Устройство для газодинамического нанесения покрытий на внутренние поверхности цилиндрических деталей

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к оборудованию для нанесения покрытий методом холодного газодинамического напыления, и может быть использовано для напыления внутренних поверхностей цилиндрических деталей и их восстановления. Устройство для газодинамического нанесения покрытий на внутренние поверхности цилиндрических деталей диаметром свыше 80 мм содержит питатель-дозатор, сверхзвуковое сопло и систему подачи рабочего газа. Сверхзвуковое сопло выполнено в виде латунной трубки, к которой присоединена угловая насадка с дополнительным соплом Лаваля на конце и трубкой для ввода частиц порошка из питателя-дозатора. Обеспечивается равномерное нанесение покрытия на поверхность обрабатываемого изделия, и устройство может быть использовано для восстановления внутренних поверхностей цилиндрических деталей диаметром свыше 80 мм. 1 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к оборудованию для нанесения покрытий методом холодного газодинамического напыления и может использоваться для напыления внутренних поверхностей цилиндрических деталей и их восстановления.

Известна установка для нанесения покрытий внутри трубы (патент РФ №2075535, МПК C23C 4/16, 1997 г.), в которой узел напыления, состоящий из сверхзвукового сопла, форкамеры и подогревателя газа, смонтирован в подвижной полой штанге, связан пневмопроводом с питателем порошка и пультом управления, установленным на каретке устройства перемещения. Захватно-поворотный механизм, соединяющий напыляемую трубу с изолирующей камерой и системой отсоса, образует пылеизолирующий канал, позволяющий собрать и повторно использовать избыток порошка.

Недостатком известного устройства является невозможность нанесения покрытия на цилиндрические детали небольших диаметров.

Известно устройство для нанесения покрытий из порошковых материалов, содержащее питатель-дозатор, систему подачи газа и частиц, сверхзвуковое сопло и промежуточное сопло. Оно снабжено профилированным центральным телом, расположенным на выходе сверхзвуковой части сопл по их оси, а промежуточное сопло размещено по оси сверхзвукового сопла в области критического сечения последнего (патент РФ № 2087207, МПК B05B 7/14, 1997 г.).

Известно устройство для нанесения на внутренние поверхности изделий (патент РФ № 2222639, МПК B05B 7/14, 1999 г.). Устройство содержит бункер для порошковой смеси с питателем-дозатором, камерой смешения, системы подачи рабочего газа в камеру смешения и питатель-дозатор, сообщенные с источником рабочего газа, а также распыливающую головку с кольцевым коллектором, кольцевым сверхзвуковым соплом, поворотным устройством, которое выполнено кольцевым, осесимметричным относительно центральной оси распыливающей головки, при этом оно расположено в корпусе распыливающей головки, сопряжено и сообщено с кольцевым сверхзвуковым соплом, а ось кольцевого поворотного устройства, являясь продолжением оси кольцевого сверхзвукового сопла, расположена по отношению к ней под углом 90±5°, а выходное сечение кольцевого поворотного устройства обращено в сторону, противоположную центральной оси распыливающей головки.

Недостатками известных устройств является то, что напыляемые частицы необходимо развернуть на 90±5°. Разворот происходит в сверхзвуковой части сопла, где частицы уже приобрели высокую скорость. Поэтому частицы неизбежно сталкиваются с поверхностью центрального тела, что приводит к потере их скорости. Кроме того, поверхность центрального тела в области столкновения с частицами будет эрозионно изнашиваться и, соответственно, изменится форма сверхзвуковой части сопла, что приведет и изменению параметров истечения и, как следствие, условий напыления. К этим же последствиям может приводить и обратный эрозионному процесс - осаждение напыляемых частиц на поверхности центрального тела. Кроме того, известные устройства не унифицированы, т. е. напылительная головка предназначена для нанесения покрытия только на узкий диапазон внутреннего диаметра трубы. При его значительном изменении необходима другая напылительная головка.

За прототип выбрано устройство газодинамического нанесения покрытий на внутренние цилиндрические поверхности изделий (патент РФ № 2503745,C23C24/04, B05B7/14, опубл.10.01.2014, авт.: Косарев В. Ф., Клинков С. В., Зайковский В. Н.), содержащее питатель – дозатор, сверхзвуковое сопло, систему подачи рабочего газа. Имеется форкамера для приема рабочего газа и порошка, средство перемещения устройства внутри изделия, а также изолирующая камера с системой отсоса.

Недостатком известного устройства является необходимость смены сопла в зависимости от изменения внутреннего диаметра обрабатываемого изделия.

Технической задачей изобретения является унификация процесса восстановления внутренних поверхностей цилиндрических деталей диаметром свыше 80 мм и равномерность нанесения покрытия на поверхность обрабатываемого изделия.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для газодинамического нанесения покрытий на внутренние поверхности цилиндрических деталей, включающем питатель-дозатор, сверхзвуковое сопло, систему подачи рабочего газа, согласно изобретению, сверхзвуковое сопло выполнено в виде латунной трубки, к которой присоединена угловая насадка угловая насадка с дополнительным соплом Лаваля на конце и трубкой для ввода частиц порошка.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлен узел напыления устройства.

Технология нанесения покрытий методом холодного газодинамического напыления включает нагрев сжатого газа (воздуха), подачу его в сверхзвуковое сопло и формирование в этом сопле сверхзвукового воздушного потока, ввод в этот поток порошкового материала, ускорение этого материала в сопле сверхзвуковым потоком воздуха и направление его на поверхность обрабатываемого изделия под углом 900.

В качестве порошковых материалов используются порошки металлов, сплавов или\и их механические смеси с керамическими порошками. При этом путем изменения режимов работы оборудования можно либо проводить эрозионную (струйно-абразивную) обработку поверхности изделия, либо наносить металлические покрытия требуемых составов.

Гетерофазный поток, который будет проходить через угловую насадку и поворачивать свою траекторию движения, по известным физическим причинам потеряет скорость. Потерю в скорости потока решили компенсировать дополнительным соплом Лаваля, которое выполнили из стандартного наконечника для полуавтоматической сварки.

Устройство для газодинамического нанесения покрытий на внутренние поверхности цилиндрических деталей включает узел напыления, состоящий из сверхзвукового сопла, выполненного в виде латунной трубки 1, угловой насадки 2, трубки 3 для ввода частиц порошка и дополнительного сопла 4 Лаваля.

Устройство работает следующим образом.

Сжатый газ нагревается до необходимой температуры, обеспечивающей отсутствие налипания частиц на стенки изделия. Далее нагретый сжатый газ подается в латунную трубку 1, ускоряется до сверхзвуковой скорости и попадает в угловую насадку 2, в которой поворачивается на 90°. В этот сверхзвуковой поток газа из питателя-дозатора по трубке 3 поступают порошки напыляемого материала. Частицы порошков ускоряются высокоскоростным потоком газа и по дополнительному соплу 4 Лаваля, которое компенсирует потерю в скорости, обусловленную его поворотом, направляются на поверхность обрабатываемого изделия.

Лабораторные испытания показали, что устройство является универсальным, обеспечивает равномерное нанесение покрытия на поверхность обрабатываемого изделия и может быть использовано для восстановления внутренних поверхностей цилиндрических деталей диаметром свыше 80 мм.

Устройство для газодинамического нанесения покрытий на внутренние поверхности цилиндрических деталей диаметром свыше 80 мм, содержащее питатель-дозатор, сверхзвуковое сопло и систему подачи рабочего газа, отличающееся тем, что сверхзвуковое сопло выполнено в виде латунной трубки, к которой присоединена угловая насадка с дополнительным соплом Лаваля на конце и трубкой для ввода частиц порошка из питателя-дозатора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к поглощающим СВЧ-энергию покрытиям и может быть использовано в электронной технике. Способ получения поглощающего СВЧ-энергию покрытия на металлических поверхностях деталей включает газотермическое напыление порошка, содержащего диоксид титана, при этом в качестве порошка, содержащего диоксид титана, используют порошок, состоящий из 100 % полиморфной модификации диоксида титана – рутила, а напыление осуществляют детонационным способом с получением покрытия, содержащего в качестве поглощающей СВЧ-энергию фазы - рутил.

Изобретение относится к технике и технологии нанесения защитных ионно-плазменных покрытий и может быть применено в машиностроении, например, для защиты рабочих и направляющих лопаток турбомашин.

Изобретение относится к способу электродуговой металлизации и может найти применение в различных отраслях машиностроения и ремонтном производстве. Техническим результатом изобретения является повышение адгезионной прочности и износостойкости покрытий, полученных методом электродуговой металлизации, за счет применения водного раствора неорганических веществ.

Изобретение относится к способу получения композиционного материала для изготовления функциональных покрытий из сплава алюминия и углеродного нановолокна и может быть использовано в авиационной, космической, судостроительной и других областях промышленности.

Изобретение относится к области газотермических технологий и может быть использовано для нанесения порошковых покрытий методом низкоскоростного газопламенного напыления.  Способ газопламенного напыления порошкового материала с получением покрытия на никелевой основе посредством термораспылителя включает активирование пламени, образованного при сгорании ацетилена и кислорода, и подачу порошкового материала под срез сопла термораспылителя, при этом в качестве активирующей добавки используют водный раствор аммиака, а активирование пламени осуществляют путем подачи активирующей добавки до термического контакта с ядром основного пламени через термический диссоциатор, установленный соосно внутри центрального канала термораспылителя, при этом глубина его проникновения в высокотемпературное ядро основного пламени регулируется.

Изобретение относится к области защитных полимерных покрытий, может быть использовано в машиностроительной, авиационной, приборостроительной промышленности и других областях техники.

Изобретение относится к способу получения покрытий с интерметаллидной структурой из порошковых материалов с высокой адгезионной прочностью. Техническим результатом изобретения является получение интерметаллидного покрытия с регулируемой структурой.

Изобретение относится к изготовлению деталей из металлического порошкового материала с применением технологий 3D-печати. Способ послойного аддитивного изготовления детали включает получение первого слоя путем нанесения металлического порошкового материала на платформу и обработки лазером, получение второго и последующих слоев путем нанесения металлического порошкового материала на первый и предыдущие слои соответственно и обработки его лазером.

Изобретение относится к области нанесения покрытий на металлические контакты. Способ включает электрический взрыв композиционного электрически взрываемого проводника, состоящего из двухслойной плоской серебряной оболочки массой 60-360 мг и сердечника в виде порошка оксида цинка массой, равной 0,5-2,0 массы оболочки, формирование из продуктов взрыва импульсной многофазной плазменной струи, оплавление ею поверхности медного электрического контакта при поглощаемой плотности мощности 4,5-6,5 ГВт/м2, осаждение на поверхность продуктов взрыва и формирование на ней композиционного покрытия системы ZnO-Ag и последующую импульсно-периодическую электронно-пучковую обработку поверхности покрытия при поглощаемой плотности энергии 40-60 Дж/см2, длительности импульсов 150-200 мкс и количестве импульсов 10-30.

Изобретение относится к технологии нанесения покрытий на медные электрические контакты. Способ включает электрический взрыв композиционного электрически взрываемого проводника, состоящего из двухслойной плоской серебряной оболочки массой 60-360 мг и сердечника в виде порошка оксида меди массой, равной 0,5-2,0 массы оболочки, формирование из продуктов взрыва импульсной многофазной плазменной струи, оплавление ею поверхности медного электрического контакта при поглощаемой плотности мощности 4,5-6,5 ГВт/м2, осаждение на поверхность продуктов взрыва и формирование на ней композиционного покрытия системы CuO-Ag и последующую импульсно-периодическую электронно-пучковую обработку поверхности покрытия при поглощаемой плотности энергии 40-60 Дж/см2, длительности импульсов 150-200 мкс и количестве импульсов 10-30.

Изобретение относится к способу получения композиционного материала для изготовления функциональных покрытий из сплава алюминия и углеродного нановолокна и может быть использовано в авиационной, космической, судостроительной и других областях промышленности.

Изобретение относится к технологии получения покрытий и может быть использовано в различных отраслях машиностроения при изготовлении или восстановлении деталей для придания поверхности повышенных механических характеристик.
Изобретение относится к реставрации художественных изделий, выполненных из черного металла. Восстановление участков поверхности осуществляют путем заполнения дефектов порошком цинка и/или цинкового сплава с последующим нанесением антикоррозионного покрытия из упомянутого металла, при этом формируют газопорошковую смесь, осуществляют подогрев потока рабочего газа для сверхзвукового ускорения частиц металла с переносом их на реставрируемое изделие, причем подогрев рабочего газа производят в периодическом режиме, а длительность периода выдержки поверхности изделия в пятне напыления при температуре Т=50-150°С устанавливают близкой или менее времени установления температурного равновесия в пятне напыления между рабочим газом и материалом обрабатываемого изделия, при этом размер частиц порошка цинка и/или цинкового сплава выбирают из группы 0,03-200 мкм, а температуру и давление в форкамере сверхзвукового сопла выбирают в пределах 100-250°С и 1,0-4,0 МПа соответственно.

Изобретение относится к формированию функциональных покрытий на стальной поверхности, обладающих высокой стойкостью к коррозионному разрушению и износу. Способ включает последовательное сверхзвуковое холодное газодинамическое напыление композиционных частиц порошка сверхзвуковой газовой струей на стальную поверхность и микродуговое оксидирование.

Изобретение относится к элементу скольжения и способу его производства, элемент скольжения может быть использован на участках скольжения двигателей внутреннего сгорания, которые работают в высокотемпературной среде.

Изобретение относится к портативному устройству для газодинамического напыления покрытий из порошковых материалов. Блок напыления содержит электронагреватель сжатого газа и сверхзвуковое сопло, выполненное со сменной вставкой, соединенное с выходом электронагревателя, и узел ввода в сопло порошкового материала.

Изобретение относится к портативному устройству для газодинамического напыления покрытий из порошковых материалов. Блок напыления устройства включает электронагреватель сжатого газа, сверхзвуковое сопло, выполненное со сменной вставкой, соединенное с выходом электронагревателя, и узел ввода в сопло порошкового материала.

Изобретение относится к способу создания интерметаллических покрытий на основе соединений NiAl и Ni3Al. Осуществляют механоактивационную обработку в шаровой мельнице в течение 30-60 минут совместно с металлическим изделием, на которое наносится покрытие.

Изобретение относится к области металловедения, а именно к химико-термической обработке металлических изделий, к созданию наноструктурированных материалов конструкционного назначения, к решению проблемы трения и износа, и может быть использовано для повышения долговечности деталей машин в любой отрасли промышленности.

Изобретение относится к способу подготовки подложки к нанесению металлического покрытия посредством термического напыления. Наносят слой адгезива на покрываемую зону, причем слой имеет однородную толщину более 10 мкм и менее 100 мкм.

Предложен способ заполнения тела глушителя волокнистым материалом перед полной сборкой тела глушителя. При этом глушитель содержит корпус глушителя, характеризующийся наличием впускного отверстия и выпускного отверстия.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к оборудованию для нанесения покрытий методом холодного газодинамического напыления, и может быть использовано для напыления внутренних поверхностей цилиндрических деталей и их восстановления. Устройство для газодинамического нанесения покрытий на внутренние поверхности цилиндрических деталей диаметром свыше 80 мм содержит питатель-дозатор, сверхзвуковое сопло и систему подачи рабочего газа. Сверхзвуковое сопло выполнено в виде латунной трубки, к которой присоединена угловая насадка с дополнительным соплом Лаваля на конце и трубкой для ввода частиц порошка из питателя-дозатора. Обеспечивается равномерное нанесение покрытия на поверхность обрабатываемого изделия, и устройство может быть использовано для восстановления внутренних поверхностей цилиндрических деталей диаметром свыше 80 мм. 1 ил.

Наверх