довгого провідникнення, товщиною і міцністю. ника дифузія струму буде протікати однаково. Розпилюючий пристрій виконано у вигляді Диференціальне рівняння дифузії струму в з'єднаного з джерелом живлення фокусуючого довгому циліндричному провіднику виглядає в індуктора і двох сіткових електродів, установлених такий спосіб: на вході і на виході індуктора один від одного на відстані довжини киданого провідника, один із яких 5 77340 6 розрахунку. j 1j j (1) Електровибух, як порушення суцільності стру2 r r t r ктури матеріалу по циліндричній поверхні r=r1, настає в момент, коли тиск Ρ перевищить динамічну де j - густина струму; r - радіус провідника; t границю міцності матеріалу час; , s - відповідно магнітна проникність і провідність матеріалу. 1 P (6) din st 1 i /D n Задача розв'язується за нульових початкових умов j(r,0)=0 при 0