Термораспылитель проволочный

(71) Заявитель Институт надежности машин Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Белоцерковский Марат Артемович Пунтус Игорь Леонидович Сухоцкий Павел Геннадьевич(73) Патентообладатель Институт надежности машин Национальной академии наук Беларуси(57) Термораспылитель проволочный, содержащий распылительную головку, включающую сопловой наконечник, обжимающую газовую головку, установленную концентрично сопловому наконечнику с кольцевым зазором, дросселирующую щель для подачи обжимающего воздуха, а также глухую кольцевую канавку для генерирования высокочастотных акустических колебаний, отличающийся тем, что упомянутая обжимающая головка запрессована во втулку, внутренняя поверхность которой и наружная поверхность соплового наконечника образуют кольцевой зазор, связанный с дросселирующей щелью и выполненный с коническим сужением в направлении оппозитно расположенной глухой кольцевой канавки, которая, в свою очередь, образована наружной кольцевой проточкой со стороны торца обжимающей газовой головки и внутренней поверхностью упомянутой втулки.(56) 1. Сидоров А.И. Восстановление деталей машин напылением и наплавкой. - М. Машиностроение, 1987, - С. 54-55. 2. Патент Республики Беларусь 349, МПК В 05 В 7/20, 2001. 798 Полезная модель относится к технологии машиностроения и может быть использована в качестве устройства для формирования на поверхности деталей машин и элементов конструкций покрытий различного назначения газопламенным напылением проволочных материалов. Известен термораспылитель проволочный 1, содержащий направляющую втулку с центральным каналом для подачи напыляемой проволоки и окружающим его каналом для сжатого газа, кольцевой индуктор, питаемый от генератора ТВЧ, механизм подачи напыляемой проволоки. К недостаткам данного устройства относится низкая плотность покрытий (пористость 2025 ) и низкая 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, что обусловлено неравномерным нагревом проволоки в индукторе и плавлением 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, основную и дополнительную обжимающие газовые головки, установленные с зазорами концентрично друг другу, а оппозитно этим зазорам в теле каждой обжимающей головки выполнены глухие кольцевые канавки. Недостатком данного устройства является нетехнологичность конструкции, заключающаяся в сложности выполнения глухих кольцевых канавок, а также повышенная пористость и невысокая прочность сцепления получаемых покрытий, что обусловлено формированием покрытия из крупных частиц. Задачей полезной модели является повышение качества газопламенных покрытий из проволочных материалов, за счет уменьшения размеров распыляемых частиц, а также повышение технологичности конструкции термораспылителя. Поставленная задача решается в термораспылителе, содержащем распылительную головку, включающую сопловой наконечник, обжимающую газовую головку, установленную концентрично сопловому наконечнику с кольцевым зазором между наружной конической поверхностью соплового наконечника и внутренней конической поверхностью обжимающей газовой головки. Обжимающая головка запрессована во втулку, внутренняя поверхность которой и наружная поверхность соплового наконечника образуют кольцевой зазор,выполненный с коническим сужением в направлении оппозитно расположенной глухой кольцевой канавки. Воздушный поток попадает в кольцевой зазор через дросселирующую щель, что обеспечивает сверхзвуковую скорость газового потока за счет перепада давления (0,20,24 МПа) между рабочим давлением обжимающего воздуха перед дросселирующей щелью и давлением за ней. При продувании через кольцевой зазор потока воздуха со скоростью, превышающей скорость распространения звука, воздушный поток на выходе из него приобретает периодическую структуру, что обусловлено геометрической формой кольцевого зазора. Втулка и запрессованная в него воздушная головка образуют глухую кольцевую канавку, расположенную напротив кольцевого зазора и служащую резонатором ультразвуковых колебаний. После выхода из кольцевого зазора сверхзвуковой газовый поток попадает в глухую кольцевую канавку и тормозится. При этом возникают релаксационные высокочастотные акустические колебания, в ходе которых воздух периодически поступает под избыточным давлением в глухую кольцевую канавку, а затем из нее выталкивается. Воздушный поток с турбулентными пульсациями давления в нем взаимодействует с плавящимся участком проволоки. В результате уменьшается размер капель расплавленного металла и происходит дробление образовавшихся капель на более мелкие. Увеличение дисперсности распыла и повышение однородности гранулометрического состава распыляемых частиц позволяет получать качественные покрытия с высокими физико-механическими свойствами. Кроме 2 798 этого, повысилась технологичность конструкции за счет того, что глухая кольцевая канавка выполнена сборной. Такое техническое решение обеспечивает простоту изготовления элементов конструкции и их сборку. На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого термораспылителя. Термораспылитель содержит сопловой наконечник 1, в котором выполнены центральный канал 2 для подачи напыляемой проволоки (не показана) и окружающие его каналы 3 для подвода горючей смеси от смесителя газов 4. Смеситель газов 4 и сопловой наконечник 1 стянуты между собой гайкой 5, в которой выполнены отверстия 6 для подвода воздуха. Сопловой наконечник установлен внутри обжимающей газовой головки 7 с кольцевым зазором 8. Обжимающая газовая головка 7 запрессована во втулку 9, которая расположена в кожухе 10 и фиксируется в нем при помощи гайки 11. Между втулкой 9 и кожухом 10 установлено опорное фторопластовое кольцо 12, перемещение которого ограничивается стопорным кольцом 13. Между втулкой 9 и гайкой 5 имеется зазор 14 в виде дросселирующей щели для подачи обжимающего газа. Втулка 9 и сопловой наконечник 1 образуют кольцевой зазор 15, напротив которого имеется глухая кольцевая канавка 16, образованная, в свою очередь, наружной кольцевой проточкой со стороны торца обжимающей газовой головки 7 и внутренней поверхностью втулки 9. Предлагаемый термораспылитель работает следующим образом. Напыляемый материал в виде проволоки (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 4, где происходит образование горючей смеси. Далее по каналам 3 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 6 и зазор 14 подается в кольцевую щель 15. После этого включают подачу распыляемой проволоки. 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 перед зазором 14, выполненным в виде дросселирующей щели, и давлением за ним превышает 0,19 МПа, то есть является сверхкритическим. Вследствие этого воздушный поток на входе в кольцевую щель 15 становится сверхзвуковым, а на выходе из нее приобретает периодическую структуру. Это обусловлено геометрической формой кольцевой щели 15, выполненной с коническим сужением в направлении оппозитно расположенной глухой кольцевой канавки 16. Встречая на своем пути глухую кольцевую канавку 16, воздушный поток тормозится, и в нем генерируются высокочастотные акустические колебания с высоким уровнем звукового давления. В результате турбулентных пульсаций давления, вызванных мощным звуковым полем,уменьшается размер капель расплавленного металла, отрываемых с плавящегося участка проволоки, и происходит дробление образовавшихся капель на более мелкие. Использование термораспылителя для напыления покрытий из проволочных материалов позволяет значительно повысить качество покрытий за счет увеличения дисперсности распыла и повышения однородности гранулометрического состава распыляемых частиц. Вместе с повышением технологичности конструкции термораспылителя 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. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.