ПЛАЗМЕННАЯ ГОРЕЛКА ДЛЯ НАПЫЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ И ОКИСЛОВ

Предложенная плазменная горелка относится к области плазменной техники и предназначена для нанесения покрытий из порошковых материалов.
Известна плазменная горелка для напыления порошковых материалов, содержащая корпус, катодный и анодный узлы, изолятор, одноконтурную систему охлаждения, водяные и газовые магистрали, выполненные внутри корпуса (Кудинов В.В., Бобров Г.В. Нанесение покрытий напылением. Теория, технология и оборудование. Учебник для ВУЗов. - М.: Металлургия, 1992.-262 с).
Недостатком плазменной горелки является низкий ресурс работы, из-за быстрого изнашивания сопла анода и катода.
Наиболее близкой по технической сущности является плазменная горелка для напыления металлов и окислов, содержащая корпус, катодный и анодный узлы, канал для подачи порошка, изолятор, манжету, установленную в корпусе и двухконтурную систему охлаждения (Патент №31897 МПК Н05Н 1/26, опубликован 27.08.2003).
Недостатком плазменной горелки является низкая эффективность и производительность процесса напыления при использовании различных видов порошковых материалов.
Задачей полезной модели является повышение эффективности и производительности процесса напыления, в процессе нанесения многослойных покрытий.
Задача решается за счет того, что плазменная горелка для напыления металлов и окислов, содержащая корпус, систему охлаждения, изолятор, манжету, катодный и анодный узлы, канал для подачи порошка, согласно полезной модели имеет дополнительно выполненный второй канал для подачи порошка, причем выход одного канала расположен в корпусе за соплом анода, а выход второго канала - в сопле анода, на расстоянии 14-16 мм от его края, а катод зафиксирован в плазмотроне при помощи регулировочного винта.
Два канала подачи порошка позволяют применять плазмотрон для широкого спектра напыляемых материалов, от металлических порошков до тугоплавких окислов не производя замену плазмотрона в процессе напыления. Подача напыляемого материала через выход в корпусе за соплом анода позволяет напылять металлические порошки, не перегревая их, а так же позволяет исключить образование настылей на корпусе плазмотрона. Подача напыляемого материала через выход расположенный в сопле анода, на расстоянии 14-16 мм от его края позволяет предварительно разогреть и ускорить частицы порошка, что необходимо при нанесении тугоплавких окислов и металлов. Уменьшение расстояния для места подачи порошка меньше 14 мм не приведет к значительному повышению температуры и скорости напыляемых частиц, а так же генерируемая катодом дуга может сесть на край отверстия и ускорить эрозию сопла анода, а увеличение расстояния больше 16 мм потребует изменение конструкции плазмотрона.
Катод фиксируется регулировочным винтом, который позволяет выставить его в сопло анода на необходимую глубину, а так же в промежуточных этапах работы дает возможность регулировки, не проводя разборку плазмотрона.
На чертеже представлена конструкция заявляемой плазменной горелки для напыления металлов и окислов.
Заявляемая плазменная горелка состоит из трех главных узлов: катодного, анодного и изолятора. А также имеет двухконтурную систему охлаждения.
Анодный узел состоит из корпуса 1, установленного в нем сопла-анода 2 и жестко закрепленного в нижней части штуцера 3 для соединения с первым кабелем - шлангом.
Катодный узел состоит из катододержателя 4, установленного в нем катода 5 и жестко закрепленного штуцера в нижней части 6 для соединения со вторым кабелем - шлангом.
Между катодным и анодным узлом установлен изолятор 7, в котором имеются отверстия для перетекания охлаждающей жидкости от анодного к катодному узлу.
Уплотнения в плазменной горелке выполнены с помощью эластичных манжет 8-13, установленных в 1, 4, 7.
Двухконтурная система охлаждения состоит из входного 3 и выходного 6 штуцеров, а также магистралей, каналов и перетекателя.
Кроме того, заявляемая плазменная горелка имеет два канала подачи порошка. Выход одного канала 14 расположен в корпусе за соплом анода, а выход второго канала 15 - в сопле анода, на расстоянии 14-16 мм от его края.
Катод фиксируется и выставляется на необходимую глубину регулировочным винтом 16.
Плазменная горелка для напыления металлов и окислов работает следующим образом:
Охлаждаемый изнутри проточной водой катодный узел с коническим стержневым катодом располагается вдоль оси горелки. Ниже установлен анодный узел с конусными входным отверстием. Анодный узел также охлаждается водой.
Плазмообразующий газ вводится непосредственно в полость, окружающую конусный наконечник катода. Дуга возбуждается между конусным наконечником катода и входным конусным отверстием анода и вытягивается плазмообразующим газом.
Напыляемый порошок подается по каналу в анодном узле и корпусе плазмотрона. При подаче порошка через отверстие, расположенное в корпусе за соплом анода, частицы осаждаются на поверхности изделия не перегретыми, что уменьшает количество пор и улучшает качество покрытия. При подаче порошка через отверстие, расположенное в сопле анода, на расстоянии 14-16 мм от его края, частицы попадают в ядро плазменной струи ускоренными и прогретыми плазмообразующим газом, что позволяет использовать тугоплавкие материалы.
При помощи регулировочного винта можно выставить необходимый зазор, между катодом и анодом в процессе работы не разбирая плазматрон, который обеспечит точное их взаимное расположение и сэкономит время наладки оборудования.
Использование заявляемой плазменной горелки позволит повысить эффективность и производительность процесса плазменного напыления, во время нанесения многослойных покрытий, а так же сократит время подготовки плазматрона перед процессом напыления и в промежуточных этапах наладки, за счет выставления катода регулировочным винтом и двух каналов подачи порошка.