Устройство для газопламенного напыления проволочных материалов

(12) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАЗОПЛАМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ ПРОВОЛОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ(71) Заявитель Институт надежности машин Национальной академии наук Беларуси(73) Патентообладатель Институт надежности машин Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для газопламенного напыления покрытий из проволочных материалов, содержащее распылительную головку, включающую сопловой наконечник, основную и дополнительную обжимающие газовые головки, установленные концентрично сопловому наконечнику с кольцевыми зазорами между наружной конической поверхностью соплового наконечника и внутренней конической поверхностью основной обжимающей газовой головки, а также между наружной конической поверхностью основной обжимающей газовой головки и внутренней конической поверхностью дополнительной обжимающей газовой головки,отличающееся тем, что упомянутые зазоры со стороны подвода обжимающего газа выполнены в виде дросселирующих щелей, а оппозитно им в теле каждой обжимающей головки выполнены глухие кольцевые канавки.(56) 1. Сидоров А.И. Восстановление деталей машин напылением и наплавкой. - М. Машиностроение, 1987. С. 54-55. 2. Антонов И.А. Газопламенная обработка металлов. - М. Машиностроение, 1976. - С. 203 (прототип). Полезная модель относится к технологии машиностроения, в частности к устройствам для формирования на поверхности деталей машин и элементов конструкций покрытий различного назначения газопламенным напылением проволочных материалов. Известно устройство для напыления покрытий из проволочных материалов 1, содержащее направляющую втулку с центральным каналом для подачи напыляемой проволоки и окружающим его каналом для 349 сжатого газа, кольцевой индуктор, питаемый от генератора ТВЧ, механизм подачи напыляемой проволоки. К недостаткам данного устройства необходимо отнести низкую плотность покрытий (пористость 2025 ) и прочность сцепления с основой (1216 МПа) вследствие резкого охлаждения расплавленного металла струей холодного газа, а также образование крупных капель диаметром более 1 мм и их большой разброс по гранулометрическому составу вследствие неравномерного нагрева проволоки в индукторе и плавления ее на малом участке длины. В качестве ближайшего аналога служит устройство для газопламенного напыления покрытий из проволочных материалов 2. Данное устройство содержит распылительную головку, включающую сопловой наконечник, обжимающую и дополнительную воздушные головки, установленные концентрично сопловому наконечнику с кольцевыми зазорами между наружной конической поверхностью соплового наконечника и внутренней конической поверхностью обжимающей воздушной головки, а также между наружной конической поверхностью обжимающей воздушной головки и внутренней конической поверхностью дополнительной воздушной головки. Недостатком данного устройства является невысокая прочность сцепления и повышенная пористость, что обусловлено формированием покрытия из крупных частиц. Задачей полезной модели является повышение качества газопламенных покрытий из проволочных материалов за счет уменьшения размеров частиц, образующихся при распылении проволоки, и повышение однородности их гранулометрического состава. Поставленная задача решается в устройстве, содержащем распылительную головку, включающую сопловой наконечник, основную и дополнительную обжимающие газовые головки, установленные с зазорами концентрично друг другу, а оппозитно им в теле каждой обжимающей головки выполнены глухие кольцевые канавки. Наличие зазоров в виде дросселирующих щелей обеспечивает сверхзвуковую скорость газового потока вне этих щелей за счет перепада давления (0,180,22 МПа) между рабочим давлением газа в дросселирующих щелях и давлением за ними. Глухие кольцевые канавки, расположенные напротив дросселирующих щелей, обеспечивают возникновение в газовом потоке высокочастотных акустических колебаний за счет торможения сверхзвукового газового потока. Соотношение размеров дросселирующих щелей и соответствующих кольцевых канавок обеспечивает генерирование высокочастотных колебаний с частотами и уровнями звукового давления, необходимыми для получения покрытий с требуемыми физико-механическими свойствами. На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства для газопламенного напыления покрытий из проволочных материалов. Устройство содержит сопловой наконечник 1, в котором выполнены центральный канал 2 для подачи напыляемой проволоки 3 и окружающие его каналы 4 для подвода горючей смеси от смесителя газов 5. Смеситель газов 5 и сопловой наконечник 1 стянуты между собой гайкой 6. На переднем конце гайки 6 выполнен цилиндрический поясок, который сопряжен с цилиндрической расточкой 7 основной обжимающей газовой головки 8. Основная головка 8 задней торцевой поверхностью упирается в выступ на гайке 6. Таким образом, создается кольцевой зазор 9 между наружной поверхностью соплового наконечника 1 и внутренней поверхностью основной головки 8. Зазор 9 со стороны расточки 7 выполнен в виде дросселирующей щели 10,напротив которой в теле основной головки 8 выполнена глухая кольцевая канавка 11. В центре цилиндрической расточки 7 основной головки 8 выполнены отверстия 12, служащие для подвода газа. На наружной поверхности основной головки 8 выполнен цилиндрический поясок, с которым сопряжена расточкой 13 дополнительная обжимающая газовая головка 14, которая упирается в буртик на основной головке 8. Между наружной поверхностью основной головки 8 и внутренней поверхностью дополнительной головки 14 имеется зазор 15. Зазор 15 со стороны расточки 13 выполнен в виде дросселирующей щели 16, напротив которой в теле дополнительной головки 14 выполнена глухая кольцевая канавка 17. Для подвода газа в расточку 13 дополнительной головки 14 служат каналы 18. Предлагаемое устройство работает следующим образом. Напыляемый материал в виде проволоки 3 (или прутка) подается через центральный канал 2 соплового наконечника 1 до выхода из канала 2 на длину 23 мм. Горючие газы (например, пропан и кислород) подаются к смесителю газов 5, где происходит образование горючей смеси. Далее по каналам 4 горючая смесь подается к переднему торцу соплового наконечника 1, где ее поджигают. Образуется кольцевое пламя, переходящее в факел. Сразу же после поджига пламени включают подачу сжатого воздуха, который через отверстия 12 и каналы 18 подается через дросселирующие щели 10 и 16 в зазоры 9 и 15. После этого включают подачу распыляемой проволоки 3. Вследствие обжима и деформации пламени, которое прижимается к проволоке потоками сжатого воздуха, интенсифицируются процессы теплообмена между пламенем и напыляемым материалом. Плавящийся конец проволоки приобретает форму конуса. Перепад давления между рабочим давлением в дросселирующих щелях 10, 16 и давлением в зазорах 9, 15 превышает 0,19 МПа, то есть является сверхкритическим. Поэтому воздушные потоки вне дросселирующих щелей становятся сверхзвуковыми. Встречая на своем пути кольцевые каналы 11 и 17, воздушные потоки тормозятся, и в них генерируются высокочастотные акустические колебания. В результате турбулентных пульсаций давления, вызванных мощным звуковым полем, уменьшается размер капель рас 2 349 плавленного металла, отрываемых с плавящегося участка проволоки, и происходит дробление образовавшихся капель на более мелкие, что позволяет получать покрытия с требуемыми физико-механическими свойствами. Использование устройства для напыления покрытий из проволочных материалов позволяет значительно повысить качество покрытий, а также получать покрытия с требуемыми физико-механическими свойствами. Это обеспечивает значительное расширение технологических возможностей газопламенного напыления покрытий из проволочных материалов и применение его в тех случаях, когда ранее требовалось использовать более сложные и дорогостоящие методы нанесения покрытий. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.