Портативное устройство для газодинамического напыления покрытий
PORTABLE DEVICE FOR GAS DYNAMIC SPRAY COATING

Изобретение относится к технологии и средствам для газодинамического нанесения покрытий из порошковых материалов для ремонта и/или восстановления поверхности деталей и изделий, а также получения покрытий, придающих различные свойства обрабатываемым поверхностям и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности.
Известно устройство для газодинамического нанесения покрытий из порошковых материалов, включающее узел подогрева сжатого газа, порошковый питатель-дозатор и сверхзвуковое сопло, отличающееся тем, что выход узла подогрева газа соединен непосредственно с входом сверхзвукового сопла, которое в закритической части соединено через трубопровод с выходом порошкового питателя-дозатора (патент RU №2100474, опубл. 27.12.1997).
Недостатком этого устройства является то, что в нем отсутствует узел ввода в сопло порошкового материала, наличие и устройстве которого во многом влияют на эффективность процесса напыления в целом.
Известно устройство для газодинамического напыления порошковых материалов, содержащее блок напыления, включающий электронагреватель сжатого газа и сверхзвуковое сопло, жестко соединенное с выходом электронагревателя сжатого газа и содержащее узел ввода в сопло порошкового материала, блок управления, соединенный с электронагревателем сжатого газа гибким трубопроводом и электрокабелем, а также порошковый питатель (дозатор), выход которого соединен гибким трубопроводом с узлом ввода в сопло порошкового материала (патент RU №2190695, опубл. 10.10.2002). В этом устройстве имеется блок управления, обеспечивающий стабилизацию и контроль температуры сжатого газа, которая является важным параметром режима напыления покрытия.
Недостатком этого устройства является то, что узел ввода порошка (насадка) установлен вдоль оси сопла и обеспечивает ввод порошка в сопло только по его оси. В этом случае распределение порошка по поперечному сечению сопла может оказываться существенно неравномерным, а именно: с перегрузкой центральной части газового потока в сопле и слабым заполнением периферийной части поперечного сечения сопла. При прочих равных условиях это приводит к уменьшению эффективности напыления в целом.
Наиболее близким является портативное устройство для газодинамического напыления покрытий из порошковых материалов, содержащее блок напыления, включающий электронагреватель сжатого газа и сверхзвуковое сопло, жестко соединенное с выходом электронагревателя и содержащее узел ввода в сопло порошкового материала, блок управления, соединенный с электронагревателем сжатого газа гибким трубопроводом и электрокабелем, порошковый питатель, выход которого соединен гибким трубопроводом с узлом ввода в сопло порошкового материала, при этом электронагреватель сжатого газа включает в себя кожух, в котором размещен с зазором, заполненным теплоизолятором, металлический корпус, внутри которого установлен тепловыделяющий элемент, при этом в металлическом корпусе выполнены отверстия, обеспечивающие обдув кожуха изнутри ненагретым газом, узел ввода в сопло порошкового материала выполнен с возможностью обеспечения поступления порошкового материала в закритическую часть сверхзвукового сопла под углом к его оси (Патент RU №2257423, опубл. 27.07.2005).
Недостатками прототипа является то, что вследствие конструктивных особенностей исполнения блока напыления максимальный угол поворота сопла к оси электронагревателя сжатого газа не обеспечивает возможность напыления порошка в наиболее труднодоступные места.
Задачей является разработка портативного устройства для газодинамического напыления покрытий, позволяющего обеспечить напыление порошка в труднодоступные места, а также уменьшить износ сменной вставки сверхзвукового сопла, что в конечном итоге приводит к повышению эффективности процесса напыления и качества покрытия.
Техническим результатом является увеличение срока эксплуатации сменной вставки сверхзвукового сопла, повышение эффективности процесса напыления покрытий и качества покрытия.
Технический результат достигается в портативном устройстве для газодинамического напыления покрытий из порошковых материалов, содержащем блок напыления, включающий электронагреватель сжатого газа, соединенный со сверхзвуковым соплом посредством трубопровода, при этом сверхзвуковое сопло выполнено со сменной вставкой и соединено с выходом электронагревателя и узел ввода в сопло порошкового материала, блок управления, соединенный с электронагревателем сжатого газа посредством электрокабеля и гибкого трубопровода, и порошковый питатель, выход которого соединен трубопроводом с узлом ввода порошкового материала в сопло, причем сверхзвуковое сопло установлено с возможностью поворота и фиксации на угол не более 180° вокруг оси, перпендикулярной направлению подачи газово-порошкового потока, а для подачи сжатого газа в сверхзвуковое сопло используют трубопровод, выполненный с изгибом под 90° и перпендикулярный оси сопла, при этом узел ввода в сопло порошкового материала выполнен в виде гибкой трубки посредством которой обеспечивается подача порошка от порошкового питателя в упомянутое сопло и которая натянута на сопло и упомянутый трубопровод не менее, чем на 5 мм.
Установка сверхзвукового сопла с возможностью поворота и фиксации на угол до 180° с осью поворота сопла перпендикулярной направлению подачи газово-порошкового потока обеспечивает возможность напыления порошка в наиболее труднодоступные места, где ограничено пространство для напыления покрытий. Подачу сжатого газа в сверхзвуковое сопло осуществляют через трубопровод, выполненный с изгибом под 90° в форме колена и перпендикулярный оси сопла. В результате порошковый материал вводится по центру ускоренного потока сжатого газа. При этом частицы
порошкового материала захватываются им и движутся вдоль оси сопла и затем по центру сменной вставки сопла. Таким образом, частицы порошкового материала в значительно меньшей степени соударяются со стенками сменной вставки сопла, что уменьшает ее износ и увеличивает срок эксплуатации сменной вставки сверхзвукового сопла.
На Фиг. 1 изображена общая схема устройства для газодинамического напыления покрытий.
На Фиг. 2 - блок напыления в разрезе.
На Фиг. 3 - Вид А блока напыления.
Портативное устройство для газодинамического напыления покрытий из порошковых материалов содержит блок напыления 1, включающий электронагреватель 8 сжатого газа, выход которого соединен трубопроводом 10 со сверхзвуковым соплом 9, выполненным со сменной вставкой 12, и узел ввода 11в сопло 9 порошкового материала, блок управления 2, соединенный с электронагревателем 8 сжатого газа гибким трубопроводом 3 и электрокабелем 4, порошковый питатель 5, выход которого соединен электрокабелем 6 с блоком управления 2 и соединен трубопроводом 7 с узлом ввода 11 в сопло 9 порошкового материала, причем сверхзвуковое сопло 9 установлено с возможностью поворота и фиксации на угол до 180°, при этом ось поворота сопла 9 перпендикулярна направлению движения газово-порошкового потока. Ввод нагретого воздуха от электронагревателя 8 в сопло 9 осуществляется через трубопровод 10, выполненный с изгибом под 90° в форме колена и перпендикулярный оси сопла 9.
Фиксация колена трубопровода 10 относительно сопла 9 обеспечивается накидной гайкой 13. Подача порошка от порошкового питателя 5 в сопло 9 при различных углах поворота сопла 9 обеспечивается с помощью гибкой трубки 14. Гибкая трубка 14 должна быть натянута на сопло 9 и трубопровод 7 подачи порошка не менее, чем на 5 мм. Сопло 9 крепится к корпусу электронагревателя 8 с помощью планки 15 и фиксируется винтом 16. Портативное устройство для газодинамического напыления покрытий из порошковых материалов работает следующим образом.
Газ-носитель поступает в блок управления 2, а затем направляется по гибкому трубопроводу 3 в электронагреватель8 сжатого газа. В блоке управления 2 осуществляется выбор необходимого температурного режима работы устройства. Подача электроэнергии к электронагревателю 8 сжатого газа и передача электрических сигналов от электронагревателя 8 сжатого газа к блоку управления 2 осуществляется по многожильному электрокабелю 4. Сжатый газ из электронагревателя 8 подается в сверхзвуковое сопло 9 со сменной вставкой 12.
В сверхзвуковом сопле 9 со сменной вставкой 12 сжатый газ ускоряется и внутри сопла 9 формируется сверхзвуковой газовый поток. В этот поток через узел 11 ввода в сверхзвуковое сопло 9 порошкового материала вводится рабочий порошковый материал, который на участке от места ввода его в сопло до выхода из сопла ускоряется до скорости несколько сот метров в секунду и направляется на поверхность обрабатываемого изделия. Рабочий порошковый материал подается в узел ввода 11 в сверхзвуковое сопло 9 по трубопроводу 7, соединенному с выходом порошковых питателей 5. В блоке управления 2 производится выбор необходимого режима работы порошковых питателей 5. Сигналы управления порошковыми питателями передаются из блока управления 2 в порошковые питатели 5 по электрокабелю 6.
Для подачи порошка в труднодоступные места при напылении покрытий из порошковых материалов используют сверхзвуковое сопло 9 с возможностью его поворота и фиксации на угол до 180°, с осью поворота сопла 9 перпендикулярной направлению движения газово-порошкового потока, а для подачи сжатого газа в сверхзвуковое сопло используют трубопровод, выполненный с изгибом под 90° и перпендикулярный оси сопла 9.
При напылении порошка в труднодоступные места изменяют угол поворота сопла 9. Для этого необходимо ослабить на 1-2 оборота резьбы винт 16, соединяющий планку 15 и сопло 9, и накидную гайку 13, фиксирующую колено трубопровода 10 и сопло 9, небольшим усилием повернуть сопло 9 относительно оси его поворота на требуемый угол, при этом визуально контролировать, чтобы гибкая трубка 14 подачи порошка не отсоединилась от трубопровода 7 и сопла 9,затянуть накидную гайку 13 на колене трубопровода 10 до упора, затянуть винт 16, соединяющий планку 15 и сопло 9.
Таким образом, портативное устройство для газодинамического напыления покрытий обеспечивает напыление порошка в труднодоступные места при ремонте и/или восстановлении поверхности деталей и изделий за счет использования сверхзвукового сопла с возможностью его поворота и фиксации на угол до 180°, а также позволяет уменьшить износ сменной вставки сверхзвукового сопла, что в конечном итоге приводит к повышению эффективности процесса напыления и качества покрытия.