FR2545400A1 - Method for depositing a coating of abrasive powder on a substrate - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé o on utilise un chalumeau à arcThe present invention relates to a method in which an arc torch is used
plasma pour déposer une poudre abrasive sur un substrat L'invention concerne également les articles enduits obtenus par la mise en oeuvre de ce procédé Les principes ont été développés plasma for depositing an abrasive powder on a substrate The invention also relates to the coated articles obtained by the implementation of this process The principles have been developed
dans le domaine d'un moteur à turbine à gaz pour l'appli- in the field of a gas turbine engine for the application
cation de revêtements abrasifs à des éléments employés dans cette industrie mais ont des possibilités d'applications plus larges à des éléments et structures cation of abrasive coatings to elements used in this industry but have possibilities of wider applications to elements and structures
dans d'autres industries.in other industries.
Des matières de poudre abrasive sont utilisées Abrasive powder materials are used
dans l'industrie desmoteurs à turbine à gaz pour communi- in the gas turbine engine industry for communications
quer des propriétés abrasives à une ou deux surfaces opposées qui sont susceptibles de venir en contact par frottement On cherche à éviter une interférence destructrice au contact entre les deux surfaces en permettant à la surface abrasive de couper proprement dans la matière de la surface opposée jusqu'à ce qu'un quer abrasive properties to one or two opposite surfaces which are likely to come into contact by friction One seeks to avoid a destructive interference on contact between the two surfaces by allowing the abrasive surface to cut cleanly in the material of the opposite surface until that a
mouvement non interférent en résulte. non-interfering movement results.
La technique ci-dessus est appliquéepar exemple, auxjointsdans le parcours des gaz entre les étages entre les assemblages de rotor et de stator A la fois les joints du diamètre interne et du diamètre externe peuvent utiliser ces principes Aux jointsdu diamètre externe les sommets des pales de rotor sont pourvus de propriét Csabrasivesde sorte que pendant les mouvements du rotoravec dilatation relative supérieure à celle du stator qui l'entoure, les pales de rotor coupent proprement dans le bandage opposé Dès que les joints ont été coupés, un jeu minimum ou nul est établi au point du mouvement maximum du rotor Des mouvements ultérieurs n' usent pas des quantités supplémentaires de matière Des procédés représentatifs connus dans la technique de fabrication de pales de rotor à extrémité abrasive sont décrits dans les brevets The above technique is applied, for example, to the joints in the gas path between the stages between the rotor and stator assemblies Both the internal diameter and external diameter seals can use these principles At the external diameter seals the tops of the blades rotor are provided with abrasive properties so that during the movements of the rotor with relative expansion greater than that of the stator which surrounds it, the rotor blades cut cleanly in the opposite tire As soon as the joints have been cut, a minimum or zero clearance is established at the point of maximum rotor movement Subsequent movements do not use additional amounts of material Representative methods known in the art of manufacturing rotor blades with abrasive ends are described in the patents
US No 3 922 207 et 4 169 020.US 3,922,207 and 4,169,020.
-2 Similairement, des revêtements abrasifs sont utilisés dans d'autres applications telaque le joint du type labyrinthe à l'intérieur d'un moteur Le brevet US No. 4 148 494 est un exemple représentatif d'une telle structu- re. Etant donné que la nécessité d'utiliser des revêtements de poudre abrasive dans l'industrie des moteurs à turbine à gaz a augmenté, les scientifiques et les ingénieurs dans cette industrie ont cherché des structures encore améliorées et des techniques de dépôt perfectionnées, en particulier des techniques capables de maintenir les angles des particules de poudre abrasive -2 Similarly, abrasive coatings are used in other applications such as the labyrinth type seal inside an engine. US Patent No. 4,148,494 is a representative example of such a structure. As the need for abrasive powder coatings in the gas turbine engine industry has increased, scientists and engineers in this industry have sought further improved structures and deposition techniques, particularly techniques capable of maintaining the angles of the abrasive powder particles
et une bonne adhérence à la surface sur laquelle les parti- and good adhesion to the surface on which the
cules sont disposées.cules are arranged.
Selon la présente invention des particules de poudre abrasive et de matière de matrice pour faire adhérer ces particules de poudre abrasive à la surface d'un substrat sont co-déposées à la surface du substrat en un procédé o la matière de matrice métallique et les particules de poudre abrasive heurtent simultanément According to the present invention particles of abrasive powder and matrix material for adhering these particles of abrasive powder to the surface of a substrate are co-deposited on the surface of the substrate in a process where the metallic matrix material and the particles of abrasive powder strike simultaneously
la surface du substrat.the surface of the substrate.
Selon un procédé détaillé de dépôt d'un revêtement, un courant de gaz plasma est créé dans un chalumeau à arc plasma, des particules de matrice métallique sont injectée dans le courant de plasma, les particules de poudre abrasive sont ensuite injectées dans ce courant au point de contact du courant avec la surface du substrat à enduire et le chalumeau se déplace le long de la surface According to a detailed process for depositing a coating, a stream of plasma gas is created in a plasma arc torch, metal matrix particles are injected into the plasma stream, the abrasive powder particles are then injected into this stream at point of current contact with the surface of the substrate to be coated and the torch moves along the surface
du substrat.of the substrate.
Une caractéristique principale du procédé de co-dépôt est le contact simultané des particules de poudre abrasive avec la matière de matrice chauffée réalisé par le courant de plasma à la surface du substrat à enduire Des poudres de matière de matrice métallique A main characteristic of the co-deposition process is the simultaneous contact of the abrasive powder particles with the heated matrix material produced by the plasma current on the surface of the substrate to be coated. Powders of metallic matrix material
sont injectées dans le courant de plasma à un endroit écar- are injected into the plasma stream at a remote location
té de la surface à enduire et les particules de poudre abrasive sont injectées dans le courant de plasma à un endroit plus près du substrat à enduire que le point d'injection des particules de matrice Les particules de poudre abrasive injectées dans le courant viennent en contact avec la matière de matrice métallique à la tee of the surface to be coated and the abrasive powder particles are injected into the plasma stream at a location closer to the substrate to be coated than the injection point of the matrix particles The abrasive powder particles injected into the stream come into contact with the metallic matrix material at the
surface à enduire Dans un appareil détaillé, le disposi- surface to be coated In a detailed device, the device
tif d'injection de poudre abrasive et le dispositif d'in- abrasive powder injection device and the
jection de matrice sont orientés selon un angle de matrix jection are oriented at an angle of
1800 de part et d'autre du périmètre du courant de plasma. 1800 on either side of the perimeter of the plasma current.
Un avantage principal de la présente invention est la capacité de déposer des revêtements économiques avec une bonne adhérence et en conservant les angles des particules de poudre abras Qé Une bonne adhérence est obtenue en piégeant les particules de poudre abrasive dans la matière de matrice métallique en fusion lorsque cette matière de matrice métallique se solidifie à la surface du substrat enduit Les angles des particules de poudre abrasive sont bien conservés en évitant un contact prolongé des particules de poudre abrasive A main advantage of the present invention is the ability to deposit economical coatings with good adhesion and retaining the angles of the particles of abrasive powder Qe Good adhesion is obtained by trapping the particles of abrasive powder in the molten metal matrix material when this metallic matrix material solidifies on the surface of the coated substrate The angles of the abrasive powder particles are well preserved while avoiding prolonged contact of the abrasive powder particles
avec la partie à haute température du courant de plasma. with the high temperature part of the plasma stream.
Le procédé de dépôt a une bonne flexibilité en ce qu'il est capable de déposer les particules de poudre abrasive de dimensiorevariabl Eset en ce qu'il est capable d'utiliser des matières de matrice ayant des propriétés variant largement Une bonne propriété abrasivedu revêtement The deposition process has good flexibility in that it is capable of depositing the abrasive powder particles of dimensiorevariabl Eset in that it is capable of using matrix materials having widely varying properties Good abrasive property of the coating
est maintenue pendant la durée du procédé d'application. is maintained for the duration of the application process.
Les particules de poudre abrasive peuvent être déposées au travers de toute l'épaisseur du revêtement ou simplement à la surface en retardant l'injection de poudre abrasive d'une ou plusieurs passes sur le substrat à enduire Le procédé de revêtement décrit convient bien, pour la remise à neuf d'éléments enduits après une première -utilisation Le procédé peut être utilisé pour appliquer des revêtements abrasifs aux surfaces The abrasive powder particles can be deposited through the entire thickness of the coating or simply on the surface by delaying the injection of abrasive powder by one or more passes on the substrate to be coated. The coating method described is well suited, for the refurbishment of coated elements after a first use The process can be used to apply abrasive coatings to surfaces
de géométrie complexe.of complex geometry.
Pour que l'invention puisse être mieux comprise, -4- référence est faite aux figures suivantes o La figure 1 est une vue en élévation de côté, simplifiée d'une partie d'un moteur à turbine à gaz comprenant des sections partiellement éclatées pour révéler des éléments opposés d'assemblage de stator et In order that the invention may be better understood, reference is made to the following figures: FIG. 1 is a simplified side elevation view of a part of a gas turbine engine comprising partially exploded sections for reveal opposite stator assembly components and
de rotor.rotor.
La figure 2 est une représentation simplifiée d'un sommet de pale de rotor comprenant un revêtement abrasif; la figure 3 est une représentation simplifiée d'une partie d'un tambour d'assemblage de rotor comprenant un revêtement abrasif; la figure 4 est une représentation simplifiée d'une partie de tranchant d'un joint du type labyrinthe comprenant un revêtement abrasif; la figure 5 est une représentation simplifiée d'un dispositif de pulvérisation à arc plasma déposant un revêtement abrasif selon le principe de la présente invention; la figure 6 est une vue agrandie représentant l'impact simultané des particules de poudre abrasive avec les particules de matrice à la surface du substrat à enduire; la figure 7 est une vue en coupe prise le long de la figure 6; la figure 8 est une photographie en coupe (grossissement 100 fois) d'un revêtement abrasif appliqué au sommet d'une pale de rotor selon les paramètres de l'exemple 1; et la figure 9 est une photographie en coupe FIG. 2 is a simplified representation of a top of the rotor blade comprising an abrasive coating; Figure 3 is a simplified representation of part of a rotor assembly drum comprising an abrasive coating; FIG. 4 is a simplified representation of a cutting part of a seal of the labyrinth type comprising an abrasive coating; Figure 5 is a simplified representation of a plasma arc spraying device depositing an abrasive coating according to the principle of the present invention; FIG. 6 is an enlarged view showing the simultaneous impact of the abrasive powder particles with the matrix particles on the surface of the substrate to be coated; Figure 7 is a sectional view taken along Figure 6; FIG. 8 is a sectional photograph (magnification 100 times) of an abrasive coating applied to the top of a rotor blade according to the parameters of Example 1; and Figure 9 is a sectional photograph
(grossissement 200 fois) d'un revêtement abrasif applique. (200 times magnification) of an applied abrasive coating.
à un tranchant de joint du-type labyrinthe selon les paramètres de l'exemple 2, Des revêtements appliqués par le procédé to a joint edge of the labyrinth type according to the parameters of Example 2, Coatings applied by the process
-selon la présente invention ont une utilité dans l'indus- - according to the present invention have utility in the industry -
trie des moteurs à turbine à gaz La figure 1 est une 2545400 t -5représentation en coupe simplifiée d'une partie d'une section d'un compresseur d'un moteur réalisé dans cette industrie Un assemblage de rotor 12 s'étend axiakinent au travers du moteur et est entouré par un assemblage de stator 14 Un parcours de gaz 16 pour le milieu sort of gas turbine engines Figure 1 is a 2545400 t -5 simplified sectional representation of part of a section of a compressor of an engine made in this industry A rotor assembly 12 extends axiakinent through of the engine and is surrounded by a stator assembly 14 A gas path 16 for the middle
de travail s'étend axialement au travers du moteur. working axially extends through the motor.
Des rangées de pales de rotor, représentéespar les pales 18, s'étendent vers l'extérieur à partir d'un Rows of rotor blades, represented by blades 18, extend outward from a
tambour de rotor 20 au travers des parcours de gaz 16. rotor drum 20 through gas paths 16.
Des rangéesd'aubes de stator, représentézpsar les aubes 22, sont disposéesen porte-à-faux vers l'intérieur à partir de l'enceinte 24 du moteur au travers du parcours de gaz Un joint externe 26 entourechaque rangéede pale de rotor 18 Un joint interne 28 est formé par le tambour de rotor 20 à l'intérieur de chaque rangéed'aubes 22 Des revêtements abrasifs sont appliqués, par exemple à l'interface entre les sommets despales de rotor 18 et le joint externe ou à l'interface entre les sommets d'aubes 22 et le joint interne 28 L'élimination de l'interférence destructrice à de tels interfaces se produisant lors des incursbnsdu rotor pendant les conditions transitoires et recherchée La réalisation d'un revêtement abrasif sur l'une de ces surfaces opposées use proprement la Rows of stator blades, shown by the blades 22, are cantilevered inwards from the enclosure 24 of the engine through the gas path An external seal 26 surrounds each row of rotor blades 18 A seal internal 28 is formed by the rotor drum 20 inside each row of blades 22 Abrasive coatings are applied, for example at the interface between the tops of the rotor blades 18 and the external seal or at the interface between the blade tips 22 and the internal seal 28 Elimination of the destructive interference at such interfaces occurring during the incursbns of the rotor during transient conditions and sought after The production of an abrasive coating on one of these opposite surfaces use properly there
matière de la surface correspondante sans détruire l'in- material of the corresponding surface without destroying the
tégrité structurelle des deux parties. structural integrity of both parties.
La structure de compresseur de la figure 1 représente les éléments auxquels les revêtements abrasifs peuvent être appliqués c'est-à-dire les sommets des pales de rotor 18 et les joints internes 28 du rotor De tels éléments et leur revêtements sont représentés dans les figures 2 et 3 respectivement D'autres applications peuvent comprendre la surface solide de contact 30 d'un joint 32 du type en chenal tel que celui représenté dans la figure 1 o le bord tranchant, figure 4, d'un joint du The compressor structure of FIG. 1 represents the elements to which the abrasive coatings can be applied, that is to say the tops of the rotor blades 18 and the internal seals 28 of the rotor. Such elements and their coatings are represented in the figures. 2 and 3 respectively Other applications may include the solid contact surface 30 of a seal 32 of the channel type such as that shown in FIG. 1 o the cutting edge, FIG. 4, of a seal of the
type à labyrinthe.labyrinth type.
54540 o Selon un mode de réalisation d&taill&,de tels revêtements abrasifs ont une utilité particulière lorsqu'ils sont utlisés simultanément avec des éléments fabriqués en alliage de titane La chaleur de réaction importante libérée lors de l'oxydation de tels alliages rend les éléments susceptibles de s'enflammer lorsque se produit:uneinterférencede frottement Un revêtement abrasif sur l'un de ces éléments parfrottement découpe la matière de l'élément opposé sans créer, des contraintes thermiques excessives. Un procédé pour appliquer les revêtements abrasifs selon la présente:invention est représenté dans la figure 5 Un courant 34 de gaz plasma est formé au moyen d'un générateur 36 de plasma et est déchargé vers la surface du substrat 38 à enduire Des particules de matière de matrice sont injectées dans le courant de plasma à un endroit éloigné de la surface du substrat 54540 o According to a detailed embodiment, such abrasive coatings have a particular utility when they are used simultaneously with elements made of titanium alloy The high reaction heat released during the oxidation of such alloys makes the elements susceptible to ignite when occurs: friction interference An abrasive coating on one of these friction elements cuts the material of the opposite element without creating excessive thermal stresses. A method for applying the abrasive coatings according to the present invention is shown in Figure 5 A stream 34 of plasma gas is formed by means of a plasma generator 36 and is discharged to the surface of the substrate 38 to be coated Particles of material of matrix are injected into the plasma stream at a location distant from the surface of the substrate
et sont plastifiéesou fonduesdans le courant de plasma. and are plasticized or melted in the plasma stream.
Des particules 42 de matière de poudre abrasive sont injectées dans le courant de plasma très près de la surface du substrat A la fois les particules de poudre abrasive et les particules de matrice sont,de préférence, Particles 42 of abrasive powder material are injected into the plasma stream very close to the surface of the substrate. Both the abrasive powder particles and the matrix particles are preferably
injectéesparallèlement à la direction du vecteur de mouve- injected parallel to the direction of the motion vector
ment du chalumeau vers le substrat Le rapport de masse de matière de matrice à particules de poudre abrasive peut varier largement Des rapports entre 1:1 et 100:1 sont typiques Dans au moins un procédé détaillé, les particules de matrice et les particules de poudre abrasive sont injectés dans le courant de plasma à des endroits relatif 5 from torch to substrate Mass ratio of matrix material to abrasive powder particles can vary widely Ratios between 1: 1 and 100: 1 are typical In at least one detailed process, the matrix particles and powder particles abrasive are injected into the plasma stream at relative locations 5
autour du périmètre du courant de plasma qui sont approxi- around the perimeter of the plasma current which are approxi-
mativement à 180 l'un de l'autre Dans un autre procédé détaillé, les particules de matrice et les particules de poudre abrasive sont injectéesdans le courant de plasma depuis des directions sensiblement perpendiculaire à l'axe A du courant de plasma Le revêtement de plasma pulvérisé est refroidi au substrat par des jets de refroidissement -7 44 qui émanent de buses 46 sur les côtés opposés du chalumeau à arc plasma Les jets 44 sont dirigés dans l'illustration de façon à intersecter en un point P au-dessus de la surface du substrat. Les distances entre le point d'injection des particules de matrice et le point d'injection de particules de poudre abrasive et la surface du substrat sont des facteurs importants pour l'application avec matively 180 from each other In another detailed process, the matrix particles and the abrasive powder particles are injected into the plasma stream from directions substantially perpendicular to the axis A of the plasma stream The plasma coating sprayed is cooled to the substrate by cooling jets -7 44 which emanate from nozzles 46 on the opposite sides of the plasma arc torch The jets 44 are directed in the illustration so as to intersect at a point P above the surface of the substrate. The distances between the injection point of the matrix particles and the injection point of abrasive powder particles and the surface of the substrate are important factors for the application with
succès du revêtement abrasif En principe, le point - success of the abrasive coating In principle, the point -
d'injection des particules de matrice doit être écarté d'une distance suffisante du substrat pour permettre un ramollissement ou une fusion des particules dans le courant de plasma Le point d'injection des particules de poudre abrasive doit être suffisamment proche du substrat de façon à permettre que la poudre abrasive soit piégée dans la matière de matrice à la surface des substrats sans fusion des bords tranchants angulaires de la poudre abrasive En outre, la position du point d'injection des particules de poudre abrasive proche du substrat réduit au minimum l'accélération des particules de poudre abrasive par le courant de plasma et réduit la tendance des poudres abrasives à rebondir du substrat avant qu'elle ne scent piégée par la matrice Les positions réelles des points d'injection de la poudre abrasive et de la matricepar strat dépendrantde la composition et de la dimension des particules de matière choisies Un autre point important considéré pour la localisation du point d'injection de la poudre abrasive est l'effet de cette localisation sur l'incidence entre les particules de matrice et les particules de poudre abrasive Le point optimum d'incidence se produit à la surface du substrat Le contact simultané des particules de poudré abrasive avec les particules de of injection of the matrix particles must be separated by a sufficient distance from the substrate to allow a softening or a fusion of the particles in the plasma stream. The point of injection of the abrasive powder particles must be sufficiently close to the substrate so as to allow the abrasive powder to be trapped in the matrix material on the surface of the substrates without melting the angular sharp edges of the abrasive powder In addition, the position of the point of injection of the abrasive powder particles close to the substrate minimizes the acceleration of abrasive powder particles by the plasma current and reduces the tendency of abrasive powders to rebound from the substrate before they are trapped by the matrix The actual positions of the points of injection of the abrasive powder and the matrix by strat dependent on the composition and size of the particles of material chosen Another important point considered for the location of the point of injection ction of the abrasive powder is the effect of this location on the incidence between the matrix particles and the abrasive powder particles The optimum point of incidence occurs on the surface of the substrate Simultaneous contact of the abrasive powder particles with the particles of
matrice à la surface du substrat est souhaité L'incidence- matrix on the surface of the substrate is desired The incidence-
des particules de poudre abrasive avec la matière de matrice au-dessus de la surface du substrat résulte en un abrasive powder particles with the matrix material above the surface of the substrate results in a
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refroidissement prématuré de la matrice et en un faible rapport de rétention des particules de poudre abrasive par la matrice étant donné que seulement une matière de premature cooling of the matrix and in a low retention ratio of the abrasive powder particles by the matrix since only a material of
3 matrice en fusion ou plastifiée se déposera à la surface. 3 molten or plasticized matrix will deposit on the surface.
En outre, un contact prolongé des particules de poudre abrasive avec le gaz plasma de haute température peut réduire les angles des bords tranchants des particules de In addition, prolonged contact of the abrasive powder particles with the high temperature plasma gas can reduce the angles of the sharp edges of the abrasive particles.
poudre abrasive.abrasive powder.
Un autre facteur pour obtenir une probabilité élevée de piégeage desparticules de poudre abrasive est l'angle d'injection des particules dans le courant de plasma L'angle optimum est aussi proche de 900 que possible de sorte que le temps de séjour de particules à proximité du substrat soit porté au maximum Des particules injectées dans la direction en aval ont une tendance accrue de rebondir du substrat; des particules injectées dans la direction en amont sont finalement accélérées par le courant Another factor for obtaining a high probability of trapping abrasive powder particles is the angle of injection of the particles into the plasma stream. The optimum angle is as close to 900 as possible so that the residence time of particles in the vicinity substrate is brought to the maximum Particles injected in the downstream direction have an increased tendency to rebound from the substrate; particles injected in the upstream direction are finally accelerated by the current
de plasma et ont également tendance à rebondir du substrat. of plasma and also tend to rebound from the substrate.
Des séries multiples de revêtements ont été réalisées avec une grande variété de choix de matières Multiple series of coatings have been produced with a wide variety of material choices
et de paramètres d'application Les exemples montrés ci- and application parameters The examples shown below
dessous sont représentatifs de la plupart des séries below are representative of most series
réalisées avec succès.successfully completed.
Exemple I Le sommet d'une pale de rotor de compresseur tel que la pale 18 représentée dans la figure 2 a été enduit d'une épaisseur de l'ordre de 0, 25 mm en une seule passe du chalumeau à arc plasma le long du sommet de la pale Les paramètres de la pulvérisation de plasma étaient comme suit: Chalumeau à arc plasma chalumeau Metco 7 M avec buse du type G Distance de la buse au substrat 60,32 mn Point d'injection dela matrice 58,74 mm du substrat Point dl'ijection de la poudre 1,59 mm abrasive dé substrat 9 Distance des jets de refroidissement au substrat Courant du chalumeau à arc plasma Tension du chalumeau à arc-plasma Vitesse relative entre le chalumeau et le substrat Gaz d'arc plasma primaire Gaz d'arc plasma secondaire Matière de matrice Matière de poudre abrasive Gaz véhicule de la matrice Gaz véhicule de la poudre abrasive Orifice du dispositif d'injection de la matrice Orifice du dispositif d'injection de la poudre abrasive Matière de substrat 9,525 mm 540 ampères volts 0,92 m/sec azote 3681,2 dm 3/hr 0,345 M Pa -Hydrogène approximativement 283,17 dm 3/hr 0, 345 M Pa Metco 443 (Alliage de nickel chrome plus aluminium) dimension des particules(-150/+ 38 wn) débit ( 25 g/min) carbure de silicium Example I The top of a compressor rotor blade such as the blade 18 shown in Figure 2 was coated with a thickness of about 0.25 mm in a single pass of the plasma arc torch along the top of the blade The parameters of the plasma spraying were as follows: Plasma arc torch Metco 7 M torch with type G nozzle Distance from the nozzle to the substrate 60.32 min Injection point of the matrix 58.74 mm from the substrate Powder ejection point 1.59 mm abrasive of substrate 9 Distance of cooling jets to substrate Plasma arc torch current Plasma arc torch voltage Relative speed between torch and substrate Primary plasma arc gas Gas of secondary plasma arc Matrix material Abrasive powder material Vehicle gas from the matrix Gas vehicle abrasive powder Orifice of the matrix injection device Orifice of the abrasive powder injection device Substrate material 9.525 mm 540 amp volts 0.92 m / dry nitrogen 3681.2 dm 3 / hr 0.345 M Pa -Hydrogen approximately 283.17 dm 3 / hr 0.345 M Pa Metco 443 (Nickel alloy chromium plus aluminum) particle size (-150 / + 38 wn) flow rate ( 25 g / min) silicon carbide
dimension des parti-dimension of the parties
cules (poudre abra-cules (powder abra-
sive 140) faible débit(l O Og/ min) azote 311,49 dm 3/hr 0,345 M Pa argon 424,75 dm 3/hr 0,345 M Pa Metco No 2 tube de 6,35 mm de diamètre externe Alliage de titane Préparation du substrat sablage /revétement liant de Metco 443 Décalage du substrat de l'axe de pulvérisation de plasma 1,59 mm Distance du dispositif d'injec 22,225 mm tion de poudre abrasive à l'axe de pulvérisation de plasma Direction de l'injection de la perpendiculaire à l'axe sive 140) low flow rate (l O Og / min) nitrogen 311.49 dm 3 / hr 0.345 M Pa argon 424.75 dm 3 / hr 0.345 M Pa Metco No 2 6.35 mm external diameter tube Titanium alloy Preparation of the sanding / binder coating substrate of Metco 443 Offset of the substrate from the plasma spraying axis 1.59 mm Distance from the injection device 22.225 mm tion of abrasive powder to the plasma spraying axis Direction of injection of perpendicular to the axis
poudre abrasive de pulvérisation deplama- deplama spray abrasive powder
Situation relative du dispositif d'injection de matrice et de poudre abrasive 1800 Relative situation of the matrix and abrasive powder injection device 1800
Exemple IlExample II
Le bord tranchant d'un joint du type labyrinthe tel que le bord tranchant représenté dans la figure 4 a été enduit d'une épaisseur de l'ordre de 0, 25 mm en une seule passe du chalumeau à arc plasma le long du substrat Le paramètre de pulvérisation du plasma était comme suit Chalumeau à arc plasma Chalumeau Metco 7 M avec buse du type G Distance de la buse au substrat 57,15 mm Point d'injection de la matrice 55,56 mm au substrat Point d'injection de la poudre 6,35 mm abrasive au substrat Distance du jet de refroidissement O au substrat Courant du chalumeau à arc plasma 480 amps Tension du chalumeau à arc plasma 65 volts The cutting edge of a labyrinth-type joint such as the cutting edge shown in FIG. 4 has been coated with a thickness of the order of 0.25 mm in a single pass of the plasma arc torch along the substrate Le plasma spraying parameter was as follows Plasma arc torch Metco 7 M torch with type G nozzle Distance from nozzle to substrate 57.15 mm Injection point of matrix 55.56 mm to substrate Injection point of powder 6.35 mm abrasive to the substrate Distance from the cooling jet O to the substrate Plasma arc torch current 480 amps Plasma arc torch voltage 65 volts
Vitesse relative entre le chalumeau 1,524 m/sec. Relative speed between the torch 1,524 m / sec.
et le substrat Gaz d'arc plasma primaire azote Gaz d'arc plasma secondaire 2831,7 dm 3/h 0,345 M Pa hydrogène approximativement Matière de matrice Matière de poudre abrasive Gaz véhicule de matrice il - 283,17 dmn 3/h 0,345 M Pa Metco 443 (alliage de nickel chrome de l'alluminium) dimension de particules (-150/+ 38 "m) débit ( 25 g/min) carbure de silicium (poudre No 320) azote 311,49 dm 3/hr 0,345 M Pa Gaz véhicule de poudre abrasive Orifice du dispositif d'injection de la matrice Orifice du dispositif d'injectiond'unepoudre abra Matière de substrat Préparation de substrat argon 424,75 dm 3/hr 0,345 M Pa Metco No 2 tube de 12,7 mm de diamètre Lsive externe alliage de titane sablage /revêtement liant de Metco 443 Décalage du substrat de 1,587 mm l'axe de pulvérisation de plasma Distance du dispositif d'in 22,225 mm jection de poudre abrasive à l'axe de pulvérisation de plasma Direction du dispositif d'in perpendiculaire à l'axe de jection depoudre abrasive pulvérisation de plasma Situation relative des disposi 180 tifs d'injectionde matrice et de poudre abrasive La vue en coupe de la figure 7 montre un principe important du revêtement pour des substrats très 12- and the substrate Primary plasma arc gas nitrogen Secondary plasma arc gas 2831.7 dm 3 / h 0.345 M Pa approximately hydrogen Matrix material Abrasive powder material Matrix vehicle gas il - 283.17 dmn 3 / h 0.345 M Pa Metco 443 (nickel alloy chrome aluminum) particle size (-150 / + 38 "m) flow rate (25 g / min) silicon carbide (powder No 320) nitrogen 311.49 dm 3 / hr 0.345 M Pa Gas abrasive powder vehicle Orifice of the matrix injection device Orifice of the abra powder injection device Substrate material Substrate preparation argon 424.75 dm 3 / hr 0.345 M Pa Metco No 2 12.7 mm tube in diameter External lsive titanium alloy sandblasting / Metco 443 binder coating Offset of the substrate by 1.587 mm the plasma spraying axis Distance from the in device 22.225 mm jetting of abrasive powder to the plasma spraying axis Direction of the device perpendicular to the junction axis of abrasive powder plasma spraying Situa Relative tion of the 180 matrix injection and abrasive powder injection devices The sectional view of FIG. 7 shows an important principle of the coating for very 12-
étroits, en particulier des sommets de palecde compres- narrow, especially compressed palecde peaks
seur qui peuvent être enduits selon les paramètres de l'exemple 1 o des tranchants peuvent être enduits selon les paramètres de l'exemple 2 Les sommets de pales de compression typique peuvent être aussi étroits que O, Olmm; les tranchants sont typiquement effilés jusqu'à une largeur de 0,25 mm Il est à remarquer que le substrat étroit 38 à enduire dans la figure 7 est décalâ d'une distance X de l'axe A du courant de plasma En pulvérisant de la matière abrasive on a découvert empiriquement qu'une zone hautement érosive précisément à l'axe A du courant de plasma empêche la formation de la matière de revêtement dans cette région Le décalage du substrat de la zone érosive à cet axe augmente grandement le taux selon lequel les particules de poudres abrasives piégées s'accumulent sur le substrat Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au procédé et articlesobtenus qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre sors which can be coated according to the parameters of Example 1 o cutting edges can be coated according to the parameters of Example 2 The peaks of typical compression blades can be as narrow as O, Olmm; the cutting edges are typically tapered to a width of 0.25 mm. It should be noted that the narrow substrate 38 to be coated in FIG. 7 is offset by a distance X from the axis A of the plasma current By spraying with abrasive material it has been empirically discovered that a highly erosive area precisely at the axis A of the plasma current prevents the formation of the coating material in this region The shift of the substrate from the erosive area to this axis greatly increases the rate at which particles of trapped abrasive powders accumulate on the substrate Of course various modifications can be made by those skilled in the art to the process and articles obtained which have just been described only by way of nonlimiting examples without departing from the scope
de l'invention.of the invention.
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