Способ очистки поверхности изделий

Авторы патента:

H05H1 - Плазменная техника (термоядерные реакторы G21B; ионно-лучевые трубки H01J 27/00; магнитогидродинамические генераторы H02K 44/08; получение рентгеновского излучения с формированием плазмы H05G 2/00); получение или ускорение электрически заряженных частиц или нейтронов (получение нейтронов от радиоактивных источников G21, например G21B,G21C, G21G); получение или ускорение пучков нейтральных молекул или атомов (атомные часы G04F 5/14; устройства со стимулированным излучением H01S; регулирование частоты путем сравнения с эталонной частотой, определяемой энергетическими уровнями молекул, атомов или субатомных частиц H03L 7/26)

Изобретение отиоснтся к технологии маиияостроекия и ножеТ быть приманено для очистки поверхностей прет ннущественно металлических изделий от окискых и оргаш ческих эагрязнений подготовке под окраску, ианесение покрытий и сварку. Целью изобретенияявляется повышение пpoизвoдитeльнo сти. Для этого очистку осуществляют кратковременным ваздействией струи lnлaз {ы водяного пара с высокой Ш1от ностью теплового потока при атмосфер ROM давлении, а затем охлаждают очищенную поверхность в среде иеокисляккдего газа. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧ ЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

\ ао Н 05 И 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

4ь

ЬФ

4Фь

C©

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ОО ДЕЛАМ ИЗОВРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ {46) 30.05.92. Бюл. Р" 20

{21) 3974771/25 / (22) ЗО. 10,85 (72) Н. B. Ефиохин, П. П. Кулик, О. В. Синягин и И. И. Токмулин (53) 533.9(088.8) (56) Патент США Р 432808) кл. С 23 С l5/ОО, 1982.

Патент ФРГ В 33l6742, кл. С 23 С )5/ОО, 1984, (54) СПОСОВ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к технологии маивностроения и может быть нри„.SU„,, 1421249 А1 иенено для очистки поверхностей пра" имущественно металлических изделий от окисных и органических загрязнений

r", н подготовке лод окраску, нанесение покрытий и сварку. Цельв изобретения. является повышение производительно сти. цля зтого очистку осуществлявт кратковреиенныи воздействием струи плазмы водяного пара с высокой ппотI постыл теплового потока при атмосферном давлении, а затеи охлакдаот очи" ценную поверхность s среде неокисляицего rasa, 3 ил.

i 1121 749

Изобретение относится т(технологии ма1(п(1(остроения и может быт., прн!ЗненО

ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ тЭЕт(т Г, ЩЕСТ.ВтЕН.(тт МЕтаЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ Oт O :тттС . ных и органических загрязне(гий при

ПОДГОТОВКЕ ПОД OKPHCK> ь НйттЕСт=пИЕ 1ЧО крытий н сварку.

ЦЕЛЬ ИэабрЕтЕНИЯ вЂ” Г(ОВЫт11Е1(ИЕ Пра-изводительн сти процесса очнс1к1(, 10

На фиг. 1 показана схема проведения очистки плоской 1(етаттлической поверхности, на фиг, 2 - схема пров-ЦЕНИЯ ОЧИСТКИ ПОВЕтЭХНОС т тт ТЕЛЯ ВРа щения; ка Мтг. вЂ” хема. Паоведения очистки проволоки..

Окисные н органич: OI(H э".грязнения образуют на поверхност.":1 металла

ПЛЕНКУ Ь РЕЗКО ОТГ(ит(аЮ(1(т, 1(тая ПО СВОИМ тепл(эфизическим -BoH(lòÁÐb от металла ЭГ". основы. Коэффициент температуропроводности пленки загрязненп::. : значительна ниже коэффициента температ тропроводКОСтн МЕТаЛЛОВ, Тах Дт(Я ОКИСЛОВ,-, COлеи, масел - 10 М, с, а дпя 1(еталлов ?

10 и /с.

П(ээтомУ ь птэи кРЯТ1(ОВРемен1(ом Ваз действии 7 с 0,01 ""-; на поверхность металла, покрытаI.О пленкой загрязнений, тепловогс, потока I=I.co(.oé платно- 10 (1И q 7 1 0 Б (/М Праи» вЂ”;.-ОL,H . О»ЫСттЭЫН г сильный нагрев плт- нкн =-:- гp (знений (Т 2000К для окислоя),. Приводящий

K ТнтЭ Ь(ИЧ Е СКЭМУ Р аз ЛОЖЕ(нтю 1 -ICII R 3 eIIHIO компОнентов пле г(и, IgH этом патзерх. 5 ность мет алла пад загрязнениями на

;."РенаЕтСЯ НЕЗ ЫЧ:1теПЬНО . :,З:.З.:-.-.. ИнтЕНСИВНОГО ТЕПЛООТВОДЗ ВГЛубЬ МЕтаЛтта, ПРИ ВОЗДЕЙ(ь ГВИН На ЗНГРЯЗ": ЕННУЮ Па В Е рХ НО С 1 Q М pg g Ч Па С т I т 1, П т1(т З Мтт(В О»

ДЯНОГО ПаРа аТМОСфЕРНОт -. ДаВЛЕН(: Ч ь .Имеющей темпе1эатуру вы(те 1 0 К и обе спечивактщей плотность т-:";:лового .лотоI(B вьш1е 10 Вт/м ь реаэт11.1зу="-тся н;- .

ТОЛЬКО ТЕРМИЧЕСКОЕ Раэ i- l- gP":..".,(å. Р(Нт 11а -,т

pение загрязнении с

При темпеватурах эьь:;- 1(э К плазMG водянОго пара состоит в oснов" оМ из ионазованных и возбул1,.; -.»(ых =-. гамов водорода и ки порода и Обл тт,зет пр:,="-:. ,т-(1

ИМУЩ(ЗСТВЕНИО ВОССта»O"1....: :-Рт. т ":.; ГЧ I=-:OH:

СТВа1 П1. 11О Э ТОМУ труд(-;:;.p, ;-..;тать Н1,тт,т, МИЧЕСКИЕ ОКИСЛЬт, Мть тратт(11ОГ, ттапnт"."!Да В1 1СОКОЙ ТЕМПЕРатУРЫ,. т .Н-:.-:ПС;;В(-:.;-:. восстанавливаются, H. гродукт гермиl - (4

ЧЕСК ЭГО РазпажЕЬ((1Я аГОЯЗНЕт-;:;И акцит(вас станОвлення окнслОВ удал яь.," " ся с паверхнссти скоростным напоро1"1

ПЛа 1ИЕЙ(1ай -q O|:ß

Цо окончании воздействия струи плазмы очищенную поверхность металла„ т(аГРЕВП(УЮСЯ ДО -,ÅIIÏÅPËòÓÐÛ В НЕСКОЛЬко сот градусов, необходимо защитить от окисления на воздухе, Для этого праце с следует проводить В атмосфе» ре неокисляющего газа или использовать струю холодного защнтнаго газа (аРГОНь аэат g (Я л) ДЛЯ ИНТЕНСИВпага ° охлаждения и локального предохранения от окисления выходящей из-под плазмен Io(". Струл горячей поверхности металла.

Для предотвращения нагрева поверх"ности ьтеталла до температуры, при которой может произойти оплавление .;:и нежелательн(эе ухудщение механических свойствь пгтазменную струю невЂ” обходимо перемещать относительно по-. верхности со скоростью, минимальное

= начение, величины которой можно аце

Нить из соотнощения, получаемого из линеаризованного уравнения нестаци" онврной(теплопроводности в одномерном случае

К а q / 1 ьть. С ЛТ где V вЂ” скорость oтносптельного перемещения плазменной струи и обрабатываемой поверхности, м/с; (1 вЂ” диаметр ядра плазменной струи, м; средняя плотность теплового потока г ядре плазменной струи, Бт/м ;

КоэффиЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ металла, Вт/и К; плотность металла, кг/м

0 = теплоемкость металла, Е Дж/кг . K;

Е =- коэффициент., учитьвающий влияние толщины и состава пленки загр11знерп(й; йТ вЂ” допустимая температура на" грева повтерхности„ К, Грет (агаемъп(способ реализуетсА (-Л ттуЮщиМ Обраэомо . При очистке плоской поверхности

H-:(тЕЛИЯ (:.М, А11Г., ),; ГЕНЕРатаР ПЛаэ" м*,(Водяного пара 2 вместе с соплами

"-.эрез которые падают охлаждающий защит(-.ый гаэ ч, перемещают приводом

5 поперек поверхности: 1, а после да"..-,"..Нже1п(Я кРВЯ павеРхности 1ь пеРеД ,началам обратного поперечного движеРНЯ ь ОСУЩЕС1 ВЛЯЮТ ВЗ ЗИМНО Е СМ(ЗЩЕНИЕ

1421249

4. генератора плазмы 2 и поверхности I вдоль поверхности на величину, не превьппающую диаметр ядра плазменной

» труи 6, что обеспечивает равномер5 ность очистки..

При очистке поверхности 1 тела вращения (иэделия) (см. фиг. 2) генератор плазмы водяного пара 2 с соп лом 3, через которое подают защитный !О газ 4, перемещают приводом 5 вдоль оси вращающегося тела, причем для обеспечения равномерности очистки по площади смещение генератора плазмы

2 вдоль оси вращающегося тела эа каж- !5 дый его оборот прОизводят на величину, не превьппающую диаметр ядра плазменной струи 6.

По фиг. 3 проволоку (изделие) протягивают через струю плазмы водяного 20 пара 2 генератора плазмы с поворотом обрабатываемой поверхности на 180 и обдувают охлаждающим газом 4 через сопло. Во всех трех случаях относительное перемещение очищаемой поверх- 25 ности и генератора плазмы производят со скоростью, при которой температура нагрева поверхности металла не превышает температуру плавления металла.

Пример 1, Проводилась очи- 30 стка поверхности листа стали марки

Ст.20. Размеры листа 2000х1000х3 мм.

Генератором плазмы является электродуговой плазмотрон со стабилизацией дуги водяным вихрем. Потребляемая мощность 60 кВт. Расход воды

1,5 л/мин. Защитный гаэ вЂ” азот, расход 10 л/мин. Средняя плотность теплового потока в ядре плазменной струи в рабочем сечении 2 !О Вт/м . Скорость движения нлазмотрона 1,2 м/с, продольное смещение плазмотрона после каждого поперечного прохода 10 мм.

Время очистки 3 мин.

Пример 2. Проводилась под" 45 готовка внешней поверхности трубы иэ

Ст.3 под напыление защитного покрытия.

Размеры. трубы: длина м, внешний диаметр 0,2 м; толщина стенки 5 мм.

Потребляемая мощность генератора плазмы врдяного пара 44 кВт. Расход воды 1,5 л/мин. Защитный газ вЂ” азот, расход 3 0 л/мин, Средняя плотность теплового потока в ядре плазменной

6 7 струи 4 ..10 Втум . Частота вращения изделия 400 об/мин. Скорость перемещения плазмотрона вдоль оси изделия

l2 мм/с. Время обработки 1,5 мин.

Пример 3. Проводилась очистка сварочной проволоки 6 i»5 мм.

Проволока пропускалась через струю плазмы дваждь» с поворотом очищаемой поверхности. Иощность генератора плазмы 40 кБт. Расход воды 1,2 л/мин.

Защитный газ вЂ” СО», расход 8 л/мин.

Скорость движения проволоки 2 м/с.

Предлагаемый способ позволяет в открытьп атмосферных условиях с высокой скоростью очищать поверхность изделий любой формы и размеров от загрязнений и по„-.,готавливать под сварку, нанесение покрытий и окраску, а высокое качество очистки обеспечивает хорошую адгеэию покрытий. Использование воды в качестве плазмообразую" щего вещества делает процесс дешевым и нетоксичным, исключает образование вредных трудноутилизируемых отходов.

Формула изобретения

Способ очистки поверхности изделий, включающий удаление загрязнений воз- действием плазменной струи и относительное перемещение обрабатываемого изделия и плазменной струи, о т л и" ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности, на поверхность изделия воздействуют струей плазмы водяного пара с плотностью теплового потока выше 10 Вт/и при

4 атмосферном давлении, при этом перемещение изделия и плазменнбй струи осуществляют со скоростью, при кото» рой температура нагрева поверхности изделия не превышает температуру разрушения материала изделия, а после воздействия плазменной струи изделие охлаждается в неокисляющей среде до температуры ниже температуры активного окисления материала изделия на воздухе °

508.. f

/6" 3

908 .. 2

1421249 (\

Составитель Н. Грабчак.

Редактор 0., Филиппова Техред М.Дидык: Корректор М Немчик

Заказ 2443

Тирак Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

° »» М

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Укгород, ул. Проектная, 1

Способ обработки металлических деталей импульсной плазмой // 1407384

Изобретение относится к способам обработки метанпических деталей импульсной плазмой

Устройство для азотирования в высокочастотной плазме тлеющего разряда // 1403982

Изобретение относится к электротермическому машиностроению, в частности к установкам для ионного азотирования

Свч-плазмотрон для спектрального анализа растворов // 1402231

Способ измерения времени релаксации концентрации электронов в газоразрядной плазме // 1402230

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано в спектроскопии рабочего вещества газоразрядных лазеров и в диагностике плазмы для измерения времени релаксации концентрации электронов

Источник проникающего излучения // 1400475

Изобретение относится к ускорительной технике

Устройство для нанесения пленок аморфного гидрогенизированного кремния // 1400464

Устройство для управления перемещением дугового разряда // 1400461

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для плазменной обработки поверхностей диэлектрических мгпериялпн с целью получения низкоспрбииоиимх защитно-декоративных покрытий, Цолью изобретения является обеспечемиг рляномёрности перемещения дугояого рязряда с заданной скоростью электродов

Магнитопровод бетатрона // 1395124

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при разработке индукционных ускорителей с азимутальной вариацией управляющего магнитного поля

Способ определения максимальных амплитуд радиальных свободных колебаний частиц в фазотроне // 1392646

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано для повышения эффективности вьшода частиц из ускорителя, улучшения качества растянутого пучка СП

Термоядерный реактор // 2100849

Ускоритель плазмы // 2100916

Изобретение относится к плазменной технике, а более конкретно к устройствам для ускорения заряженных частиц, и может быть использовано, в первую очередь, для обработки высокоэнергетическими плазменными потоками металлических поверхностей с целью повышения таких их характеристик как чистота поверхности, микротвердость, износостойкость, коррозионная стойкость, жаростойкость, усталостная прочность и др

Конструкция тепловой защиты, охлаждающий элемент и способ его изготовления // 2101887

Изобретение относится к системам тепловой защиты из огнеупорного композитного материала, которые охлаждаются потоком жидкости, и более точно касается конструкции тепловой защиты для отражателя камеры удерживания плазмы в установке термоядерного синтеза, охлаждающего элемента, который использован в конструкции тепловой защиты, и способа изготовления такого охлаждающего элемента

Способ получения сплошной пленки с алмазоподобной структурой и устройство для его осуществления // 2105379

Способ получения электрической энергии и устройство для его осуществления // 2105407

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для получения электрической энергии путем преобразования тепловой энергии плазмы в электрическую

Плазмоэрозионный размыкатель // 2105436

Плазмоэрозионный размыкатель // 2105437

Плазмохимический генератор с самопрокачкой газа // 2105438

Газоразрядная камера // 2105439

Изобретение относится к области технологии очистки и обезвреживания отходящих газов, газовых выбросов различных производств и процессов, а также плазмохимического синтеза химически активных соединений с использованием электрических методов, в частности к устройству газоразрядных камер, в которых производят процесс детоксикации и очистки

Устройство для измерения изменений тяги плазменного ракетного двигателя с замкнутым дрейфом электронов // 2107186