RU2641427C1 - Method of applying multicomponent coating by electric arc metalization - Google Patents
Method of applying multicomponent coating by electric arc metalization Download PDFInfo
- Publication number
- RU2641427C1 RU2641427C1 RU2016129709A RU2016129709A RU2641427C1 RU 2641427 C1 RU2641427 C1 RU 2641427C1 RU 2016129709 A RU2016129709 A RU 2016129709A RU 2016129709 A RU2016129709 A RU 2016129709A RU 2641427 C1 RU2641427 C1 RU 2641427C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wires
- composition
- coating
- metallizers
- electric arc
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике нанесения металлопокрытий электродуговой металлизацией с использованием металла в виде проволоки и предназначено для создания антифрикционных покрытий на поверхности деталей, работающих в условиях интенсивного износа поверхностного слоя под влиянием трения скольжения.The invention relates to a technique for applying metal coatings by electric arc metallization using metal in the form of a wire and is intended to create antifriction coatings on the surface of parts operating under conditions of intensive wear of the surface layer under the influence of sliding friction.
Широко известно промышленное использование металлизаторов, содержащих два электрода - проволоки, которые подаются электромеханическим или пневматическим механизмом в распылительную головку, и расплавленный дугой металл диспергируется струей сжатого воздуха и наносится на поверхность металла или другую подложку. Возможно использование двух проволок разного состава. Недостатки использования этих устройств заключаются в том, что все-таки невозможно получить поверхностный слой с заданными процентными содержаниями металлов.It is widely known the industrial use of metallizers containing two electrodes - wires, which are supplied by an electromechanical or pneumatic mechanism to the spray head, and the molten metal arc is dispersed by a stream of compressed air and applied to the surface of a metal or other substrate. It is possible to use two wires of different composition. The disadvantages of using these devices are that it is still impossible to obtain a surface layer with a given percentage of metals.
Известна попытка увеличить число проволок до трех расплавляющихся в зоне дуги с использованием промышленных источников тока для повышения эффективности процесса и качества покрытия путем использования специального металлизатора для нанесения антифрикционных покрытий (Е.В. Антошин «Трехпроволочная электрометаллизационная головка МТГ для нанесения покрытий из антифрикционных псевдосплавов» Информационно-технический листок Ленинградского дома научно-технической пропаганды, г. Ленинград, 1957 г.). При этом используют электродуговой металлизатор, содержащий трехпроволочную распылительную головку с выходным соплом и воздуховодами, в которой используются электродные проволоки из одинаковых или различных металлов, при этом тоководы соединены с трансформатором переменного тока. Эта конструкция металлизатора более сложна из-за увеличения подающих роликов до трех, такой металлизатор не является серийным, также усложняется регулировка попозиционного положения трех электродных проволок.There is a known attempt to increase the number of wires to three melting in the arc zone using industrial sources of current to increase the efficiency of the process and the quality of the coating by using a special metallizer for applying antifriction coatings (E. V. Antoshin "Three-wire electrometallization head MTG for coating from antifriction pseudo-alloys" -technical leaflet of the Leningrad House of Scientific and Technical Propaganda, Leningrad, 1957). In this case, an electric arc metallizer is used, containing a three-wire spray head with an output nozzle and air ducts, in which electrode wires of the same or different metals are used, while the current leads are connected to an AC transformer. This design of the metallizer is more complicated due to the increase in the feed rollers to three, such a metallizer is not serial, and adjustment of the positional position of three electrode wires is also complicated.
Наиболее близким к заявленному решению является использование электродугового металлизатора, описанного в патенте RU 2254933. Описанный там металлизатор позволяет использовать до 4-х разнородных электродных проволок, что существенно расширяет возможности получения комбинированных металлопокрытий с заданными свойствами. Этот металлизатор содержит распылительную головку с выходным соплом и воздуховодами и электродные проволоки в трубчатых направляющих, соединенные с тоководами и механизмом их перемещения. Распылительная головка содержит колпак на опорной плите с монтажными окнами. По оси, внутри специального сопла размещен неплавящийся вольфрамовый электрод - катод. В контакте с последним находятся электродные проволоки - аноды в трубчатых направляющих с наконечниками позиционной регулировки. В колпаке вставлено кольцевое сопло, образующее полость, сообщенную с источником сжатого воздуха, и кольцевой канал, охватывающий выходное сопло колпака распылительной головки. Вольфрамовый электрод соединен с корпусом центрального сопла, которое через изоляционную втулку соединено с воздуховодом. Электродные проволоки подаются с катушек в зону горения дуги роликовыми механизмами. Направляющие трубки проволок фиксируются в опорной плите винтами. Вольфрамовый электрод соединен с отрицательным полюсом источника тока через контактный зажим, а электродные проволоки - с положительным полюсом через контакты на трубках проволок. Специальное сопло выполнено с каналами: общий воздушный канал охлаждения по оси центрального сопла и вольфрамового электрода и, параллельные осевому, каналы для сжатого воздуха, подаваемого в зону дуги между вольфрамовым электродом и проволоками. Неплавящийся электрод фиксируется в корпусе сопла винтом. Сжатый воздух в трубки подается одновременно, далее следует подача напряжения на электроды и включение механизма движения электродных проволок. Недостатком такого подхода является необходимость наличия этого устройства, которое серийно не выпускается.Closest to the claimed solution is the use of an electric arc metallizer described in patent RU 2254933. The metallizer described there allows the use of up to 4 dissimilar electrode wires, which significantly expands the possibilities of obtaining combined metal coatings with desired properties. This metallizer contains a spray head with an outlet nozzle and air ducts and electrode wires in tubular guides connected to current leads and a mechanism for moving them. The spray head contains a cap on a base plate with mounting windows. On the axis, a non-consumable tungsten electrode - cathode is placed inside a special nozzle. In contact with the latter are electrode wires - anodes in tubular guides with tips of positional adjustment. An annular nozzle is inserted in the cap, forming a cavity in communication with a source of compressed air, and an annular channel covering the outlet nozzle of the cap of the spray head. The tungsten electrode is connected to the casing of the central nozzle, which is connected to the duct through an insulating sleeve. Electrode wires are fed from coils to the arc burning zone by roller mechanisms. The guide tubes of the wires are fixed in the base plate with screws. A tungsten electrode is connected to the negative pole of the current source through a contact clamp, and electrode wires are connected to the positive pole through contacts on the wire tubes. A special nozzle is made with channels: a common air cooling channel along the axis of the central nozzle and the tungsten electrode and, parallel to the axial, channels for compressed air supplied to the arc zone between the tungsten electrode and the wires. Non-consumable electrode is fixed in the nozzle body by a screw. Compressed air is supplied to the tubes simultaneously, followed by voltage supply to the electrodes and the inclusion of the mechanism of movement of the electrode wires. The disadvantage of this approach is the need for this device, which is not commercially available.
Задачей изобретения является обеспечение создания износостойкого покрытия требуемого состава с использованием доступных технических средств.The objective of the invention is to provide a wear-resistant coating of the required composition using available technical means.
Задача решается применением способа нанесения многокомпонентного покрытия с помощью электродуговой металлизации, в котором используют как минимум два металлизатора с двумя проволоками в каждом металлизаторе, оси металлизаторов располагают под углом α1 в диапазоне от 35 до 45° друг к другу и под углом α2 в диапазоне от 18 до 22° к нормали к обрабатываемой поверхности так, чтобы зона электрической дуги находилась на расстоянии от 130 до 150 мм от обрабатываемой поверхности, и производят металлизацию, обеспечивая сход потоков диспергированной смеси металлов в точке на обрабатываемой поверхности.The problem is solved by applying a method of applying a multicomponent coating using electric arc metallization, which uses at least two metallizers with two wires in each metallizer, the axis of the metallizers is at an angle α1 in the range from 35 to 45 ° to each other and at an angle α2 in the range from 18 up to 22 ° to the normal to the treated surface so that the zone of the electric arc is at a distance of 130 to 150 mm from the treated surface, and metallization is performed, ensuring the flow of dispersed mixture si metals at a point on the surface to be treated.
Используют проволоки состава Cu и Sn диаметром 1,5-2,5 мм, при этом выбирают проволоки с соотношением компонентов, позволяющим получить в итоге при смешении компонентов всех проволок покрытие оптимального состава.Use wires of the composition Cu and Sn with a diameter of 1.5-2.5 mm, while choosing wires with a ratio of components that allows you to get the result of mixing the components of all the wires with a coating of the optimal composition.
Покрытие может быть получено в результате последовательного использования нескольких комбинаций составов упомянутых проволок.The coating can be obtained by the sequential use of several combinations of the compositions of these wires.
Технический результат заключается в возможности регулирования физико-химического состава наносимого металлического антифрикционного покрытия и получении гетерогенного комплексного состава с улучшенными свойствами с помощью распространенного типа металлизатора.The technical result consists in the ability to control the physicochemical composition of the applied metal antifriction coating and to obtain a heterogeneous complex composition with improved properties using a common type of metallizer.
Изобретение поясняется фигурой, на которой показано сечение конфигурации применяемых устройств (двух металлизаторов.The invention is illustrated by a figure, which shows a cross section of the configuration of the applied devices (two metallizers.
Для реализации способа используются два металлизатора 1 и 2 распространенного типа, например ЭДМ-5У, с двумя проволоками-электродами, расплавленный металл которых струей сжатого воздуха, вытекающей из центрального сопла металлизатора вдоль оси металлизатора, переносится на обрабатываемую поверхность 3.To implement the method, two
Для использования в металлизаторах 1 и 2 выбирают проволоки состава Сu и Sn диаметром 1,5-2,5 мм, при этом проволоки выбирают с соотношением компонентов, позволяющим получить в итоге при смешении компонентов всех проволок оптимальный состав, известный из каких-либо источников или из предварительных экспериментов. Таким образом, выбор состава проволок определяет состав и физикохимические свойства наносимого покрытия.For use in
После выбора проволок и закрепления их в металлизаторах 1 и 2 последние располагают в плоскости, перпендикулярной обрабатываемой поверхности 3 (совпадает с плоскостью фигуры), таким образом, чтобы оси металлизаторов располагались под углом α1, находящемся в диапазоне от 35 до 45° друг к другу и ось каждого из металлизаторов 1 и 2 располагалась под углом α2, находящимся в диапазоне от 18 до 22°, к нормали к обрабатываемой поверхности 3. При этом зону электрической дуги располагают на расстоянии , находящемся в диапазоне от 130 до 150 мм вдоль оси металлизатора, от обрабатываемой поверхности 3. Описанная конфигурация обеспечивая сход потоков диспергированной смеси металлов в точке на обрабатываемой поверхности 3 и определена как оптимальная в результате множества экспериментов. После фиксации металлизаторов 1 и 2 в такой конфигурации производят металлизацию одновременно обоими металлизаторами 1 и 2, наблюдая, чтобы условие схода потоков диспергированной смеси металлов в точке на обрабатываемой поверхности 3 не нарушалось.After selecting the wires and fixing them in the
При необходимости могут последовательно использовать несколько комбинаций составов упомянутых проволок металлизаторов 1 и 2. Тогда наносят один слой, как описано выше, производят замену проволок и наносят следующий слой аналогичным образом. Возможно чередование комбинаций составов проволок.If necessary, several combinations of the compositions of the mentioned
Пример:Example:
Следует учитывать, что использовать в одном металлизаторе две проволоки разных составов часто бывает неудобно, если температуры плавления их составов существенно различаются, из-за различий в скорости расхода электродов. Поэтому выбирали электроды одного состава для одного металлизатора, и другого состава для другого металлизатора.It should be borne in mind that using two wires of different compositions in the same metallizer is often inconvenient if the melting temperatures of their compositions differ significantly, due to differences in the electrode flow rate. Therefore, we selected electrodes of one composition for one metallizer, and another composition for another metallizer.
Исследование процесса нанесения двухкомпонентного покрытия методом электродуговой металлизации выполняли на деталях дизельного двигателя («тронк» поршня) из чугуна марки ВЧ 60. Двухслойное покрытие состояло из подслоя меди и медно-оловянистого сплава (основной металл) при равном соотношении содержания в покрытии Cu-50% и Sn-50%. Напыление осуществляли двумя металлизаторами ЭДМ-5У, а в качестве сварочного источника питания использовали ВДУ-506 и ТИМЕ3-500. При этом каждый металлизатор имел индивидуальную настройку и свои катушки с проволокой. Расчет количественного состава покрытия учитывали в соотношении Sn-50% + Cu-50% по массе и Sn-50% + Cu-50% по объему.The study of the process of applying a two-component coating by the method of electric arc metallization was carried out on parts of a diesel engine ("tronk" of the piston) made of cast iron of grade VCh 60. The two-layer coating consisted of a sublayer of copper and a copper-tin alloy (base metal) with an equal ratio of the content in the coating of Cu-50% and Sn-50%. Spraying was carried out by two metalizers EDM-5U, and VDU-506 and TIME3-500 were used as a welding power source. In addition, each metallizer had an individual setting and its own coil with wire. The calculation of the quantitative composition of the coating was taken into account in the ratio Sn-50% + Cu-50% by weight and Sn-50% + Cu-50% by volume.
Отработку режимов электродуговой металлизации начинали с напыления олова, как наиболее сложного процесса в связи с тем, что проволока из олова обладает высокой пластичностью, низкой температурой плавления и требует минимального тепловложения. Стабильные результаты напыления олова получены на жестких вольтамперных характеристиках сварочного источника при напряжении дуги 20 В и силе токе 20 А.The testing of the modes of electric arc metallization began with the deposition of tin, as the most complex process due to the fact that the tin wire has high ductility, low melting point and requires minimal heat input. Stable tin deposition results were obtained on the hard current-voltage characteristics of the welding source at an arc voltage of 20 V and a current strength of 20 A.
Результаты отработки режимов напыления слоя Sn+Cu по массе и объему показаны в таблице 1.The results of testing the spraying conditions of the Sn + Cu layer by mass and volume are shown in Table 1.
В таблице 2 показаны результаты измерения фактического содержания элементов в слое Sn+Cu.Table 2 shows the results of measuring the actual content of elements in the Sn + Cu layer.
В таблице 3 показаны режимы металлизации образцов с процентным держанием Sn+Cu по массе 30+70, 25+75, 50+50, 20+80.Table 3 shows the metallization modes of samples with a percentage retention of Sn + Cu by weight 30 + 70, 25 + 75, 50 + 50, 20 + 80.
При рассмотрении полученных слоев на микроскопе образец 2 имел очень плотное покрытие с плавно переходящим слоем от подслоя меди к основному слою. Предположительно, в начальный момент нанесения основного слоя происходит «вытеснение» олова и только затем идет «перемешивание» меди и олова с частичными металлургическими процессами создания двухкомпонентного сплава медь-олово.When examining the obtained layers under a microscope,
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016129709A RU2641427C1 (en) | 2016-07-20 | 2016-07-20 | Method of applying multicomponent coating by electric arc metalization |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016129709A RU2641427C1 (en) | 2016-07-20 | 2016-07-20 | Method of applying multicomponent coating by electric arc metalization |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2641427C1 true RU2641427C1 (en) | 2018-01-17 |
Family
ID=68235497
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016129709A RU2641427C1 (en) | 2016-07-20 | 2016-07-20 | Method of applying multicomponent coating by electric arc metalization |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2641427C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2690265C1 (en) * | 2018-07-02 | 2019-05-31 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехничекий университет" | Method of producing multicomponent coatings from nonferrous metals |
EA039515B1 (en) * | 2019-12-23 | 2022-02-04 | Государственное Научное Учреждение "Объединенный Институт Машиностроения Национальной Академии Наук Беларуси" | Method for hardening a part of a sliding friction unit |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4128754A (en) * | 1978-03-06 | 1978-12-05 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Arc spray welding replaceable electrode tip |
RU2099442C1 (en) * | 1993-12-17 | 1997-12-20 | Научно-производственное объединение "Интерфакт" | Method of gas-dynamic application of powder material coating |
RU2254933C2 (en) * | 2003-08-12 | 2005-06-27 | Литовченко Николай Николаевич | Arc spraying pistol |
RU2380208C1 (en) * | 2008-09-04 | 2010-01-27 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Method for restoration of worn surfaces of block journals of wheel set axles in rolling stock and track machines |
RU2530580C1 (en) * | 2013-06-18 | 2014-10-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук | Electric arc spraying device |
GB2531621A (en) * | 2014-05-31 | 2016-04-27 | Element Six Gmbh | Method of coating a body, granules for the method and method of making granules |
-
2016
- 2016-07-20 RU RU2016129709A patent/RU2641427C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4128754A (en) * | 1978-03-06 | 1978-12-05 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Arc spray welding replaceable electrode tip |
RU2099442C1 (en) * | 1993-12-17 | 1997-12-20 | Научно-производственное объединение "Интерфакт" | Method of gas-dynamic application of powder material coating |
RU2254933C2 (en) * | 2003-08-12 | 2005-06-27 | Литовченко Николай Николаевич | Arc spraying pistol |
RU2380208C1 (en) * | 2008-09-04 | 2010-01-27 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Method for restoration of worn surfaces of block journals of wheel set axles in rolling stock and track machines |
RU2530580C1 (en) * | 2013-06-18 | 2014-10-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук | Electric arc spraying device |
GB2531621A (en) * | 2014-05-31 | 2016-04-27 | Element Six Gmbh | Method of coating a body, granules for the method and method of making granules |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2690265C1 (en) * | 2018-07-02 | 2019-05-31 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехничекий университет" | Method of producing multicomponent coatings from nonferrous metals |
EA039515B1 (en) * | 2019-12-23 | 2022-02-04 | Государственное Научное Учреждение "Объединенный Институт Машиностроения Национальной Академии Наук Беларуси" | Method for hardening a part of a sliding friction unit |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2641427C1 (en) | Method of applying multicomponent coating by electric arc metalization | |
CA2465915C (en) | Improved consumable electrode arc welding | |
EP0300513B1 (en) | Arc spray system | |
US3312566A (en) | Rod-feed torch apparatus and method | |
US4947024A (en) | Welding apparatus coated with spatter-resistant and electrically conductive film | |
US3304402A (en) | Plasma flame powder spray gun | |
US10124354B2 (en) | Plasma nozzle for thermal spraying using a consumable wire | |
KR20180056641A (en) | System for Plasma Sprayed Metal Powder Production Process and Plasma Sprayed Metal Powder Production Process | |
JPS6072679A (en) | Gas metal arc welding method | |
CN1011846B (en) | Plasma gun with adjustable cathode | |
JP2012521878A (en) | Plasma transfer type wire arc spraying system | |
Şerban et al. | Deposition of titanium nitride layers by electric arc–Reactive plasma spraying method | |
Dolmatov et al. | Analysis and optimization of gas-thermal spray process in terms of condensed phase velocity and temperature | |
US20140154422A1 (en) | Plasma spraying process | |
Dolmaire et al. | Benefits of hydrogen in a segmented-anode plasma torch in suspension plasma spraying | |
US3309492A (en) | High ampere machine welding torch | |
US10604830B2 (en) | Wire guides for plasma transferred wire arc processes | |
RU2686505C1 (en) | Method of plasma processing of metal products | |
RU2254933C2 (en) | Arc spraying pistol | |
EP2468914B1 (en) | Method and device for arc spraying | |
RU2647064C2 (en) | Method for producing a sprayed cylinder running surface of a cylinder crankcase of an internal combustion engine and such a cylinder crankcase | |
EP2186593A1 (en) | Gas mixture | |
JP4523840B2 (en) | Method for covering the surface of a track part and track part | |
CN108396282B (en) | Adjustable multi-way powder feeding frame for plasma spraying and spraying equipment | |
GB943793A (en) | Electric arc apparatus and processes |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180721 |