RU1777966C

RU1777966C - Apparatus for electric arc application of metal coating

Info

Publication number: RU1777966C
Application number: SU894716681A
Authority: RU
Inventors: Юрий Сергеевич Борисов; Анатолий Григорьевич Ильенко; Анатолий Леонидович Гайдаренко; Валентин Иванович Балакин; Евгений Аркадьевич Астахов
Original assignee: Институт Электросварки Им.Е.О.Патона
Priority date: 1989-07-10
Filing date: 1989-07-10
Publication date: 1992-11-30

Abstract

Использование: изобретение относитс к устройствам дл распылени материалов и может быть использовано при нанесении электрометаллизационных покрытий на детали в области машиностроени , энергетики , авиации дл повышени производительности металлизации и качества покрыти . Сущность изобретени : устройство снабжено ультразвуковым преобразователем с концентратором на конце, который установлен перпендикул рно плоскости токоподводов. Причем на торце концентраторавыполнены направл ющие каналы, на поверхность которых нанесено электроизол ционное покрытие , а прижимные пластины выполнены неподвод щими. 2 ил., 2 табл.Usage: the invention relates to devices for spraying materials and can be used in the application of electrometallic coatings on parts in the field of engineering, energy, aviation to increase the performance of metallization and coating quality. SUMMARY OF THE INVENTION: the device is equipped with an ultrasonic transducer with a concentrator at the end, which is mounted perpendicular to the plane of the current leads. Moreover, at the end of the concentrator there are guide channels, on the surface of which an insulating coating is applied, and the pressure plates are made unsuitable. 2 ill., 2 tablets

Description

слcl

сwith

Изобретение относитс к устройствам дл распылени материалов и может быть использовано при нанесении электрометаллизационных покрытий на детали в области машиностроени , энергетики, авиации и т.п.The invention relates to devices for spraying materials and can be used in the application of electrometallic coatings to parts in the field of mechanical engineering, energy, aviation, and the like.

Известно устройство, в котором два сопла дл подачи сжатого воздуха расположены соосно плоскости, проход щей через оси электродов, состо щих из направл ющих и прижимных пластин.A device is known in which two nozzles for supplying compressed air are aligned with a plane passing through the axis of the electrodes consisting of guides and pressure plates.

Недостатком устройства вл етс большой диапазон размеров частиц, образующихс при распылении проволок, что обуславливает высокую шероховатость и пористость нанесенных покрытий. Кроме того, образование большого числа частичек малого диаметра, которые при нанесении покрытий испар ютс , что снижает КПД процесса из-за уменьшени коэффициента использовани материала проволоки.A disadvantage of the device is a large range of particle sizes resulting from the spraying of wires, which leads to high roughness and porosity of the applied coatings. In addition, the formation of a large number of particles of small diameter that evaporate during coating, which reduces the efficiency of the process due to a decrease in the utilization of the wire material.

Целью изобретени вл етс сужение фракции напыл емых частиц, повышение качества покрытий и увеличение производительности процесса.The aim of the invention is to narrow the fraction of the sprayed particles, improve the quality of the coatings and increase the productivity of the process.

Поставленна цель достигаетс тем, что устройство дополнительно снабжено магни- тострикционным преобразователем с концентратором на конце, который установлен перпендикул рно плоскости токоподводов, причем направл ющие размещены на торце концентратора, а прижимные пластины укреплены на токоподводах. Дл предотвращени протекани электрического тока по телу концентратора на его торец нанесено изол ционное покрытие.This goal is achieved by the fact that the device is additionally equipped with a magnetostrictive transducer with a hub at the end, which is installed perpendicular to the plane of the current leads, with the guides placed at the end of the hub and the pressure plates mounted on the current leads. An insulating coating is applied to the end of the hub to prevent electric current from flowing through the body of the concentrator.

На фиг.1-2 изображено предлагаемое устройство.Figure 1-2 shows the proposed device.

Магнитострикционный преобразователь 1 с концентратором 2 на конце установленвотверстиенасадки электрометаллизатора 3 с помощью кронш | VJ JMagnetostrictive transducer 1 with a hub 2 at the end of the hole for the nozzle of the electrometallizer 3 is installed with the help of crowns | Vj j

ОABOUT

о оoh oh

теина 4 и кольца 5. При этом обеспечиваетс расположение оси преобразователь-концентратор перпендикул рно плоскости, проход щей через оси токоподводов 6. На торце концентратора выполнены пазы-направл ющие , обеспечивающие подачу распыл емых проволок 7 в центр выходного отверсти насадки электрометаллизатора. Надежный контакт проволок с направл ющими обеспечиваетс прижимными пластинами 8. которые укреплены с помощью бандажей 9 на токоподводах 6, Дл предотвращени короткого замыкани по телу кон- центратора на его торец нанесено электроизол ционное покрытие 10 на основе оксида алюмини . С целью предотвращени истечени воздуха через зазор между концентратором и стенками отверсти в насадке электрометаллизатора установлена резинова прокладка 11.theine 4 and rings 5. This ensures that the axis of the converter-concentrator is perpendicular to the plane passing through the axis of the current leads 6. At the end of the concentrator, grooves are made that feed the spray wires 7 to the center of the outlet of the nozzle of the electrometallizer. Reliable contact of the wires with the guides is provided by the clamping plates 8. which are fastened with shrouds 9 on the current leads 6. To prevent short-circuiting on the body of the concentrator, an aluminum oxide-based insulating coating 10 is applied to its end face. In order to prevent air leakage through the gap between the concentrator and the walls of the hole, a rubber gasket 11 is installed in the nozzle of the electrometallizer.

При напылении покрыти распыл емые проволоки, перемеща сь по трубчатому то- коподводу, попадают в полость насадки, а затем в зазор, образованный горцем концентратора и прижимными пластинами. Двига сь по сход щимс пазам-направл ющим , расположенным на торце концентратора , концы проволок сближаютс . В центре выходного отверсти насадки электрометаллизатора рассто ние между концами проволок настолько мало, что между ними зажигаетс электрическа дуга, обеспечивающа их плавление.When coating is sprayed, the sprayed wires, moving along the tubular lead, enter the nozzle cavity and then into the gap formed by the concentrator highlander and pressure plates. Moving along the converging grooves-guides located at the end of the hub, the ends of the wires approach each other. In the center of the outlet of the nozzle of the electrometallizer, the distance between the ends of the wires is so small that an electric arc is ignited between them, which ensures their melting.

Поток воздуха, подаваемый сначала в насадку с помощью специальных сопел, истекает из выходного отверсти с большой скоростью и распыл ет образовавшийс на концах проволок объем жидкого металла.The air stream, first supplied to the nozzle by means of special nozzles, flows out of the outlet at a high speed and sprays the volume of molten metal formed at the ends of the wires.

Возвратно-поступательные перемещени торца концентратора с частотой 25...66 кГц в направлении, перпендикул рном плоскости токоподводов, способствует возбуж- дению в распыл емых проволоках ультразвуковых колебаний. Контакт проволок с направл ющими обеспечиваетс прижимными пластинами, укрепленными на токоподводах. Одновременно прижимные пластины вл ютс токоподвод щими электродами .The reciprocating movement of the end face of the concentrator with a frequency of 25 ... 66 kHz in the direction perpendicular to the plane of the current leads promotes the excitation of ultrasonic vibrations in the sprayed wires. The contact of the wires with the guides is provided by pressure plates mounted on current leads. At the same time, the pressure plates are current-conducting electrodes.

Ультразвуковые колебани , распростран сь по распыл емым проволокам, достигают тонкой пленки расплава на их концах и возбуждают в ней акустические микропотоки, которые снижают градиент температур по толщине сло жидкого металла . В результате уменьшаетс степень перегрева поверхности расплава и снижаетс веро тность образовани частиц размером менее м при его распылении потоком воздуха, В процессе напылени частицы такого размера испар ютс , снижа качество процесса за счет снижени коэффициента использовани материала проволок .Ultrasonic vibrations propagating along the sprayed wires reach a thin melt film at their ends and excite acoustic microflows in it, which reduce the temperature gradient across the thickness of the liquid metal layer. As a result, the degree of overheating of the melt surface is reduced and the probability of formation of particles smaller than m in size when sprayed by an air stream is reduced. During the spraying process, particles of this size evaporate, reducing the quality of the process by reducing the utilization of the wire material.

Воздействие ультразвуковых колебаний снижает коэффициент поверхностного нат жени расплавленного сло , что обуславливает уменьшение максимального размера частиц, образующихс в процессеThe effect of ultrasonic vibrations reduces the surface tension coefficient of the molten layer, which leads to a decrease in the maximum size of particles formed in the process

0 распылени проволок. Колебани распыл емых концов проволок с ультразвуковой частотой увеличивают скорость эвакуации объема распыленного металла и повышают производительность процесса нанесени 0 spraying wires. The oscillations of the sprayed ends of the wires with an ultrasonic frequency increase the rate of evacuation of the volume of the sprayed metal and increase the productivity of the deposition process

5 покрытий.5 coatings.

Возможность данного устройства на базе доработанного электрометаллизатора ЭМ-14М провер ли при напылении алюминиевой проволоки диаметром м наThe possibility of this device based on the modified EM-14M electrometallizer was tested when spraying aluminum wire with a diameter of m on

0 образцы из Ст.З, а также в емкость с водой. Дл возбуждени ультразвуковых колебаний в распыл емых проволоках использовали магнитострикционный преобразователь с резонансной частотой 44 кГц и ультразву5 ковой генератор прибора УЗДН-2т. На конце магнитострикционного преобразовател укрепили концентратор камертонного типа с пазами, сход щимис под углом 10°, которые и выполн ли рол ь направл ющих. Дл 0 samples from St.Z., as well as in a container with water. A magnetostrictive transducer with a resonant frequency of 44 kHz and an ultrasonic generator of the UZDN-2t device were used to excite ultrasonic vibrations in the sprayed wires. At the end of the magnetostrictive transducer, a tuning fork type concentrator was mounted with grooves converging at an angle of 10 °, which also served as guides. For

0 предотвращени короткого замыкани на торцы ножек камертонного концентратора с направл ющими методом газотермического напылени нанесли покрытие из порошка + 3% TI02 толщиной 2x10 4 м. В0 to prevent short circuits, the ends of the legs of the tuning fork concentrator with guides using the thermal spraying method were coated with a powder of + 3% TI02 with a thickness of 2x10 4 m.

5 качестве подсло толщиной 5x10 5 м использовали порошок нихрома.5 as a sublayer with a thickness of 5x10 5 m, nichrome powder was used.

Результаты экспериментов представлены в табл.1 и 2.The experimental results are presented in tables 1 and 2.

На основании полученных данных экс0 периментальной проверки можно сделать вывод, что при нанесении покрытий методом электродуговой металлизации с помощью разработанного устройства сужаетс диапазон формирующих напылен5 ный слой частиц, повышаетс коэффициент использовани материала проволоки и производительность процесса. Кроме того, напыленное покрытие характеризуетс более низкой шероховатостью и пористостью.Based on the obtained experimental verification data, it can be concluded that when coating by the electric arc metallization method using the developed device, the range of particles forming the sprayed layer is narrowed, the utilization of the wire material and the productivity of the process are increased. In addition, the sprayed coating is characterized by lower roughness and porosity.

00

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION An electric arc metallization apparatus comprising two nozzles for supplying compressed air, a housing, two current leads, and

5 pressure plates, characterized in that, in order to increase the metallization performance and coating quality, the device is additionally equipped with an ultrasonic transducer with a concentrator at the end, which is installed

perpendicular to the plane of the current leads, and at the ends of the concentrator made guide channels to the surface

Spray Process Properties

Properties of coatings applied using the prototype and the developed device

)

The porosity of the sprayed layer was determined by quantitative metallography using an Omnlmet microscope.

which are coated with electrical insulation, and the pressure plates are made of current-conducting.

Table 1

table 2

D

8 "3A