Способ газопламенного напыления порошковых материалов

 

Использование: для получения покрытий из тугоплавких и неэлектропроводных материалов. Сущность изобретения: способ включает смешение рабочих газов, их горение с образованием высокотемпературного факела, нагрев и ускорение транспортируемых в факел частиц порошка и дополнительный их нагрев и ускорение в пламени соосно расположенного с первым вторичного факела . При этом транспортирование порошка осуществляют между первичным факелом и вторичным, причем смесь горючих газов, образующих вторичный факел, подают по оси первичного факела, а скорость истечения газовой смеси вторичного факела определяют из выражения: 8 V rr2G+ 10 -)Vr, М.-Ti где Vr - скорость горения смеси, с/м; Ti, Т2 - максимальная температура горения смеси первичного и вторичного факела, соответственно , град.К; do - средний размер частиц напыляемого порошка, м; G, М - коэффициенты , зависящие от состава вторичной смеси. 2 табл. со с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИ Ч Е СКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 23 С 4/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4899998/26 (22) 08,01.91 (46) 07.01,93 Бюл.N 1 (71) Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР (72) В.А.Чагаев, М,А.Белоцерковский, Ю.В.Полупан, В.Т.Сахновач и №Л.Пунтус (73) Институт надежности машин АН БССР (56) 1. Патент США ¹ 4358053, кл. 239-79, 1982.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 1240402, кл. В 05 В 7/20, 1986, (54) СПОСОБ ГАЗОПЛАМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Использование: для получения покрытий из тугоплавких и неэлектропроводных материалов. Сущность изобретения: способ включает смешение рабочих газов, их горение с образованием высокотемпературного факела, нагрев и ускорение транспортируеИзобретение относится к технологии машиностроения, в частности к способам нанесения покрытий газопламенным напылением порошковых материалов, в частности тугоплавких и неэлектропроводных, и может быть использовано для восстановления или упрочнения быстроизнашивающихся деталей машин, например рабочих органов почвообрабатывающих агрегатов.

Известен способ газопламенного напыления порошковых материалов (1), заключающийся в смешении рабочих газов в газосмесительном устройстве термораспылителя, их горении с образованием высокотемперагурного факела, нагреве и ускорении транспортируемых в факел по его оси частиц порошка и дополнительном их ускорении вторичным газовым потоком, концентрично охватывающим на опредеЯ2„, 1787171 АЗ мых в факел частиц порошка и дополнительный их нагрев и ускорение в пламени соосно расположенного с первым вторичного факела. При этом транспортирование порошка осуществляют между первичным факелом и вторичным, причем смесь горючих газов, образующих вторичный факел, подают по оси первичного факела, а скорость истечения газовой смеси вторичного факела определяют из выражения:

10а

V&26- М.т )Ч м т1 где Чг — скорость горения смеси, с/м; Т1, Tz — максимальная температура горения смеси первичного и вторичного факела, соответствен но, град. К; d< — средний размер частиц напыляемого порошка, м; G, М вЂ” коэффициенты, зависящие от состава вторичной смеси. 2 табл, ленном расстоянии от термораспылителя первичный поток.

Недостатком известного способа являются низкие значения физико-механических свойств покрытий из порошков относительно тугоплавких материалов или материалов с низкой теплопроводностью (пористость 30...507, прочность сцепления

6...10 МПа), поскольку, увеличивая скорость частиц до 50...70 м/с, вторичный поток их охлаждает и уменьшает время пребывания в активной зоне пламени.

Известен способ газопламенного напыления порошковых покрытий, выбранный в качестве прототипа, включающий смешение рабочих газов в газосмесительном устройстве термораспылителя, их горение с образованием высокотемпературного факела, нагрев и ускорение транспортируемых в

1787171 факел по его оси частиц порошка и дополнительный их нагрев и ускорение в пламени вторичного газового потока, концентрично охватывающего на определенном расстоянии первичный поток (2). При этом происходит недостаточный нагрев частиц порошков тугоплавких металлов и материалов с низкой теплопроводностью во вторичнбвд пламени, что обуславливает высокую пористость покрытий (более 30%) и низкую прочйость сцепления с основой (менее

12 МПа).:Поскльку максимальная плотность теплового потока вторичного факела в зоне его формирования образуется на периферии фронтального сечения потока, а не в его центре, где в основном летят частицы порошка, последние не прогреваются до температур, позволяющих получить качественные покрытия, Цель изобретения — повышение качества покрытий.

Цель достигается тем, что в известном способе газопламенного напыления порошковых покрытий, включающем смешение рабочих газов в газосмесительном устройстве термораспылителя, их горения с образованием высокотемпературного факела, нагрев и ускорение транспортируемых в факел частиц порошка, дополнительный их нагрев и ускорение в пламени соосно расположенного с первичным вторичного факела, транспортирование порошка осуществляют между первичным факелом и вторичным, при этом смесь рабочих газов, образующую вторичный факел, подают из термораспылителя по оси первичного факела, а скорость истечения газовой смеси вторичного факела определяют из выражения

do 108

V=(TzG+ М Т ) Vr (1)

М Т где Vr — скорость горения смеси, м/с; Т, Тг —. максимальная температура горения смеси первичного и вторичного факелов соответственно, град.К; d< — средний размер частиц напыляемого порошка, м: G, М вЂ” коэффициенты, зависящие от состава вторичной смеси (для смеси

СзН +СаН1о+02:М=2,08 град/м; G = 30,94 х х10; для смеси C2H2+02:М=1,56 град/м; G = 32,06х10 1/град.)

Нагреваясь и ускоряясь в первичном факеле, частицы порошка попадают непосредственно в самую активную зону вторичля. Эти же рабочие газы и порошок использовали для напыления по технологии, предложенной в прототипе, В табл,2 приведены свойства покрытий, полученных по предлагаемому способу и по прототипу, Таким образом, напыление покрытий из порошков тугоплавких металлов, окислов, ситаллов, стеклоэмалей по предлагаемому способу позволяет получить слои с достаточно высокими механическими свойства50 ми, 55 ного факела, имеющую максимальную плотность теплового потока, причем в предлагаемом варианте активная зона вторичного факела расположена внутри порошкового

5 потока, что обуславливает максимальный прогрев частиц.

В табл.1 приведены физико-механические свойства покрытий, напыляемых предлагаемым способом.

Данные, приведенные в табл,1, показывают, что в результате использования предлагаемого способа удалось нанести покрытия с физико-механическими свойствами, удовлетворяющими требованиям.

15 Кроме того, данный способ позволил напылить порошками окислов покрытия, близкие по характеристикам к покрытиям, полученным плазменным напылением, Пример. Способ использовали при

20 упрочнении рабочей кромки дисковых сошников почвообрабатывающих агрегатов.

Напыление покрытий осуществляли на модернизированной установке УПТР-1-85, термораспылитель которой позволял пропускать через центральный канал соплового наконечника газовую смесь для формирования вторичного факела, Материал покрытия — карбид хрома, плакированный никелем (толщина оболочки 5...10 мкм), раз30 мер частиц 40.„50 мкм, Факел первичного пламени образовывался в результате сгорания пропан-бутан — кислородной смеси, режимы соответствуют паспортным данным установки, Факел вторичного пламени формировали с использованием также пропанбутан — кислородной смеси. Используя выражение (1), определили, что скорость истечения должна превышать скорость горения в 1,73 раза, при этом воспламенение

40 вторичного факела происходит на расстоянии 116-119 мм от сопла термораспылите1787171

Формула изобретения

Таблица 1

V/Vi

Горючий Горючий газ первого газ второго акела акела

Материал порошка

Размер на- Пористость пыляемых покрытий, части, мкм

Прочность сцепления, МПа

СзНв+

+С4Н10

СгНг

63 — 100

50-63

8 — 10

28-35

30-33

СзНв+

+С4Н10

СзНв+

+С4Н10

2,51

1,85

10-12

СгНг

СзНв+

+С4Н 10

25-28

40-50

1,67

СзНв+

+С4Н10

С2Н2

50 — 63

40-50

50 — 100

СзНв+

+С4Н 10

С2Нв+

+С4Н10

С2Н2

8 — 10

23-26

20-23

25-28

1,93

Окись алюминия

Смесь Т10г

+ ПХ20Н80

10-14

1,63

СзНв+

+С4Н10

8-10

2,08

Та

Составитель В. Чагаев

Редактор Т. Хорина Техред М.Моргентал Корректор Э. Лончакова

Заказ 268 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Способ газопламенного напыления порошковых материалов, преимущественно тугоплавких неэлектропроводных 5 покрытий, включающий смешение рабочих газов, их горение с образованием высокотемпературного факела, нагрев и ускорение транспортируемых в факел частиц порошка и дополнительный их нагрев и ускорение в 10 пламени соосно расположенного с первым вторичного факела, отличающийся тем, что, с целью повышения качества покрытий, транспортирование порошка осуществляют между первичным факелом и вторичным, 15

Нихром

ПХ20Н80

Стеклоэмаль

"грунт 117"

Карбид хрома плакированный никелем

Сплав БХМ при этом смесь горючих газов вторичного факела подают по оси первичного факела, а скорость истечения газовой смеси вторичного факела определяют из выражения

V=02G+ +М . -, )

d0 10

М Т1 где Vr — скорость горения, 1 м jc;

Т1, T2 — максимальная температура горения смеси первичного и вторичного факелов соответственно, град, К.;

do — средний размер частиц напыляемого порошка, м;

G, М вЂ” коэффициенты, зависящие от состава вторичной смеси,