SU1291216A1 - Apparatus for electric arc deposition of metal coating - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к оборудованию дл  нанесени  покрытий методом электродуговой металлизации. Не-, лью изобретени   вл етс  повьшение качества покрыти  путем увеличени  скорости полета частиц напыл емого металла. Сжигаема  в камере сгорани  5топливно-воздушна  смесь истекает через сопло 2 в полость камеры 1, а далее через распылительное сопло 6- в атмосферу. Стру  га а, истекающа  из сопла 6, распыл ет жидкий металл плав щихс  электродов 4, между которыми горит дуга. 2 ил. Ton/iu o dff3dt/x (Л с ю UD Nd Фиг.1The invention relates to equipment for coating by the method of arc metallization. Non- of the invention is an increase in the quality of the coating by increasing the flight speed of the particles of the sprayed metal. Burned in the combustion chamber 5, the fuel-air mixture flows through the nozzle 2 into the cavity of the chamber 1, and then through the spray nozzle 6 into the atmosphere. A jet ejected from the nozzle 6 sprays the liquid metal of the melting electrodes 4 between which the arc burns. 2 Il. Ton / iu o dff3dt / x (L S UD Nd Figure 1

Description

Изобретение относитс  к технологии машиностроени , в частности к оборудованию дл  нанесени  покрытий методом электродуговой металлизации,The invention relates to mechanical engineering technology, in particular to equipment for coating by the method of arc metallization,

Цель изобретени  - повышение качества покрыти  путем увеличени  скорости полета частиц напьш емого металла.The purpose of the invention is to improve the quality of the coating by increasing the flight speed of the particles of printed metal.

На фиг. 1 показана принципиальна  схема устройства дл  электродуговой металлизации; на фиг. 2 - результаты измерени  максимальной скорости частиц , движущихс  по оси распыл емой струи.FIG. 1 is a schematic diagram of a device for arc metallization; in fig. 2 shows the results of measuring the maximum velocity of particles moving along the axis of the sprayed jet.

Устройство содержит камеру 1, внутри которой находитс  сопло 2, расположенное между направл ющими 3 и каналами дл  направлени  плав щихс  (проволочных) электродов 4. Сопло 2 соединено с камерой 5 сгорани . Камера 1 выполнена с выходным распылительным соплом 6, соосным соплу 2 и выполненнымJ например, в виде сопла Лавал , в плоскости выходного отверсти  которого расположена точка пе.ресечени  осей электродов 4. Направл ющие 3 выполнены водоохлаждае.- мыми и одновременно выполн ют рольThe device comprises a chamber 1, inside of which there is a nozzle 2 located between the guides 3 and the channels for guiding the melting (wire) electrodes 4. The nozzle 2 is connected to the combustion chamber 5. Chamber 1 is made with an output spray nozzle 6, coaxially with nozzle 2 and made, for example, in the form of a Laval nozzle, in the plane of the outlet aperture of which the axes of the electrodes 4 are cut. Guides 3 are water-cooled and at the same time

токоподводов, так как они подключены к полюсам источника сварочного тока.current leads, as they are connected to the poles of the welding current source.

Площадь минимального поперечного сечени  выходного канала сопла 2 равна площади минимального поперечного сечени , выходного канала сопла 6.The minimum cross section area of the nozzle exit channel 2 is equal to the minimum cross section area of the nozzle exit channel 6.

Сжимаема  в-камере 5 сгорани  топ ливно-воздущна  смесь истекает через сопло 2 в полость камеры 1 и далее через распьшительное сопло 6 - в атмосферу . При этом площадь выходного сечени  сопла 2 и площадь минимального сечени  распылительного сопла 6 выбираютс  таким образом, чтобы давление PQ в камере 5 сгорани  было равно давлению газа Р внутри камеры 1 :Compressed in the combustion chamber 5, the top air mixture flows through the nozzle 2 into the cavity of chamber 1 and then through the spreading nozzle 6 into the atmosphere. The area of the outlet section of the nozzle 2 and the minimum area of the spray nozzle 6 are chosen so that the pressure PQ in the combustion chamber 5 is equal to the gas pressure P inside chamber 1:

Р - р СИRrr SI

0 0 U ;0 0 U;

В этом случае параметры газа перед входами в сопло 2 и распьшитель- ное сопло 6 одинаковые. Выража  () через расход газа и плордади поперечных сечений сопел,, получаемIn this case, the parameters of the gas in front of the inlets to the nozzle 2 and the conveying nozzle 6 are the same. Expressions () through the flow rate of gas and pipelines of nozzle cross-sections, we get

2 Ср4тГ (22 Sr4tG (2

0;5Р; 074rFp 2F, 0,4 rFp 2F J;0; 5P; 074rFp 2F, 0.4 rFp 2F J;

где Fj5 Gg - площадь поперечного сечени  и расход газа через СОП.Т1О 2 5 where Fj5 Gg is the cross-sectional area and the gas flow through the SOP.T1O 2 5

Сг п - площадь поперечного сечени  и расхо д газа че Р Cr p - cross-sectional area and flow rate of gas over P

5five

00

Т прT pr

К рез распылительное сопло 6 5K rez spray nozzle 6 5

температура газа в камере сгорани  и перед входом в распьтительное сопло 6 соответственно; гшощадь поперечного сечени  проволочного электрода 4;the temperature of the gas in the combustion chamber and before entering the conveying nozzle 6, respectively; cross section of wire electrode 4;

коэффициент S учитываю- пщй утечки газа из полости камеры i через уплотнени  в месте ввода проволочных электродов и снижение энтальпии струи на участке от среза сопла 2 до мини- м ального сечени  распылительного сопла 6 за счет излучени  и конвективного теплообмена с газом, наход щимс  вthe coefficient S takes into account gas leakage from chamber cavity i through seals at the point of entry of wire electrodes and reduction of jet enthalpy in the area from the nozzle section 2 to the minimum cross section of the spray nozzle 6 due to radiation and convective heat exchange with the gas in

5five

00

5five

00

5five

00

5five

камере 1. Из уравнени  (2) получаемcamera 1. From equation (2) we get

F LJl EllR- .F LJ EllR-.

(3)(3)

2 . К 2 TO

Таким образом, в предлагаемом устройстве при площад х минимальных поперечных сечений сопла 2 и распылительного сопла 6, удовлетвор юпшх соотнощению (З) внутри камеры 1 создаетс  такое же давление, как и в камере 5 сгорани . При этом стру , продуктов сгорани , истекающа  из сопла 2, на участке вплоть до минимального сечени  распылительного сопла 6 испытывает подпор со стороны газа, наход щегос  внутри камеры 1. Этот подпор преп тствует расширению струи при выходе из сопла 2/ имитиру  при этом продолжение стенок этого сопла и образу  канал прохода газовой струи в распьтительное сопло 6, из которого она и истекает, распыл   и разгон   жидкий металл проволочных плав щихс  электродов 4 (образуюагийс  в результате теплового действи  электрической дуги, гор щей между электродами, при давленииеИ температуре, практически равных па- раметрам газа в камере 5 сгорани ). Как показали эксперименты, проведенные дл  различных диаметров сопел , коэффициент К в формуле (З) при этом составл ет 0,95-0j98. В предлагаемом устройстве это обеспе- чива.ет получение распьш ющей струи с такими же параметрами, что и в известном устройстве. Но при этомThus, in the proposed device, when the areas of minimum cross sections of the nozzle 2 and the spray nozzle 6 are satisfied, the ratio (3) inside the chamber 1 creates the same pressure as in the combustion chamber 5. In this case, the jet, the combustion products emanating from the nozzle 2, at the site up to the minimum cross section of the spray nozzle 6, is under pressure from the gas inside the chamber 1. This support prevents the jet from expanding upon exiting the nozzle 2 / simulating the continuation of the walls of this nozzle and forming the channel of the passage of the gas jet into the diffuser nozzle 6, from which it expires, spraying and accelerating the liquid metal of the melting wire electrodes 4 (formed as a result of the thermal effect of the electric arc I wait with electrodes, at pressure AND temperature, practically equal to the gas parameters in the combustion chamber 5). As shown by experiments conducted for different nozzle diameters, the coefficient K in the formula (3) is 0.95-0j98. In the proposed device, this ensures obtaining a dispensing jet with the same parameters as in the known device. But at the same time

31293129

точка пересечени  осей проволочных электродов располагаетс  на срезе распылительного сопла 6, что удлин ет участок разгонаiчастиц жидкого металла в распыл ющей струе и позвол ет им достичь большей скорости к моменту удара о поверхность подложки , а это в свою очередь приводит к лучшему заполнению металлом частиц микровпадин на поверхности основы и способствует развитию физико-химического взаимодействи  металлов частиц и подложки. В результате пористость наносимого покрыти  снижаетс , прочность сцеплени  его с основой растет .The point of intersection of the axes of the wire electrodes is located on the cut of the spray nozzle 6, which lengthens the portion of the acceleration of the liquid metal particles in the spray jet and allows them to reach a higher speed by the moment of impact on the substrate surface, and this in turn leads to a better filling of micropattern particles with the surface of the base and contributes to the development of physico-chemical interaction of the metal particles and the substrate. As a result, the porosity of the applied coating decreases, and its adhesion to the substrate increases.

Направл ющие токоподводы дл  проволочных электродов в предлагаемом устройстве выполнены водоохлаждаемы- ми, а камера 1 изготовлена из меди и имеет на наружной поверхности ребра охлаждени . Сопло дл  подачи продуктов сгорани  имеет на срезе внутренний диаметр мм, а диаметр минимального сечени  распылительного сопла (сопло Лавал ), изготовленного из огнеупорной керамики, подобранна услови  равенства давлений в камере 5 сгорани  и внутри камеры 1 и составл ет б..7,4 мм при диаметре проволочных электродов 2 мм. При этом давление в камере 5 сгорани  и в камере 1 равно 0,72 МПа. Распыл ют проволочные электроды из алюмини  АД 1. Угол схождени  электродов составл ет 32t2 , Минимально возможное рассто ние от среза сопла 2 до точки пересечени  осей проволочных электродов равно 26 мм. При этом коэффициент К, определенный по формуле (З), составл ет 0,97. Проволочные электроды распыл ют при токе дуги А и напр жении В.The guide conductors for the wire electrodes in the proposed device are made water-cooled, and the chamber 1 is made of copper and has cooling fins on the outer surface. The nozzle for supplying combustion products has an inner diameter of mm on the cut, and the diameter of the minimum cross section of the spray nozzle (Laval nozzle) made of refractory ceramics, selected for equal pressure in the combustion chamber 5 and inside chamber 1, is 7.4 mm. with a diameter of wire electrodes 2 mm. The pressure in the chamber 5 of the combustion and in the chamber 1 is 0.72 MPa. Aluminum wire electrodes are sprayed with HELL 1. The convergence angle of the electrodes is 32t2. The minimum possible distance from the cut of the nozzle 2 to the point of intersection of the axes of the wire electrodes is 26 mm. Here, the coefficient K determined by the formula (3) is 0.97. The wire electrodes are sprayed with arc current A and voltage B.

На фиг. 2 представлены результаты измерени  максимальной скорости частиц , движущихс  по оси распьш ющейFIG. Figure 2 shows the results of measuring the maximum velocity of particles moving along the axis of disintegrating

164164

струи. Измерени  производ т при по- мощи измерител  скорости свет щихс  объектов с использованием сепарирую- щего экрана. Максимальна  скоростьjet. Measurements are made with the aid of a velocity meter of luminous objects using a separating screen. Maximum speed

(фиг. 2), достигаема  частицами при распьтении с помощью предлагаемого , устройства (крива  l), примерно в 1,4 раза вьше, чем при распылении известным устройством (крива  2). (Fig. 2), achieved by the particles when spreading with the help of the proposed device (curve l), is about 1.4 times larger than when spraying with a known device (curve 2).

10 Предлагаемое устройство обеспечивает более высокую скорость полета частиц, что ведет к снижению пористости формируемого покрыти .10 The proposed device provides a higher particle flight speed, which leads to a decrease in the porosity of the coating being formed.

Лабораторные и натурные коррозионJ5 ные испытани  в морской атмосфере образцов из стали с алюминиевым антикоррозионным покрытием толщиной 100 мкм показали снижение скорости коррозии покрыти , нанесенного пред0 лагаемой распылительной головкой, на 40-60% по сравнению с покрытием, нанесенным известным устройством.Laboratory and in situ corrosion tests of samples made of steel with an aluminum anti-corrosion coating with a thickness of 100 microns in a marine atmosphere showed a 40-60% reduction in the corrosion rate of the coating applied by the proposed spray head compared to the coating applied by a known device.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Устройство дл  электродуговой металлизации , содержащее два расположенных под углом канала дл  направлени  плав щихс  электродов, между которыми расположено сопло дл  подачи нагретого газа, отличающе - е с   тем, что, с целью повьппени  качества покрыти  путем увеличени  скорости полета частиц напыл емогоA device for arc metallization, containing two angled channels for guiding melting electrodes, between which a heated gas supply nozzle is located, characterized in that, in order to improve the quality of the coating by increasing the flight speed of the sprayed particles металла, устройство снабжено камерой, выполненной с выходным распылительным соплом, соосным соплу дл  подачи нагретого потока газа, площадь минимального поперечного сечени  выходногоmetal, the device is equipped with a chamber made with an output spray nozzle coaxially with a nozzle for supplying a heated gas flow, the minimum cross-sectional area of the output канала которого равна площади минимального поперечного сечени  выходного канала распылительного сопла, а каналы дл  направлени  плав щихс  электродов и сопло дл  подачи нагретого потока газа расположены в камере .the channel of which is equal to the minimum cross-sectional area of the outlet channel of the spray nozzle, and the channels for guiding the fusing electrodes and the nozzle for supplying the heated gas flow are located in the chamber. ,rt-2rt-2 Ufftnaj 0 ;M/CUfftnaj 0; M / C LH,MLH, M Редактор Н. ТупицаEditor N. Dumbass Составитель Г. Квартальнова Техред Л.ОлейникCompiled by G. Kvartalnova Tehred L. Oleinik Заказ 68/10 Тираж 646Order 68/10 Edition 646 ВНИИПИ Государственного комитета СССРVNIIPI USSR State Committee по делам изобретений и открытий 113035, Москва, , Раушска  наб,, д. 4/5for inventions and discoveries 113035, Moscow,, Raushsk nab ,, d. 4/5 Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4Production and printing company, Uzhgorod, st. Project, 4 Фаг.2Phage.2 Корректор Н, КорольProofreader H, King ПодписноеSubscription