УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ДИФФУЗИОННЫХ ПОКРЫТИЙ В ЦИРКУЛИРУЮЩЕЙ ГАЗОВОЙ СРЕДЕ

Полезная модель относится к химико-термической обработке деталей в циркулирующей газовой среде, в частности к установкам для получения многокомпонентных диффузионных покрытий на металлах и сплавах в циркулирующей газовой среде, и может найти применение в авиадвигателестроении, машиностроении и в других отраслях народного хозяйства.
Известна установка для получения многокомпонентных диффузионных покрытий в циркулирующей газовой среде, содержащая футерованную камеру с нагревателями, расположенный в ней муфель с крышкой, размещенные в муфеле вентилятор с приводом, устройство для насыщаемых деталей, емкости с различными насыщающими элементами и заслонами, размещенными над емкостями с возможностью их перекрытия (см. авторское свидетельство СССР №1759957, Кл. С 23 С 12/00, опубл. 07.09.1992).
Недостатком данной установки является сложность обеспечения плотного перекрытия (закрытия) емкостей заслонками с одним насыщающим элементом при проведении процесса диффузионного насыщения другим элементом. Неплотное перекрытие емкостей приводит к тому, что рабочий циркулирующий газ взаимодействует не только с насыщающим элементом, расположенным в открытой емкости, но и с насыщающим элементом, расположенным в неплотно закрытой емкости, т.е. фактически насыщение сначала одним, а затем другим элементом реализуется в установке нестабильно из-за чего покрытия получаются неравномерной толщины и отличаются по химическому составу от одной садки к другой. К недостаткам данной установки также можно отнести
неудобство и, соответственно, сложность при контроле на наличие дефектов муфеля и футерованной камеры, низкая производительность из-за значительного времени на охлаждение футерованной камеры и муфеля, и неудовлетворительные санитарные условия для обслуживающего персонала, в частности, при загрузке и выгрузке садки.
Технический результат заявленного изобретения - получение многокомпонентных равномерных и однородных по структуре и химическому составу покрытий, повышение производительности, упрощение и улучшение санитарных условий для обслуживающего персонала.
Указанный технический результат достигается тем, что установка для получения многокомпонентных диффузионных покрытий металлов и сплавов в циркулирующей газовой среде, содержащая нагревательный элемент и муфель, согласно полезной модели, содержит, по меньшей мере, один дополнительный муфель, съемный экранирующий кожух, раму с футерованной подставкой, раму с размещенным в ней раструбом, соединенным с вытяжной вентиляцией, и, по меньшей мере, два стенда, каждый из которых содержит футерованную подставку, закрепленную на основании, вентилятор с приводом, испаритель, расположенный в футерованной подставке, диффузор и закрепленные на футерованной подставке направляющие лопатки, откачную систему, емкости с насыщающими элементами и устройство для размещения насыщаемых деталях, при этом нагревательный элемент и муфели выполнены съемными.
Откачные системы могут быть соединены между собой через, по меньшей мере, один клапан, что позволяет, одну из них использовать в качестве резервной.
Откачная система содержит вакуумный насос, фильтр, клапаны и вентили, что позволяет достичь заданного значения вакуума в муфеле.
Нагрев испарителя можно осуществлять от автономного нагревателя и/или за счет тепла, аккумулированного футеровкой подставки при нагреве нагревательного элемента, что позволяет рационально нагревать испаритель до температуры, необходимой для испарения химических реактивов.
Привод вентилятора может быть выполнен частотно-регулируемым, что позволяет изменять напор и скорость движения циркулирующей рабочей среды.
Для улучшения герметизации муфеля, муфель может иметь фланец, футерованная подставка, закрепленная на основании, может иметь фланец, и между фланцем футерованной подставкой и фланцем муфеля может быть установлено уплотнение.
На фиг.1 схематично изображена установка с двумя стендами, один из которых в полностью собранном виде;
на фиг.2 - схема размещения печи, муфелей и защитного кожуха до и после проведения процесса нанесения диффузионных покрытий.
Установка для получения многокомпонентных диффузионных покрытий металлов и сплавов в циркулирующей газовой среде содержит съемный нагревательный элемент, представляющий собой электропечь 1, съемный муфель 2, один дополнительный съемный муфель 3, съемный экранирующий (защитный) кожух 4, раму 5 с футерованной подставкой 6, одну раму 7 с размещенным в ней раструбом 8, соединенным с вытяжной вентиляцией 9. Установка содержит два стенда, каждый из которых содержит, соответственно, футерованную подставку 10, 11 закрепленную на основании 12, 13, центробежный вентилятор 14, 15 с частотно-регулируемым (регуляторами частоты вращения) приводом 16, 17, испаритель 18, 19, расположенные, соответственно, в футерованных подставках 10, 11, диффузор 20, 21 и направляющие лопатки 22, 23, закрепленные, соответственно, на футерованной подставке 10, 11, причем диффузор 20, 21 и направляющие лопатки 22, 23 представляют собой
устройство для направления потока рабочей среды на насыщаемые детали, откачную систему, содержащую вакуумный насос 24, 25, фильтр - конденсатор 26, 27 отработанной газовой среды, клапаны 28, 29, вентили 30, 31, датчики 32, 33 контроля вакуума, датчики 34, 35 контроля давления, при этом откачные системы сообщены между собой одним или двумя клапанами 36 «открыто-закрыто». Каждый стенд также содержит емкости 37, 38 с насыщающими элементами и устройство 39, 40 для размещения насыщаемых (обрабатываемых) деталей 41, 42, например, лопаток авиационного газотурбинного двигателя, и емкостей 37, 38. Каждый испаритель 18, 19 содержит автономный нагреватель 43, 44. Каждый муфель 2, 3, соответственно, имеет фланец 45, 46, каждая футерованная подставка 10,11, соответственно, имеет фланец 47,48, и между фланцем 47,48 футерованной подставки 10, 11 и фланцем 45, 46 муфеля 2, 3 установлено уплотнение 49, 50. Установка снабжена консольным поворотным краном 51.
Установка работает следующим образом.
Исходное состояние. Электропечь 1 находится на раме 5 (см. фиг.2). На основаниях 12, 13 закреплены футерованные подставки 10, 11 с центробежными вентиляторами 14, 15 с частотно-регулируемыми приводами 16, 17 (см. фиг.1). К футерованным подставкам 10, 11 подведены откачные системы, объединенные клапаном 36 «открыто -закрыто», клапан 36 закрыт. Испарители 18, 19 расположены в футеровках подставок 10, 11. Один муфель, например, 2 (см. фиг.2) установлен на раме 7, в которой размещен раструб 8, другой муфель, например 3, расположен или на дополнительной раме, или на дополнительной подставке, т.е. в любом другом удобном для его перемещения месте. Экранирующий защитный кожух 4 расположен в удобном для его перемещения месте: либо на дополнительной раме, или на дополнительной подставке, или в данном случае - на дополнительной раме, на которой размещен, например, муфель 3 (см. фиг.2). Остальные элементы -диффузоры 20, 21, направляющие
лопатки 22, 23, устройства 39, 40 для размещения насыщаемых деталей - находятся на стеллажах. Насыщаемые детали 41, 42, емкости 37, 38 и насыщающие элементы, а также химические реактивы - источник рабочей газовой среды находятся в шкафах или на рабочих столах.
При работе. На фиг.1 показан один из стендов в полностью собранном виде и готовом к работе. Порядок работы следующий. На футерованную подставку 10 устанавливают последовательно соединенные друг с другом направляющие лопатки 22, диффузор 20, устройство 39 с насыщаемыми деталями (лопатками) 41, емкости 37 с насыщающими элементами, например, хромом. В испаритель 18 засыпают химические реактивы - источник рабочей газовой среды. С помощью крана 51 снимают муфель 2 с рамы 7 краном 51 и устанавливают на подставку 10, герметизируют через водоохлаждаемое резиновое уплотнение 49. Включают откачную систему - вакуумный насос 24. В случае отказа вакуумного насоса 24, включают вакуумный насос 25 для чего открывают клапан 36. Датчиками 32 контроля вакуума контролируют значение вакуума в муфеле 2 и при достижении заданного значения ставят электропечь 1 на муфель и включают ее нагрев. При нагреве электропечи 1 до температуры 500-1000°С отключают откачную систему, включают нагреватель 43 испарителя 18, в случае, если температура внутри испарителя 18 (за счет аккумулированного футеровкой подставки 10 тепла) ниже заданной температуры для испарения химических реактивов, используемых в технологическом процессе. После испарения химических реактивов, при заданном давлении рабочей газовой среды, которое контролируется датчиком 34 давления, включают центробежный вентилятор 14. Циркуляция газового потока осуществляется путем движения газа от вентилятора 14 через направляющие лопатки 22 и канал между муфелем 2 и устройством 39 к насыщаемым (обрабатываемым) деталям 41, замыкаясь через диффузор 20 на вентилятор 14. Процесс осуществляется заданное время. Напор и скорость движения газового
потока регулируется частотно-регулируемым приводом 16 вентилятора 14. Проводят выдержку деталей 41 в циркулирующей газовой среде. После завершения технологического процесса отключают нагрев электропечи 1. Электропечь 1 снимают краном 51 и устанавливают на раму 5 с футерованной подставкой 6 (см. фиг.2) для сохранения тепла перед проведением технологического процесса на другом стенде. Переносят экранирующий кожух 4 с дополнительной рамы и надевают его на горячий муфель 2. Экранирующий кожух 4 защищает обслуживающий персонал от теплового излучения. После охлаждения муфеля 2 до температуры, например, 150-100°С, снимают экранирующий кожух 4, затем муфель 2, предварительно выключив вентилятор 14, откачав муфель 2 и отключив откачную систему, выгружают насыщаемые детали 41, и элементы стенда очищают.
В данном случае, при работе первого стенда, второй стенд не работает. При работе первого стенда на втором стенде готовят устройство 40 к проведению другого технологического процесса, например, насыщением алюминием.
Работу на втором стенде проводят аналогично, за исключением того, что емкости 38 заполняют другими насыщаемыми элементами, например, если на первом стенде используют хром, то на втором- алюминий.
Применение, по меньшей мере двух стендов, каждый из которых позволяет проводить последовательное диффузионное насыщение конкретным химическим элементом, обеспечивает возможность получения многокомпонентных равномерных и однородных покрытий по толщине, структуре и химическому составу, в то время, как насыщение двумя и более элементами в одном муфеле приводит к получению покрытий, которые от одного процесса к другому имеют нестабильный химический состав, что ухудшает свойства покрытий.
Выполнение нагревательного элемента и муфелей съемными позволяет повысить производительность, упростить контроль за
состоянием муфеля и футерованных подставок и их последующий ремонт, например, выявление негерметичности и ее устранение, состояние электронагревателей и их ремонт или замену.