RU2094523C1 - Gear for high-speed electric arc wire deposition by spraying - Google Patents

Abstract

FIELD: deposition of films. SUBSTANCE: gear for high-speed electric arc wire deposition by spraying includes body, prechamber, mechanism feeding wire electrodes, unit supplying air and nozzle. The latter is supersonic and is made fast to prechamber. Unit supplying air is manufactured in the form of branch pipe. EFFECT: simplified design, increased functional efficiency. 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение касается нанесения покрытий, в частности электродугового проволочного напыления различных металлов путем расплавления двух проволочных электродов в зоне воздействия на них электрической дуги и распыления их при помощи потока газа, и может быть использовано в различных областях металлургии и машиностроения, судостроения и судоремонта. The invention relates to coating, in particular electric arc wire spraying of various metals by melting two wire electrodes in the zone of influence of an electric arc on them and spraying them using a gas stream, and can be used in various fields of metallurgy and mechanical engineering, shipbuilding and ship repair.

Известны устройства для электродугового напыления покрытий, сущностью которых является одновременное воздействие на распыляемый материал энергии электрической дуги и кинетической энергии газовой струи. В металлизаторе возбуждается дуга между двумя проволочными электродами, изолированными друг от друга и расположенными под острым углом, указанные электроды расплавляются и затем металл распыляется сжатым газом /воздухом, аргоном и др./, при этом скорость полета частиц не превышает 200 м/с. Known devices for electric arc spraying of coatings, the essence of which is the simultaneous effect on the sprayed material of the energy of the electric arc and the kinetic energy of the gas stream. An arc is excited in the metallizer between two wire electrodes, isolated from each other and located at an acute angle, these electrodes are melted and then the metal is sprayed with compressed gas / air, argon, etc. /, while the speed of the particles does not exceed 200 m / s.

Наиболее близким к изобретению является устройство для нанесения покрытий, позволяющее производить распыление двух проволочных электродов и нанесение частиц металла на подложку при помощи газового потока, при этом скорость напыляемых частиц составляет до 200 м/с. Коэффициент использования напыляемых материалов составляет не более 60% при невысокой прочности сцепления. Closest to the invention is a device for coating, allowing the spraying of two wire electrodes and the deposition of metal particles on a substrate using a gas stream, while the velocity of the sprayed particles is up to 200 m / s. The utilization rate of sprayed materials is not more than 60% with low adhesion strength.

Недостатками известного устройства, выбранного в качестве прототипа, являются
невысокий коэффициент использования напыляемых материалов, не превышающий 60%
невозможность получения более высококачественных покрытий за счет низкой скорости полета частиц более 200 м/с и невысокая прочность сцепления;
высокая пористость, составляющая 10.20%
Технический результат, достигаемый использованием данного изобретения, заключается в повышении коэффициента использования распыляемого материала до 70 80% в получении более высококачественных покрытий за счет увеличения скорости полета расплавленных частиц до 500 600 м/с и в снижении пористости напыленного слоя до 2 3%
Технический результат изобретения обеспечивается за счет того, что устройство для электродугового высокоскоростного проволочного напыления, состоящее из корпуса, механизма подачи проволочных электродов, форкамеры и узла подвода воздуха, имеет сверхзвуковое сопло, жестко соединенное с форкамерой, а патрубок подачи воздуха выполнен в виде патрубка.The disadvantages of the known device selected as a prototype are
low coefficient of use of sprayed materials, not exceeding 60%
the impossibility of obtaining higher-quality coatings due to the low particle velocity of more than 200 m / s and low adhesion strength;
high porosity of 10.20%
The technical result achieved by the use of this invention is to increase the utilization rate of the sprayed material up to 70 80% in obtaining higher quality coatings by increasing the flight speed of molten particles to 500 600 m / s and in reducing the porosity of the sprayed layer to 2 3%
The technical result of the invention is provided due to the fact that the device for electric arc high-speed wire spraying, consisting of a housing, a wire electrode feeding mechanism, a prechamber and an air supply unit, has a supersonic nozzle rigidly connected to the prechamber, and the air supply pipe is made in the form of a pipe.

Схема устройства высокоскоростного электродугового проволочного напыления представлена на чертеже. A diagram of a high-speed electric arc wire spraying device is shown in the drawing.

Устройство состоит из корпуса 1, механизма подачи проволоки 2, форкамеры 3, проволочных электродов 4, патрубка подачи газа /воздуха/ в форкамеру 5, сверхзвукового сопла 6. The device consists of a housing 1, a wire feed mechanism 2, a pre-chamber 3, wire electrodes 4, a gas / air supply pipe / into a pre-chamber 5, a supersonic nozzle 6.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

В форкамеру 3, закрепленную на корпусе, при помощи механизма подачи 2 поступают проволочные электроды 4, находящиеся под напряжением, и одновременно через патрубок 5 подается газ под давлением 6 8 атм при температуре до 600^oC. При соприкосновении проволочных электродов 4 они расплавляются и жидкие частицы металла, подхваченные потоком газа, через сверхзвуковое сопло 6 направляются к подложке, достигая скорости полета до 600 м/с.In the prechamber 3, mounted on the housing, using the feeding mechanism 2, the wire electrodes 4 are supplied, which are energized, and simultaneously through the pipe 5 gas is supplied under a pressure of 6 8 atm at temperatures up to 600 ^o C. When the wire electrodes 4 touch, they melt and liquid metal particles caught in the gas stream through a supersonic nozzle 6 are directed to the substrate, reaching a flight speed of up to 600 m / s.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Напыляли латунь, алюминий и цинк на стальную подложку. Brass, aluminum and zinc were sprayed onto a steel substrate.

Режим напыления:
Давление воздуха в форкамере, атм 6
Температура воздуха в форкамере, ^oС 600
Скорость воздуха на срезе сверхзвукового сопла, м/с 760 800
Скорость полета расплавленных частиц, м/с до 600
Расстояние от сопла до подложки, мм 100
Полученные данные представлены в таблице.Spraying mode:
Air pressure in the chamber, atm 6
Air temperature in prechamber, ^o С 600
Air velocity at the supersonic nozzle exit, m / s 760 800
The speed of flight of molten particles, m / s up to 600
The distance from the nozzle to the substrate, mm 100
The data obtained are presented in the table.

Коэффициент использования распыляемого материала повышается до 80% за счет того, что при помощи сверхзвукового сопла (с углом расхождения 2 - 3^o) удается получить узконаправленный газометаллический поток, что не ведет к большому рассеиванию частиц, при применении металлизатора без сверхзвукового сопла, минимальный угол расхождения газовой струи составляет 25^o.The utilization rate of the sprayed material is increased to 80% due to the fact that using a supersonic nozzle (with a divergence angle of 2 - 3 ^o ) it is possible to obtain a narrowly directed gas-metal flow, which does not lead to large dispersion of particles, when using a metallizer without a supersonic nozzle, the minimum angle of divergence gas stream is 25 ^o .

Описываемая конструкция электродугового проволочного металлизатора для нанесения металлических покрытий позволяет повысить коэффициент использования материала до 80% повысить прочность сцепления и снизить пористость напыленных покрытий. The described design of an electric arc wire metallizer for applying metal coatings can increase the utilization of the material up to 80%, increase the adhesion strength and reduce the porosity of the sprayed coatings.

Claims (1)

Устройство для электродугового высокоскоростного проволочного напыления, включающее корпус, форкамеру, механизм подачи проволочных электродов, узел подвода воздуха и установленное на выходе форкамеры распылительное сопло, отличающееся тем, что распылительное сопло выполнено сверхзвуковым, а узел подачи воздуха выполнен в виде патрубка. Device for electric arc high-speed wire spraying, comprising a housing, a prechamber, a wire electrode feeding mechanism, an air supply unit and a spray nozzle installed at the output of the prechamber, characterized in that the spray nozzle is made ultrasonic and the air supply unit is made in the form of a nozzle.

Images