Спосіб активації газового полум’я

Реферат: Спосіб активації газового полум'я реалізують в установці для газо-флюсових процесів КГФ-3-71, в якій бороментолові флюси БМ-1 та БМ-2 у вигляді пари насичують горючий газ, який згорає в пальнику з утворенням активної речовини В2О3, що флюсує, та має обмежені технологічні можливості і робочі температурні режими. Як джерело нагріву використовують ацетиленокисневий пальник з полум'ям, що активують газом трифтористого бору та забезпечують належну активацію поверхонь жароміцних сплавів в температурному інтервалі 1000-1200 °C. UA 113913 U (54) СПОСІБ АКТИВАЦІЇ ГАЗОВОГО ПОЛУМ'Я UA 113913 U UA 113913 U 5 10 Корисна модель належить до галузі енергетики, зокрема до засобів газополуменевої обробки металів, і може бути використана для плавлення, паяння та нагріву металів в зварювальному виробництві. Широко відомо використання активних газових середовищ для активації поверхонь, що з'єднуються, в процесах паяння, зварювання та споріднених технологіях [Паяння матеріалів: підручник / Г.В. Єрмолаєв, В.В. Квасницький, В.Ф. Квасницький, С.В. Максимова, В.Ф. Хорунов, В.В. Чигарьов; за загальною редакцією В.Ф. Хорунова і В.Ф. Квасницького. - Миколаїв: НУК, 2015. - 340 с.]. Для активації газових середовищ використовують флюси, які знаходяться в твердому, рідкому або газоподібному стані. Газоподібні флюси використовують як самостійні середовища та як активуючі добавки до середовищ, що є нейтральними або відновлюють. Активними газоподібними флюсами є продукти розпаду фторидів та хлоридів металів. Вихідними продуктами для отримання наведених середовищ є фтористий амоній NH4F, фторборат амонію NH4BF4, фторборат калію KBF4 та ін. Розкладання цих сполук відбувається за високих температур по наступних реакціях: 15 2NH4F→N2+3H2+2HF; 2NH4BF4→2NH3+2HF+2BF3; 20 25 KBF4→KF+BF3. Фтористий амоній повністю розкладається при температурі 600-800 °C, фторборат амонію при температурі 850-950 °C та фторборат калію - при температурі 800-900 °C. Активація поверхонь відбувається за рахунок їх взаємодії з продуктами розкладання фтористим воднем та трифтористим бором: 1 n Me nOm  2HF  MeF 2m  H2O m m n 3 3n Me nOm  2BF3  MeF 2m  B 2O3 m m n . 30 35 40 45 50 55 Ефективність наведених реакцій найбільша в температурному інтервалі 1000-1200 °C, що дає можливість виконувати активацію поверхонь нержавіючих сталей та деяких жароміцних сплавів. Найбільш поширений спосіб активації поверхонь, що з'єднуються, реалізується при пічному (загальному) нагріві деталей в середовищі аргону, яке активується продуктами розкладання наведених речовин. При цьому використовують як речовину в твердому стані, наприклад порошок, який при нагріванні утворює активний газовий компонент, так і газоподібному. Відомо додавання в середовище аргону порошку фтористого амонію, фторборату амонію або фторборату калію, які при нагріванні розкладаються та флюсують поверхні нержавіючих або жароміцних сплавів при їх з'єднанні. Ще кращі результати забезпечує додавання в атмосферу печі активуючих речовин безпосередньо у вигляді газів, наприклад фтористого водню або трифтористого бору, що стабілізує процес активації [Справочник по пайке: справочник / под редакцией И.Е. Петрунина. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 2003. - 480 с.]. В обох випадках забезпечується потрібний ступінь активації поверхонь, але використання трифтористого бору має більшу ефективність. Звичайно спосіб пічного нагріву має низьку продуктивність. Найбільш близьким аналогом способу активації газового середовища, що заявляється, є спосіб активації, що реалізується в установці для газо-флюсових процесів КГФ-3-71 [Газовая сварка и резка металлов: учебник / И.И. Соколов - М.: Высшая школа: 1986. - 304 с.]. Установка складається із зварювального пальника ГС-3, флюсоживильника ФГФ-3-71, що забезпечує насичення горючого газу парами рідкого флюсу БМ та осушувача ОАФ-3-71, в якому відбувається осушення та очищення горючого газу. За допомогою цього обладнання бороментолові флюси БМ-1 та БМ-2 у вигляді пари насичують горючий газ, який згорає в пальнику з утворенням активної речовини В2О3, що флюсує. Недоліками цього способу активації газового середовища є складний, ступінчастий процес та досить обмежені робочі 1 UA 113913 U 5 10 15 20 температурні режими останнього, що, наприклад, не забезпечують ефективну активацію поверхонь жароміцних сплавів при їх нагріві в температурному інтервалі 1000-1200 °C. В основу корисної моделі поставлена задача створення способу активації газового полум'я, який має простий робочий цикл, мінімум стандартного обладнання та підготовчих операцій, забезпечує ефективну, стабільну активацію в температурному інтервалі 1000-1200 °C та утворює газоподібні продукти взаємодії, які легко видаляються з поверхні, що активується. Поставлена задача вирішується тим, що як пальник для нагріву поверхні, що активується, використовують, наприклад, універсальний газовий різак типу Р1 (серійний), для таких горючих газів як ацетилен, пропан-бутан, метан та метилацетилен-аленова фракція і окиснювач - кисень (креслення). Перевагу, звичайно, треба надавати ацетилену, як найбільш теплотворному газу, який крім того може забезпечувати додаткове регулювання ступеня активності газового середовища за рахунок наявності в ньому вільного вуглецю, при визначеному співвідношенні з киснем. Активний газовий компонент, наприклад трифтористий бор, подається в зону нагріву по окремому каналу безпосередньо з балону, де він зберігається. Кількість об'ємної частки активної газової речовини в зоні нагріву змінюється в широкому інтервалі залежно від природи активатора та металу, що активується і регулюється безпосередньо редуктором. Критерієм, в даному випадку, є стан поверхні, що активується та наявність твердих залишків взаємодії газового середовища з поверхнею. При робочих температурах трифтористий бор вступає в реакцію з оксидами металів, яку можна проілюструвати на прикладі його взаємодії з оксидом хрому: Сr2О3+3BF3=2CrF3+(BOF)3. 25 В цьому випадку, газоподібний фтороксид бору легко видаляється. При недостатній кількості трифтористого бору в зоні взаємодії протікає реакція: Сr2О3+2BF3=2CrF3+В2О3. 30 35 40 45 50 В цьому випадку, значно збільшується кількість твердих залишків В 2О3 и CrF3, які утворюють відносно легкоплавкий шлак, кількість якого легко контролюється візуально. Таким чином, вперше запропоновано спосіб активації ацетиленокисневого полум'я безпосередньо додаванням в нього трифтористого бору у вигляді газу. Порівняльні випробування ступеня активності газових середовищ здійснювали при наплавленні жаростійкого композиційного матеріалу КБНХЛ-2, який має температуру плавлення ~1070-1090 °C та містить до 25,5 мас. % хрому, на жароміцний, жаростійкий нікелевий сплав типу ЧС88У-ВИ. Аналіз результатів випробувань (таблиця) показує, що у випадку використання ацетиленового полум'я, що було активоване парами рідкого флюсу БМ-1, отримано негативний результат. Крайові кути змочування композицією КБНХЛ-2 сплаву ЧС88У-ВИ знаходяться в межах 50-70 град., поверхня має сильно окиснений вигляд, що свідчить про незадовільну адгезію та неприйнятний результат. При наплавленні сплаву КБНХЛ-2 на пластинку сплаву ЧС88У-ВИ ацетилено-кисневим полум'ям, що було активовано додаванням газу трифтористого бору за способом, що заявляється, отримано позитивний результат. Поверхня, що піддавалася дії активного газового середовища, має сріблястий вигляд, що свідчить про належне видалення з поверхні оксидів. Крайові кути змочування сплаву ЧС88У-ВИ композицією КБНХЛ-2 знаходяться в допустимих межах 15-30 град. та легко регулюються за рахунок візуального контролю температури, що підтверджує досягнення технічного результату при здійсненні заявленого способу активації газового полум'я. Приклад реалізації корисної моделі. Сплав КБНХЛ-2 наносять на контактні поверхні бандажних полиць робочих лопаток газотурбінного двигуна із сплаву ЧС88У-ВИ методом ацетилено-кисневого наплавлення з активацією полум'я газом трифтористого бору. Матеріал наносять шаром товщиною ≥2,0 мм. Після наплавлення поверхня шліфується до необхідної товщини та шорсткості. 2 UA 113913 U Таблиця Способи активації, газового полум'я, що випробовуються Спосіб аналога Спосіб, що заявляється (ацетиленокисневе полум'я (ацетилено-кисневе полум'я + пари флюсу БМ-1) + газ трифтористого бору) Крайові кути змочування сплаву ЧС88У-ВИ композицією КБНХЛ-2, град. 50-70 15-30 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Спосіб активації газового полум'я, що реалізують в установці для газо-флюсових процесів КГФ3-71, в якій бороментолові флюси БМ-1 та БМ-2 у вигляді пари насичують горючий газ, який згорає в пальнику з утворенням активної речовини В2О3, що флюсує, та має обмежені технологічні можливості і робочі температурні режими, який відрізняється тим, що як джерело нагріву використовують ацетилено-кисневий пальник з полум'ям, що активують газом трифтористого бору та забезпечують належну активацію поверхонь жароміцних сплавів в температурному інтервалі 1000-1200 °C. Комп’ютерна верстка Т. Вахричева Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут інтелектуальної власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3