Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Способ электродугового напыления покрытий, преимущественно стальных, включающий подачу одного из расходуемых электродов соосно распыляющему газовому потоку и подачу второго расходуемого электрода под углом 20-80° к первому, регулирование производительности напыления изменением тока дуги и распыление расплавленного металла продуктами сгорания смеси углеводородов с воздухом, отличающийся тем, что коэффициент расхода воздуха на сжигание углеводородов () поддерживают в пределах  = 0,75-0,85 по сравнению со стехиометрическим количеством окислителей.

Текст

Изобретение относится к технологии электродугового напыления преимущественно стальных покрытий на массово изготовляемые детали машин в основном и ремонтном производстве, в частности, к те хнологии напыления антикавитационных покрытий на детали цилиндропоршневой группы двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Обеспечивая необходимую для массового производства высокую производительность, технологические процессы такого типа должны обеспечивать и высокое качество покрытий, оцениваемое, как правило, по прочности сцепления материала покрытия с подложкой. Однако в решении проблемы качества имеется ряд существенных затруднений. Действительно, "классический" способ электродугового напыления покрытий, предусматривающий подачу проволоки навстречу одна другой, их расплавление в электрической дуге, распыление расплавляемого металла потоком сжатого воздуха, ориентированным поперек дугового промежутка, и подачу частиц расплава в воздухе как транспортном газе к напыляемой детали [1], не может обеспечить высокое качество сцепления покрытия с подложкой: во-первых, из-за окисления расплавленных частиц, содержащихся в воздухе, кислородом, активность которого существенно возрастает из-за диссоциации его молекул в дуговом промежутке; во-вторых, из-за колебаний размера капель и преобладания в металлогазовом потоке относительно крупных частиц с различным термическим состоянием, что обусловлено неустойчивым горением дуги при ее поперечном обдуве холодным воздухом; в-третьих, из-за недостаточной для "вбивания" частиц покрытия в материал подложки скорости воздушного потока. Поэтому были предприняты попытки уменьшить окисление частиц расплава в потоке газа и увеличить скорость напыления использованием в качестве распыляющего газа продуктов сгорания углеводородов в воздухе. Известен способ электродугового напыления металлов [2], в котором проволоки подают в зону горения дуги под равными углами к оси распыляющего потока, в качестве распыляющего газа используют высокотемпературные продукты сгорания углеводородов в воздухе и обдувают дугу этим газом поперек. Использование высокотемпературных продуктов сгорания уменьшает опасность окисления частиц металлического расплава на их пути к поверхности напыляемой детали. Однако при этом увеличивается дестабилизирующее воздействие распыляющего потока на электрическую дугу как следствие ее поперечного обдува и отрицательное влияние этого фактора на качество покрытий остается. Известен способ сжигания углеводородного горючего непосредственно перед распылением [3] расплавлением металла в электрической дуге при подаче одной (боковой) проволоки по отношению к другой (центральной) под углом 20...80°, распыления получаемого расплава продуктами сгорания, поток которых ориентируют соосно центральному электроду, и обработки покрываемой подложки полученным металлогазовым потоком. Продольный обдув дугового промежутка распыляющим газом позволяет повысить устойчивость дуги в газовом потоке и снизить затраты электроэнергии на напыление. Однако проблема повышения прочности сцепления покрытия с подложкой осталась нерешенной, поскольку в соответствии с известными рекомендациями для достижения максимума скорости истечения металлогазовой струи необходимо поддерживать избыток окислителя (воздуха) по отношению к его стехиометрическому (расчетному) значению в пределах 1,0 < a < 1,1, где a - коэффициент избытка (недостатка) окислителя [4]. Естественно, что при таком уровне продукты сгорания обладают окислительным потенциалом, достаточным для ухудшения прочности сцепления покрытия с подложкой из-за окисления частиц расплавленного металла. Даже при a » 10 , но все-таки несколько больше единицы, окислительный потенциал распыляющего газа остается существенным из-за диссоциации молекул СО2 и Н2О в дуговом промежутке и появления в потоке атомарного кислорода. Задачей изобретения является создание способа электродугового напыления металлов, позволяющего повысить прочность сцепления стальных покрытий с подложкой в результате изменения окислительновосстановительного потенциала распыляющего газа (коэффициента расхода воздуха на сжигание углеводородов a ). Поставленная задача решена тем, что в способе электродугового напыления покрытий, преимущественно стальных, включающем подачу одного из расходуемых электродов соосно распыляющему газовому потоку и подачу второго расходуемого электрода под углом 20...80° к первому, регулирование производительности напыления изменением тока дуги и распыление расплавленного металла продуктами сгорания смеси углеводородов с воздухом, согласно изобретению, коэффициент расхода воздуха на сжигание углеводородов a поддерживают в пределах a = 0,75-0,85 по сравнению со стехиометрическим количеством окислителей. Далее сущность изобретения поясняется примерами осуществления способа на электродуговом распылителе металлов, схема которого показана на чертеже. Экспериментальный электродуговой распылитель имеет полый асимметричный корпус 1 с плоской задней стенкой 2 и конусообразно сужающейся крышкой 3 и центральным сопловым отверстием (каналом). В задней стенке 2 соосно с упомянутым сопловым каналом расположен токоподводящий наконечник 4 с осевым каналом для подачи одного из расходуемых электродов (центрального) в зону распыления. На крышке 3 установлен второй (боковой) токоподводящий наконечник 5 с осевым каналом для подачи второго (бокового) расходуемого электрода в зону плавления. Геометрическая ось канала наконечника 5 наклонена к геометрической оси соплового канала и канала в наконечнике 4 под углом 20...80°. В камере, образованной обечайкой 6, задней стенкой 2 и крышкой 3 корпуса 1, эквидистантно к стенке обечайки 6 установлена перфорированная перегородка 7. Ее внутренняя полость непосредственно переходит в сопловой канал и оборудована запальником 8. Полость между стенкой обечайки 6 и перфорированной перегородкой 7 штуцером 9 подключена к не показанному на схеме источнику горючей газовой смеси. В качестве расходуемых электродов использовали проволоку диаметром 1,2...2,0 мм из стали марки 12Х18НЕ10Т. Эксперименты проводили при следующих те хнологических параметрах: давление воздуха 0,55 МПа давление горючего газа 0,55 МПа суммарный расход газов 35 нм 3/ч коэффициент расхода воздуха на 0,6...1,4 сжигание углеводородов напряжение дуги 38 В ток дуги 175...350 А В каждой серии сталь напыляли на образцы для определения прочности сцепления (штифтовый метод). Перед напылением поверхности образцов подвергали струйной обработке. Обработку проводили с использованием электрокорунда марки 23А (ГОСТ 3647-80). Давление сжатого воздуха 0,4 МПа. При этом в одной из серий контролировали параметры: - фактический ток процесса. А; - фактическое напряжение дуги, В; - фактический коэффициент расхода воздуха на сжигание углеводородов. В качестве критерия оптимальности соотношения газа и воздуха для их сжигания была выбрана величина прочности сцепления покрытия с образцом. Результаты экспериментов представлены в таблице.

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method for electric-arc metal spraying

Автори англійською

Karp Ihor Mykolaiovych, Rudoi Andrii Pavlovych, Petrov Stanyslav Volodymyrovych

Назва патенту російською

Способ электродугового напыления металлов

Автори російською

Карп Игорь Николаевич, Рудой Андрей Павлович, Петров Станислав Владимирович

МПК / Мітки

МПК: C23C 4/12

Мітки: спосіб, електродугового, металів, напилення

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/5-1182-sposib-elektrodugovogo-napilennya-metaliv.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб електродугового напилення металів</a>

Подібні патенти