Пристрій для формування газопорошкового потоку при плазмовому нанесенні покриттів

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Пристрій для формування газопорошкового потоку при плазмовому нанесенні покриття, що містить дуговий канал та додатковий канал для подавання дисперсного матеріалу, який відрізняється тим, що дуговий канал складається із двох, розміщених під кутом одна до другої, ділянок - вхідної та вихідної, кут між ділянками дугового каналу лежить у межах 120...160°, додатковий канал для подавання порошку розміщений в місці переходу ділянок дугового каналу однієї в другу і є продовженням вихідної ділянки дугового каналу, при цьому поздовжні осі додаткового каналу та вихідної ділянки дугового каналу співпадають.

Текст

Пристрій для формування газопорошкового потоку при плазмовому нанесенні покриття, що 3 Частково цей недолік усувається Іншим пристроєм, прийнятим за прототип [Пащенко В. М. "Обладнання для газотермічного нанесення покриттів" - К.: ІВЦ "Політехніка", 2001, стор. 309, рис. 9.65]. Застосовується так зване „кутове сопло": дуга розміщується у прямолінійному дуговому каналі, а сформований плазмовий потік змінює напрямок свого руху за допомогою соплового пристрою, що є продовженням дугового каналу, але приєднаний під певним кутом до нього. Таким чином можна звести до мінімуму неспіввісність між каналом подавання дисперсного матеріалу і поздовжньою віссю соплового отвору. Пристрій дозволяє в деякій мірі узгодити напрямки витікання плазмового потоку і подавання дисперсного матеріалу, знизити ймовірність перетинання нагрітими частинками перерізу дугового каналу, підвищити час перебування частинок у високотемпературному газовому потоці. Однак пристрою притаманний суттєвий недолік: відхилення плазмового потоку на стадії розвиненої турбулентної течії викликає різке зростання теплових втрат у стінку сопла в місці повороту струменя плазми, що погіршує енергетичні параметри плазмотрона і значно скорочує ресурс роботи вихідного електрода. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення пристрою для формування газопорошкового потоку при плазмовому нанесенні покриттів шляхом гармонізації напрямків витікання плазмового потоку і подавання порошкового матеріалу при одночасній мінімізації втрат тепла в елементи конструкції розпилювача, що дозволяє подовжити час перебування порошку в активній зоні плазмового потоку, підвищивши тим самим коефіцієнт використання матеріалу в процесі нанесення покриття, і зберегти при цьому рівень втрат в елементи конструкції розпилювача, зберігши тим самим значення його коефіцієнту корисної дії. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для формування газопорошкового потоку при плазмовому нанесенні покриття містить дуговий канал та додатковий канал для подавання дисперсного матеріалу. Новим є, те, що дуговий канал складається із двох, розміщених під кутом одна до другої, ділянок - вхідної та вихідної, кут між ділянками дугового каналу лежить у межах 120... 160°, додатковий канал для подавання порошку розміщений в місці переходу ділянок дугового каналу однієї в другу і є продовженням вихідної ділянки дугового каналу при цьому поздовжні осі додаткового каналу та вихідної ділянки дугового каналу співпадають. Така конфігурація дугового каналу дає змогу в деякій мірі захистити стінки дугового каналу в місці зміни напрямку руху газового потоку від тепла нагрітої частини газу за допомогою збереженого на цьому етапі формування потоку плазми холодного прошарку газу між стінкою каналу та електричною дугою і не повністю сформованим плазмовим потоком. Пристрій ілюструється кресленням (Фіг.), де: 1 - канал порошкопроводу; 2 - вхідна ділянка дугового каналу; 29482 4 3 - вихідна ділянка дугового каналу; 4 - газопорошковий потік; 5 - вихідний електрод; 6 - кінцева ділянка стовпа дуги та її приелектродна ділянка; 7 - початкова і основна частина стовпа дуги Пристрій (генератор низькотемпературної плазми) має дуговий канал (фіг.), який складається із двох ділянок - вхідної 2 та вихідної З, розміщених під кутом одна відносно другої. При цьому початкова та основна ділянка дуги, а, відповідно, ламінарна і перехідна ділянки газового потоку 7 розміщуються на вхідній ділянці дугового каналу 2, а частина стовпа дуги та приелектродна ділянка дуги, а, відповідно, і ділянка розвиненої течії плазмового потоку б - на вихідній ділянці каналу 3. Верхня межа діапазону зміни кута обмежується технічною можливістю розміщення в межах конструкції розпилювача каналу 1 і штуцера для подавання дисперсного матеріалу (Фіг.). Нижня межа - здатністю дуги в заданному діапазоні зміни струму (100...200 А) і витрат плазмоутворювального газу фіксуватися в приосьовій зоні дугового каналу без передчасного шунтування у місці перегину. При куті менше 120° із підвищенням струму вище 160 А спостерігається прив'язування опорної плями дуги в зоні перегину. Цьому можна запобігти підвищенням витрати плазмоутворювального газу, але це погіршує енергетичні характеристики плазмового потоку (питому ентальпію, рівень і розподіл температур). Розглянемо роботу пристрою. Канал для подавання порошку розміщений в районі переходу вхідної ділянки дугового каналу 2 у вихідну 3, співвісно з вихідною ділянкою каналу. Таким чином, порошок при такому подаванні не має радіальної складової швидкості (відносно поздовжньої осі дугового каналу) і, як наслідок, формується газопорошковий потік 4, в якому дисперсний матеріал нагрівається і прискорюється ще до формування розвиненої турбулентної течії газового потоку, частково ще в області горіння електричної дуги. При цьому ймовірність перетинання частинками порошку перерізу дугового каналу, внаслідок відсутності радіальної складової швидкості у частинок, різко знижується. Досліджувався дуговий плазмотрон лінійної схеми, побудований за схемою, що пропонується. Він має дуговий канал, в якому дуга горить між термохімічним електродом 8 і вихідним електродом 5 (Фіг.). В якості плазмоутворювального газу використане повітря, витрата якого не перевищувала 5,5...6м3/год. Загальна потужність дослідженого розпилювача становила 25...30кВт; діапазон зміни струму дуги 100...200А. Для порівняння, аналогічні режимні параметри роботи були встановлені на розпилювачі з традиційним прямим дуговим каналом. Напилювався порошок АІ 2О3 марки Г-0, ГОСТ 6912-74 із виділеною фракцією 25...50мкм на зразки із Ст.3 розміром 150x150мм. Визначався коефіцієнт використання матеріалу, як співвідношення маси матеріалу покриття на зразку 5 29482 6 до загальної маси використаного порошку. Результати вимірювань наведені в табл.1. Встановлено, що за рахунок подовження часу перебування дисперсного матеріалу в активній зоні плазмового струменя і умов теплообміну з високотемпературним газом суттєво підвищується коефіцієнт використання матеріалу (у знаменнику для порівняння наведені значення КВМ для розпилювача з прямим соплом і подаванням порошку в канал на відстані 5мм від зрізу сопла). В процесі експериментів за період досліджень (2,5 години) випадків налипання дисперсного матеріалу на стінку дугового каналу зафіксовано не було. Таблиця 1 Результати експешментального визначення КВМ № Потужність, кВт Струм дуги, А 1 2 3 4 17,5 21 23,5 27 120 150 170 200 Витрата газу, Витрата Час напилення, с м3/год порошку, кг/год. 5,5 2 300 5,5 2 300 5,5 3 300 5,5 5 300 Другою серією досліджень були проведені ресурсні випробування розпилювача з формою дугового каналу, що пропонується (порівняно з каналом із „кутовим соплом"). Режимні параметри роботи розпилювача аналогічні наведеним вище. Випробування проводились шляхом вимірювання втрати маси вихідного електрода після 6 годин безперервної роботи. Результати наведені в табл. 2. . КВМ 0,63/0,25 0,62/0,30 0,65/0,30 0,68/0,35 Таблиця 2 Результати експериментального визначення втрати маси електрода № Потужність, кВт Струм дуги, А 1 2 3 4 17,5 21 23,5 27 120 150 170 200 Витрата газу, м3/год 5,5 5,5 5,5 5,5 Час роботи, хв. Втрата маси, г 360 360 360 360 1,3/3,1 1,62/3,5 1,84/4,2 2,16/5,3 Примітка: у знаменнику останньої графи таблиці наведені значення втрат матеріалу для електрода з „кутовим соплом". Встановлено, що втрата маси вихідного електрода, що складається із двох ділянок, розміщених під кутом між собою, практично не відрізняється іід втрати маси традиційного прямолінійного дугового каналу при роботі з однаковими струмовими навантаженнями, що відповідає типовим значенням питомої ерозії 5×1010 кг/Кл. При цьому втрата маси електродів з "кутовим соплом" значно більша.

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Device for formation of gas-powder flow at plasma application of coatings

Автори англійською

Paschenko Valerii Mykolaiovych, Kuznietsov Valerii Dmytrovych, Svystun Serhii Viktorovych

Назва патенту російською

Устройство для формирования газопорошкового потока при плазменном нанесении покрытий

Автори російською

Пащенко Валерий Николаевич, Кузнецов Валерий Дмитриевич, Свистун Сергей Викторович

МПК / Мітки

МПК: B05B 7/00, H05H 1/26

Мітки: покриттів, пристрій, газопорошкового, плазмовому, потоку, формування, нанесенні

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/3-29482-pristrijj-dlya-formuvannya-gazoporoshkovogo-potoku-pri-plazmovomu-nanesenni-pokrittiv.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Пристрій для формування газопорошкового потоку при плазмовому нанесенні покриттів</a>

Подібні патенти