УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОГО НАПЫЛЕНИЯ ПОКРЫТИЙ

УСТРОЙСТВО для ГАЗОДИНАМИЧЕСКОГО НАПЫЛЕНИЯ ПОКРЫТИЙ.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ.
Полезная модель относится к технологии нанесения покрытий, а более конкретно, к установкам для газодинамического нанесения покрытий и может использоваться в различных отраслях машиностроения, в частности, для соединения деталей.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ.
В настоящее время существует целый ряд установок для нанесения покрытий различными методами, например, методом диффузионного покрытия, гальванического покрытия, ионно-плазменного покрытия и т.д. Каждый из методов обеспечивает решение определенных задач, связанных с формированием поверхностных свойств материалов и имеет определенные ограничения и недостатки.
Одним из известных в настоящее время методов нанесения покрытий порошковыми материалами является метод холодного газодинамического напыления покрытий 1. Данный метод характеризуется тем, что температура частиц, формирующих покрытие, существенно ниже их температуры плавления. Это позволяет значительно снизить уровень термосилового и термохимического воздействия на напыляемую поверхность и на частицы порошка, а также повысить эффективность процесса напыления покрытий.
Установка для осушествления газодинамического метода напыления покрытий 1 содержит сверхзвуковое сопло, дозатор-смеситель, пылеизолирующую камеру, координатную камеру с обрабатываемым изделием, коллектор высокого давления, баллон с гелием и эжекторную камеру с эжектором, служащую для отвода из рабочей камеры неиспользованных частиц.
Наиболее близким аналогом предложенной полезной модели является устройство для газодинамического напыления покрытий 2, которое содержит сопло для разгона частиц порошка, смесительную камеру, с которой сообщены источник сжатого газа и средство для подвода сжатого газа в смесительную камеру, и дозатор-питатель, выполненный в виде бункера с напыляемым порошком, в котором горизонтально установлен барабан с углублениями в форме винтовой линии для дозирования порошка. Устройство снабжено также механическим регулятором расхода порошка. Часть цилиндрической поверхности барабана-дозатора порошка сообшена с рабочим объемом смесительной камеры. Известное устройство имеет достаточный ресурс (до 1000 часов) и обеспечивает дозировку мелких фракций порошков (от 1 до 50 мкм).
-itналичием движущегося барабана-дозатора и механического регулятора расхода порошка. Кроме того, при работе устройства не исключена возможность налипания частиц порошка на смежные поверхности бункера и барабана и возможность попадания крупных частиц или сгустка частиц с размером более 200 мкм в углубление барабана и в зазор между барабаном и стенками бункера, что в целом снижает надежность работы устройства.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.
В основу предложенной полезной модели положены задачи по упрощению конструкции устройства, повышению надежности работы, а также снижению его габаритов.
Решение указанных задач обеспечивает возможность использования установки для газодинамического напыления в автономных условиях эксплуатации.
Данный технический результат достигается тем, что в устройстве для газодинамического напыления покрытий, содержашем газодинамическое сопло, дозатор-питатель с бункером для порошка напыляемого покрытия и средством для дозировки порошка, смесительную камеру для образования двухфазного потока и источник сжатого газа, сообщенный через пневмомагистраль с .запорно-регулирующим органом со смесительной камерой и дозатором-питателем, средство для дозирования порошка выполнено в виде эжектора. Внутренне сопло эжектора сообщено с бункером для порошка. Выход внешнего сопла эжектора соединен со смесительной камерой, а его вход с источником сжатого газа.
Целесообразно, чтобы бункер был сообщен с источником сжатого газа через, по меньшей мере, один тангенциальный канал.
Целесообразно также, чтобы вход внешнего сопла эжектора был сообщен с источником сжатого газа через жиклеры, расположенные в разделяющей перегородке.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖА.
Заявленное устройство для газодинамического напыления покрытий поясняется чертежом, на котором схематично изображена конструкция устройства.
ПРИМЕР ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ.
Устройство для газодинамического напыления состоит из корпуса 1; смесительного узла, включающего эжектор с внешним и внутренним соплами 2 и 3 и смесительную камеру 4; дозатора-питателя 5 с порошком 6 напыляемого материала; газодинамического сопла 7; распределительной камеры 8 и источника сжатого газа, выполненного в виде баллона высокого давления 9.
внутренним соплом 3 эжектора и через трубку 11 и тангенциальный канал, просверленный в цилиндрической стенке бункера по касательной к его поверхности, с распределительной камерой 8.
В перегородке, разделяющей корпус устройства на смесительную и распределительные камеры 4 и 8, выполнено пять равномерно расположенных по окружности отверстий, в которых на резьбовых соединениях установлены сменные жиклеры 12. Баллон 9 соединен с распределительной камерой 8 через пневмомагистраль, которая изготовлена в виде гибкого шланга 13 с магистральным краном 14, редуктором 15 и регулирующим краном 16, управляемым ручным рычагом 17.
Работа устройства осуществяется следующим образом.
В качестве рабочего газа используется гелий, находящийся под высоким давлением в баллоне 9. При открытии крана 14 гелий подается в редуктор 15, обеспечивающий заданное давление газа на входе в распределительную камеру 8. С выхода редуктора 15 гелий подается через гибкий шланг 13 на вход управляемого крана 16. При нажатии на рычаг 17 кран 16 открывается, и газ поступает в распределительную камеру 8. Часть гелия через пять жиклеров 12 поступает на вход внешнего сопла 2 эжектора смесительного узла, а затем в смесительную камеру.
Другая часть гелия из распределительной камеры 8 через трубку 11 и тангенциальный канал подается в бункер 5, заполненный порошком 6. При подаче рабочего газа в бункер 5 через тангенциальный канал, выполненный в его стенке, в цилиндрическом объеме бункера образуется вихрь, поднимающий частицы порошка с его поверхности и увлекающий их в трубку 10, расположенную вдоль оси симметрии цилиндрического бункера 5, и далее во внутреннее сопло 3 эжектора.
Из сопла 3 смесь гелия с частицами порошка 6 истекает в смесительую камеру 4. В камере 4 гелий, поступающий из сопла 2, смешивается со смесью гелия и частиц, истекаюшей из сопла 3.
В результате смесь гелия с частицами порошка 6 заданной концентрации подается на вход газодинамического сопла 7, в котором осуществляется разгон двухфазного потока до заданной скорости. Скорость частиц на выходе из сопла 7 зависит от давления гелия перед соплом, концентрации и размера частиц порошка. Расход частиц зависит от расхода гелия, проходящего через смесительный узел устройства, и может изменяться путем изменения количества жиклеров 12, установленных в перегородке, разделяющей распределительную и смесительную камеры 8 и 4, а также путем изменения диаметра проходного сечения жиклеров.
При изменении количества жиклеров и диаметра их отверстий происходит перераспределение между расходом гелия, проходящего через бункер 5 с порошком, и расходом гелия, поступающего на вход внешнего сопла 2 эжектора, минуя дозатор порошка. Размер частиц порошка выбирается в диапазоне от 1 до 200 мкм. Наиболее приемлемым, с точки зрения эффективности процесса напыления покрытий, является размер частиц от 1 до 50 мкм. Введенные в холодный газовый поток частицы порошка ускоряют в газодинамическом сопле 7 до скорости от 300 до 1200 м/с и полученной газопорошковой смесью обрабатывают поверхность изделия (на чертеже не показано).
f-/////f /
размер, теплоемкость и др.) выбираются рабочий газ и его пораметры (температура, давление и скорость истечения из сопла), а также расстояние между срезом сопла и обрабатываемой поверхностью.
Конструкция предложенного устройства, как следует из вышеизложенного описания, обладает простотой по сравнению с выбранным прототипом 2, т.к. из дозатора-питателя исключены движущиеся части (цилиндрический барабан), механический привод и механический регулятор расхода частиц порошка, а следовательно, и повышенной надежностью работы. Кроме того, предложенное устройство может использоваться в автономных условиях эксплуатации, т.к. оно не требует электропитания и имеет сравнительно небольшие габариты и вес.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ.
Устройство может использоваться в различных отраслях промышленности: металлургии, машиностроении, приборостроении и др. отраслях
Устройство может использоваться для восстановления различных деталей и для образования антикоррозийных, электропроводящих, антифрикционных, упрочняющих, магнитопроводящих, диэлектрических и других покрытий на изделиях, выполненных из металлов, керамик и диэлектриков. Устройство может быть также использовано для нанесения многослойных, комбинированных, например, металлополимерных, и многофункциональных покрытий.
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.
1.Теория и практика упрочнения материалов в экстремальных процессах. Новосибирск, 1992, глава 9, стр. 146-167, рис. 9.1.
2.Международная заявка WO 91/19016, МПК С23С4/00, ВО5В7/24, ВО5С19/00, Публикация 1991 г.