CZ2007444A3 - Zpusob plazmového nanášení keramických materiálu na vnejší predehrátý povrch dutých kovových jader a zarízení k provádení tohoto zpusobu - Google Patents

Abstract

Behem plazmového nanášení keramických materiálu, které se provádí postupným nástrikem na vnejší predehrátý povrch dutých kovových jader, se soucasne provádí jak chlazení vnejšího povrchu nanášeného keramického materiálu, tak i chlazení vnitrního povrchu kovového jádra. Chlazení vnitrního povrchu jádra v cásti využité pro plazmový nástrik se provádí vzduchem nasávaným z okolí. Zarízení k chlazení vnitrního povrchu dutého kovového jádra je tvorenokovovou trubkou (2) vloženou do jádra (1), která je na jednom konci zaslepená a na druhém opatrená prívodem pomocného tlakového vzduchu. Poblíž zaslepeného konce je opatrena otvory (3). Tato trubka (2) zasahuje do dutého kovového jádra (1) tak hluboko, že otvory (3) na chladící trubce (2) jsou predoblastí plazmového nanášení keramických materiáluna vnejší povrch jádra (1).

Description

Vynález se týká způsobu chlazení vnitřního povrchu dutého kovového jádra v průběhu plazmového nanášení keramických materiálů na jeho vnější povrch, zejména pak při výrobě samonosných keramických rotačních těles, určených pro další tepelné zpracování za účelem řízené krystalizace keramiky.

Dosavadní stav techniky

Při plazmovém nanášení je třeba udržovat teplotu tělesa, na které se plazmové nanášení provádí tzv. jádra, v určitém rozmezí teplot. Při překročení tohoto rozmezí dochází k přehřátí nanášené vrstvy a její destrukci vlivem vnitřních pnutí vznikající vrstvy, případně vlivem rozdílu ve velikosti koeficientu tepelné roztažnosti nanášené vrstvy a jádra, Čím větší je stříkací výkon plazmového hořáku a tím i množství nataveného materiálu, které dopadá na povrch jádra, tím větší je množství tepla, které se přivádí na povrch tohoto jádra. Pro udržení teploty jádra na požadované úrovni je třeba zařazovat chladící přestávky mezi jednotlivými přejezdy plazmového hořáku případně jádro intenzivně chladit. Často se používá chlazení vnějšího povrchu jádra tlakovým vzduchem nebo chlazení pomocí CO2. Chlazení pomocí CO2 je účinnější, je ale ekonomicky náročnější. Celkově však je chlazení vnějšího povrchu upravovaného předmětu málo účinné a problematické, zvláště pří větších tloušťkách nanášené vrstvy. Vznikající vrstva má totiž velmi nízkou tepelnou vodivost, zvláště pak u keramických materiálů na bázi AI2O3, Cr^O,, TiO₂ či ZrC>2, což snižuje účinnost chlazení.

Při výrobě samonosných rotačních těles pomocí metody plazmového nanášení je vedle udržení teploty jádra v určitém rozmezí nutné udržet i určitý podélný gradient teplot na jádře. Vnější chlazení jádra je v tomto případě problematické a má klesající účinnost s rostoucí tloušťkou vrstvy. Teoreticky je možné použít vnitřní chlazení jádra pomocí trubice s mnoha ofukovými otvory. To však přináší problémy vzhledem k rotaci jádra a nutnosti centrování chladící trubice s podélnou osou jádra. Další potíže přináší udržování podélného gradientu teplot jádra. Úpravy průměru chladících otvorů na chladící trubici, kterými se mění intenzita chlazení v různých částech jádra, by byly časově zdlouhavé, nepřesné a hlavně je nelze měnit během vlastního plazmového nanášení. Pro výrobu samonosných rotačních těles se navíc často používá jader uchycených jen letmo (uchycení jen na jednom konci jádra), což je další « · · . · * ♦ · *

• · · • · ι·«» «· · komplikace pro centrování chladící trubice. Krajní chladící otvory mohou být zastříkány nanášeným materiálem. Umístění dlouhé chladící trubice dovnitř jádra navíc snižuje bezpečnost práce celé operace.

Podstata vynálezu

Způsob plazmového nanášení keramických materiálů na vnější předehřátý povrch dutých kovových jader včetně zmíněných nedostatků chlazení jádra a zařízení k provádění tohoto způsobu řeší předložený vynález. Během plazmového nanášení, které se provádí postupným nástřikem na vnější předehřátý povrch dutých kovových jader se současně provádí jak chlazení vnějšího povrchu nanášeného keramického materiálu, tak i chlazení vnitřního povrchu kovového jádra. Rovnoměrné chlazení jádra v části využité pro plazmový nástřik se provádí vzduchem nasávaným z okolí. Při tomto způsobu chlazení není nutno zařazovat technologické přestávky, chlazení je řiditelné a v nanášené vrstvě nedochází k pnutí, které by mělo za následek praskání.

Zařízení k chlazení vnitřního povrchu dutého kovového jádra 1 je tvořeno kovovou trubkou 2 menšího průměru než má jádro i, která je na jednom konci zaslepená a opatřená přívodem pomocného tlakového vzduchu.

Trubka 2 je umístěna v části jádra 1, mimo oblast využitou pro plazmové nanášení. Tato trubka 2 zasahuje do dutého kovového jádra 1 tak hluboko, že otvory 3 na chladící trubce 2 jsou před oblastí plazmového nanášení keramické vrstvy 8, obvykle v oblasti uchycení jádra I v univerzále 9. Tato trubka 2 je na svém konci zaslepena, například šroubem zašroubovaným do pláště 4 trubky 2. V blízkosti svého zaslepeného konce je trubka 2 opatřena dvěma až šesti otvory (tryskami) 3, kterými proudí pomocný tlakový vzduch do jádra I. Směr 5 proudění pomocného tlakového vzduchuje naznačen na obrázku č. 1. Tam kde je proudění pomocného tlakového vzduchu rychlejší je i nižší tlak a dochází tím k jednosměrnému nasávání vzduchu podél vnitřního povrchu jádra J., a to i v místech použitých z vnější strany pro plazmové nanášení keramické vrstvy 8, což vyplývá z Bemoulliho rovnice. Tento efekt se nazývá „hydrodynamický paradox. Směr 6 proudění nasávaného vzduchuje opět naznačen na obrázku. Směr 7 proudění nasávaného a pomocného tlakového vzduchu je v meziprostoru mezi trubkou 2 a jádrem L

Díky jednosměrnému proudění nasávaného vzduchu, v místech použitých pro plazmové nanášení je zajištěn i dostatečný podélný gradient teplot na jádře 1. Změnou průtoku nebo tlaku přívodního pomocného tlakového vzduchuje možné velmi přesně regulovat množství nasávaného vzduchu podél vnitřního povrchu jádra j a tím i intenzitu chlazení jádra v místech použitých pro plazmové nanášení. Způsob chlazení podle vynálezu umožňuje změnu chlazení jádra a to i během plazmového nanášení.

Příklad provedení vynálezu

Pro výrobu krycí keramické trubky z AI2O3 pro žíhací pece o délce 1500 mm, vnitřním průměru 79 mm a tloušťce stěny 2,5-3,5 mm bylo použito ocelové jádro i o celkové délce 2200 mm, vnějším průměru 79 mm a vnitřním průměru 60 mm. Ze strany uchycení jádra 1 v univerzále 9 je do dutiny jádra 1 nasunuta kovová trubka 2 na pomocný tlakový vzduch. Konec trubky 2 s pomocným tlakovým vzduchem je v tomto případě umístěn ve vzdálenosti 440 mm od konce jádra I v oblasti uchycení jádra ! v univerzále 9. Tato trubka 2 má průměr 10 mm je na svém konci opatřena zaslepovacím šroubem zašroubovaným do jejího pláště 4. Dále je vybavena čtyřmi šikmo vyvrtanými otvory (tryskami) 3, jejichž osa směřuje vzad pod úhlem 45°. Vpuštěním pomocného tlakového vzduchuje dosaženo proudění nasávaného chladícího vzduchu podél vnitřního povrchu kovového jádra! ve směru 6, tak jak je naznačeno na obrázku č.l. Během plazmového nanášení je pak nastavováno proudění pomocného tlakového vzduchu šikmými otvory 3 ve směru 5 vzad tak, že na jádře i je '. udržována teplota na hodnotě 280 ±40 °C. Nasávaný a pomocný tlakový vzduch odchází ve směru 7. Celkové podélné proudění vzduchu skrze jádro 1 vytváří dostatečný podélný gradient teplot. Po skončeném plazmovém nanášení a ochlazení jádra! na teplotu 80-140 °C se vytvořená keramická trubka z dutého j ádra ! stáhne.

Průmyslová využitelnost

Způsob plazmového nanášení keramických materiálů na vnější předehřátý povrch dutých kovových jader a zařízení k provádění tohoto způsobu lze využít v keramickém průmyslu, potravinářském průmyslu, chemickém průmyslu, strojírenství a energetice.

Claims (2)

1 Způsob plazmového nanášení keramických materiálů na vnější předehřátý povrch dutých kovových jader postupným nástřikem za současného chlazení povrchu nanášeného keramického materiálu, vyznačující se tím, že současně s chlazením povrchu nanášeného keramického materiálu je chlazen vnitřní povrch dutého kovového jádra vzduchem nasávaným z okolí. *

2 Zařízení k chlazení vnitřního povrchu dutého kovového jádra, vyznačující se tím, že do kovového jádra (1) zasahuje svým zaslepeným koncem kovová trubka (2) menšího průměru, než je vnitřní průměr kovového jádra (1), opatřená v blízkosti svého zaslepeného konce nejméně dvěma otvory (3), přičemž kovová trubka (2) zasahuje do dutého kovového jádra (1) tak hluboko, že otvory (3) jsou před oblastí plazmového nanášení keramických materiálů na duté kovové jádro (1).