Устройство для электродугового напыления

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОДУГОВОГО НАПЫЛЕНИЯ(71) Заявитель Учреждение образования Полоцкий государственный университет(72) Авторы Константинов Валерий Михайлович Губанов Александр Семенович Семенов Владимир Иванович(73) Патентообладатель Учреждение образования Полоцкий государственный университет(57) Устройство для электродугового напыления, содержащее механизм подачи проволоки и распылительную головку, размещенные в корпусе, отличающееся тем, что оно содержит смеситель с внутренними горизонтальным и вертикальным пересекающимися каналами,установленный внутри распылительной головки так, что ось симметрии горизонтального канала смесителя и горизонтальная ось симметрии распылительной головки совпадают, а над смесителем размещен порошковый питатель с бункером.(56) 1. Технический паспорт на электродуговой металлизатор ЭМ-9, Барнаульский аппаратурно-механический завод. - Барнаул, 1962. - С. 12. 2. Поляк М.С. Технология упрочнения. В 2 т. Т. 1. - М. Л. В. М. СКРИПТ, Машиностроение, 1995. - С. 132. 3. Поляк М.С. Технология упрочнения. В 2 т. Т. 1. - М. Л. В. М. СКРИПТ, Машиностроение, 1995. - С. 127. 1447 Полезная модель относится к области металлургии, в частности к газотермическому напылению, и может найти применение для нанесения защитных покрытий при восстановлении и упрочнении деталей машин. Известно устройство для электродугового напыления покрытий из проволоки, содержащее корпус, механизм подачи проволоки, направляющие для напыляемой проволоки и воздушное сопло 1. Устройство работает следующим образом. Проволока подается в зону горения дуги через направляющие механизмом подачи, расплавляется и распыляется газом из воздушного сопла. Недостатками устройства являются большой угол конусности воздушной струи, а следовательно, низкий коэффициент использования материала, а также окисление напыляемого материала. Наиболее близким решением по технической сути к заявляемому является устройство для электродугового напыления - электродуговой металлизатор типа ЭМ-14 2. Металлизатор состоит из механизма подачи проволоки и распылительной головки, размещенных в корпусе. В процессе работы металлизатора проволока подается механизмом подачи в зону горения электрической дуги - точку скрещивания проволок за счет мощного дугового разряда происходит тепловое диспергирование материала проволок, при этом капли расплавленного металла сдуваются напорной газовой струей на напыляемую поверхность 3. Высокая температура в зоне горения дуги вызывает перегрев и окисление вещества напыляемого материала, что ухудшает сцепление покрытия с основой, а также приводит к значительному выгоранию легирующих элементов. Поэтому к недостаткам устройства относится отсутствие механизма для защиты материала проволок от окисления при напылении. Задачей настоящей полезной модели является изменение конструкции устройства для повышения прочности сцепления получаемых покрытий за счет защиты напыляемого материала от окисления. Указанная задача достигается тем, что устройство для электродугового напыления,содержащее механизм подачи проволоки и распылительную головку, которые размещены в корпусе, содержит смеситель с внутренними горизонтальным и вертикальным пересекающимися каналами, установленный внутри распылительной головки так, что ось симметрии горизонтального канала смесителя и горизонтальная ось симметрии распылительной головки совпадают, а над смесителем размещен порошковый питатель с бункером. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых конструктивных элементов, а именно смесителя с внутренними горизонтальным и вертикальным пересекающимися каналами, бункера с порошковым питателем иным взаимным расположением элементов смеситель внутри распылительной головки расположен так, что ось симметрии горизонтального канала смесителя и горизонтальная ось симметрии распылительной головки совпадают, над смесителем размещен порошковый питатель с бункером. Наличие смесителя необходимо для смешивания порошкового материала с распыляющим газом или воздухом. Бункер с порошковым питателем необходим для хранения и подачи порошкового материала в смеситель. Совмещение осей горизонтального канала смесителя и горизонтальной оси симметрии распылительной головки необходимо для того,чтобы обеспечить распыление дуги по центру сопла распылительной головки. Суть заявляемого устройства поясняется графическим материалом, представленным на фиг. 1-4. На фиг. 1 и 2 изображено устройство для электродугового напыления фиг. 1 вид сбоку, фиг. 2 - вид сверху. На фиг. 3 и 4 показана распылительная головка устройства для электродугового напыления в разрезе фиг. 3 - вид сбоку, фиг. 4 - вид сверху. Устройство для электродугового напыления содержит механизм подачи проволоки 1 и распылительную головку 2, которые размещены в корпусе 3. Внутри распылительной головки установлен смеситель 4 с внутренними горизонтальным 5 и вертикальным 6 пере 2 1447 секающимися каналами, причем смеситель установлен так, что ось симметрии горизонтального канала смесителя и горизонтальная ось симметрии распылительной головки совпадают. Над смесителем размещен порошковый питатель 7 с бункером 8, в котором находится порошковый материал 9. Устройство работает следующим образом. Проволока подается механизмом подачи 1 в зону горения дуги. Из расположенного над смесителем 4 бункера 8 через порошковый питатель 7 порошковый материал 9 транспортируется в вертикальный канал 6 смесителя,откуда он всасывается за счет инжекции в горизонтальный канал 5 смесителя. Порошковый материал направляется напорной газовой струей в зону горения дуги и при высокой температуре взаимодействует с расплавленным веществом материала проволок. Продукты взаимодействия диспергируются потоком газа и переносятся на напыляемую поверхность. В Полоцком государственном университете в лаборатории повышения износостойкости деталей машин были проведены испытания заявляемого устройства, изготовленного на базе серийно выпускаемого металлизатора ЭМ-14. В качестве порошкового материала использовался порошок алюминия марки АСД-1. В качестве транспортирующего газа использовался сжатый воздух, давление - 0,5 МПа. Для напыления использовалась проволока марки 2013 ГОСТ 18143 диаметром 1,6 мм. Напыление производили на образцы из малоуглеродистой стали 10 ГОСТ 1050. В процессе напыления порошок алюминия подавался из бункера через порошковый питатель в вертикальный канал смесителя, за счет инжекции он попадал в горизонтальный канал смесителя, где смешивался с воздухом и направлялся в зону горения дуги. В дуге алюминий расплавлялся и взаимодействовал с расплавленным материалом проволоки с прохождением экзотермических реакций 2/32324/3233,5 кДж/г,2/32324/32 О 32,7 кДж/г. Алюминий восстанавливал оксиды железа, а также образовывал интерметаллиды по реакции 30,75 кДж/г. После чего продукты взаимодействия переносились на напыляемую поверхность. Исследования показали, что использование заявляемого устройства повышает прочность сцепления покрытий, уменьшает пористость. Результаты исследований представлены в таблице. Скорость подаРасчетное Прочность сцепчи порошка содержание алюМикротвердость ПорисРежим ления покрытия,алюминия,миния в покрыслоя , МПа тость,МПа г/мин тии,1 5 5 18,4 215 10-12 2 10 9 23,8 255 9-11 3 15 13 26,1 280 8-9 4 20 16 27,2 290 7-8 5 25 20 27,8 295 7-8 6 30 23 28 350 6-7 Прочность сцепления покрытий оценивали методом клеевой пробы по ГОСТ. Микротвердость измерялась на шлифах, изготовленных по ГОСТ, в поперечном направлении (на торце поверхности) методом Виккерса при нагрузке 10 Н. Пористость определяли визуально с помощью методов колличественной металлографии. В настоящее время проводится внедрение устройства в промышленное производство. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.