RU190126U1 - PLASMOTRON FOR SPRAYING - Google Patents

PLASMOTRON FOR SPRAYING

Info

Publication number
RU190126U1
RU190126U1 RU2019110280U RU2019110280U RU190126U1 RU 190126 U1 RU190126 U1 RU 190126U1 RU 2019110280 U RU2019110280 U RU 2019110280U RU 2019110280 U RU2019110280 U RU 2019110280U RU 190126 U1 RU190126 U1 RU 190126U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cathode
powder
swirler
plasma
conical surface
Prior art date
Application number
RU2019110280U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Артем Александрович Павлов
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственное Предприятие "Технологии Напыления Покрытий"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственное Предприятие "Технологии Напыления Покрытий" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственное Предприятие "Технологии Напыления Покрытий"
Priority to RU2019110280U priority Critical patent/RU190126U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU190126U1 publication Critical patent/RU190126U1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/26Plasma torches
    • H05H1/32Plasma torches using an arc
    • H05H1/42Plasma torches using an arc with provisions for introducing materials into the plasma, e.g. powder, liquid

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к дуговым плазмотронам с аксиальным вводом порошка для изготовления изделий и покрытий методом плазменного напыления. Технический результат заключается в увеличении его производительности и повышении КПД по порошку.Плазмотрон для напыления состоит из катодного 1 и анодного 2 узлов, разделенных изоляционной вставкой 3. Анодный узел 2 содержит водоохлаждаемое электропроводящее сопло 4, уплотненное двумя резиновыми кольцами 5. Катодный узел 1 содержит воздушно-охлаждаемый катод 6, который крепится на конце штуцера-катододержателя 7, в центральный канал 8 которого вставлен завихритель 9. Для придания вращательного движения газопорошковой смеси в дуговом канале сопла 4 на конце катода 6 установлен второй завихритель 10 с термостойкой вставкой 11.Второй завихритель 10 выполнен в виде двойного конуса, и его первая коническая поверхность, обращенная к торцу катода, имеет форму усеченного конуса с винтовыми канавками на боковой части для прохождения и закручивания воздушно-порошковой смеси, а его вторая коническая поверхность, обращенная вершиной к первому завихрителю, имеет основание с диаметром D=D1-2h, где D1 - диаметр большого основания усеченной конической поверхности, a h - глубина винтовой канавки на основании D1.The invention relates to the field of engineering, in particular to arc plasma torches with axial powder injection for the manufacture of products and coatings by the method of plasma spraying. The technical result is to increase its performance and increase the efficiency of the powder. The plasma torch consists of the cathode 1 and anode 2 nodes separated by an insulating insert 3. The anode node 2 contains a water-cooled electrically conductive nozzle 4, sealed with two rubber rings 5. The cathode node 1 contains air - cooled cathode 6, which is mounted at the end of cathode holder 7, into the central channel 8 of which a swirler 9 is inserted. To impart rotational motion of the gas-powder mixture in the arc channel An e-nozzle 4 at the end of the cathode 6 has a second swirler 10 with a heat-resistant insert 11. The second swirler 10 is made in the form of a double cone, and its first conical surface facing the end of the cathode is truncated cone with helical grooves on the side for passing and twisting air-powder mixture, and its second conical surface, which faces apex to the first swirler, has a base with a diameter D = D1-2h, where D1 is the diameter of the large base of the truncated conical surface, ah is the depth of the helical groove and Based D1.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к дуговым плазмотронам с аксиальным вводом порошка для изготовления изделий и покрытий методом плазменного напыления.The invention relates to the field of engineering, in particular to arc plasma torches with axial powder injection for the manufacture of products and coatings by the method of plasma spraying.

Известны различные конструкции плазмотронов, которые отличаются по различным признакам, например по месту ввода порошка в плазменную струю. В настоящее время используются четыре основных схемы подачи порошка при плазменном напылении: в столб дугового разряда (в дуговой промежуток); до анодного пятна с использованием части столба дугового разряда; за анодным пятном внутрь канала сопла анода; за срезом сопла анода во внешнюю свободно расширяющуюся часть плазменной струи [1, с. 170; 2, с. 61].There are various designs of plasma torches that differ in various ways, for example, at the point of injection of powder into the plasma jet. Currently, there are four main schemes of powder supply during plasma spraying: in the arc column (in the arc gap); to the anode spot using part of the arc column; for the anode spot inside the channel of the anode nozzle; behind the anode nozzle cut into the outer freely expanding part of the plasma jet [1, p. 170; 2, s. 61].

В большинстве существующих на данный момент плазмотронов реализуется радиальная подача порошка за анодным пятном в канал сопла анода или радиальная подача порошка под срез сопла анода, но при этом они имеют наименьший КПД по порошку (около 50% частиц, ударяясь об стенку сопла, не попадают в высокотемпературную область плазменной дуги, и вылетают из сопла, не успев расплавиться).In the majority of plasmatrons existing at the moment, radial powder supply beyond the anode spot into the anode nozzle channel or radial powder supply under the anode nozzle section is realized, but they have the lowest powder efficiency (about 50% of the particles hitting the nozzle wall do not fall into high-temperature region of the plasma arc, and fly out of the nozzle, not having time to melt).

Наиболее эффективный процесс плазменного напыления реализуется в плазмотронах при вводе порошка в столб дугового разряда или в область анодного пятна. При этом достигается наибольший КПД по порошку (до 70%).The most effective plasma spraying process is implemented in plasma torches when the powder is introduced into the arc column or in the area of the anode spot. When this is achieved the highest efficiency of the powder (up to 70%).

Однако недостатком этих конструкций плазмотронов является то, что их практически очень трудно реализовать из-за сложности конструкторских решений по вводу порошка в область дугового разряда, которые позволили бы избежать дестабилизации дуги и образования настылей на внутренней стенки канала сопла анода.However, the disadvantage of these plasma torch designs is that it is practically very difficult to implement them due to the complexity of the design solutions for injecting powder into the arc discharge region, which would avoid destabilization of the arc and the formation of walling on the inner wall of the anode nozzle channel.

С другой стороны для стабилизации самой плазменной дуги применяют три основных метода: аксиальным или тангенциальным потоком газа и магнитной закруткой столба дуги [3, с. 8]. При этом тангенциальный ввод газа не только эффективнее всего стабилизирует плазменную дугу, но и если частицы порошка попали в ее высокотемпературную область, обеспечивает лучшие условия для их нагрева за счет более длительного времени нахождения частиц порошка в плазменной струе, поскольку длина пути частицы порошка при винтовом движении больше, чем при прямолинейном.On the other hand, three main methods are used to stabilize the plasma arc itself: axial or tangential gas flow and magnetic twist of the arc column [3, p. eight]. At the same time, tangential gas injection not only stabilizes the plasma arc most efficiently, but also if the powder particles fall into its high-temperature region, provides better conditions for their heating due to a longer residence time of the powder particles in the plasma jet, since the path length of the powder particle during screw motion more than when rectilinear.

Известен плазмотрон для напыления [4], содержащий катодный и анодный узлы, разделенные изоляционной вставкой, причем на конце воздушно-охлаждаемого катода под острым углом α к его оси выполнены порошковые каналы диаметром d в количестве n, которые расположены вокруг термохимической катодной вставки с возможностью прохождения через них, закрученной завихрителем, воздушно-порошковой смеси для аксиального ввода ее в столб дугового разряда в дуговом канале водоохлаждаемого сопла анода с одновременным поступлением основного плазмообразующего газа - воздуха, при этом завихритель установлен в центральном канале штуцера-катододержателя воздушно-охлаждаемого катода.Known plasma torch for spraying [4], containing the cathode and anode nodes, separated by an insulating insert, and at the end of the air-cooled cathode at an acute angle α to its axis are powder channels with a diameter d in the number n, which are located around the thermochemical cathode insert with the possibility of passing through them, swirled by a swirler, an air-powder mixture for its axial injection into the arc discharge column in the arc channel of the water-cooled anode nozzle with simultaneous entry of the main plasma-forming th gas - air, the swirler installed in the central channel of the cathode holder-nozzle air-cooled cathode.

В данной конструкции реализована аксиальная подача воздушно-порошковой смеси и аксиальная стабилизация плазменной дуги, обеспечивающая высокий КПД плазмотрона по порошку (до 80%). При этом завихрение воздушно-порошковой смеси используется только для повышения равномерности подачи порошка через отверстия в нижней части катода в столб дугового разряда. Недостатками данной конструкции плазмотрона являются:In this design, the axial feed of the air-powder mixture and axial stabilization of the plasma arc are realized, providing a high efficiency of the plasma torch in the powder (up to 80%). In this case, the turbulence of the air-powder mixture is used only to improve the uniformity of the powder supply through the holes in the lower part of the cathode into the arc column. The disadvantages of this design of the plasma torch are:

- Низкая производительность. При мощности плазменной струи 9-10 кВт (например при напылении оксида алюминия) она не превышает 1,2 кг\час, что соответствует КПД плазменной струи 11-12%, хотя КПД плазмотрона по порошку составляет 75-80%;- Low performance. When the power of the plasma jet is 9-10 kW (for example, when sputtering aluminum oxide) it does not exceed 1.2 kg / hour, which corresponds to a plasma jet efficiency of 11-12%, although the efficiency of the plasma torch for the powder is 75-80%;

- Небольшой ресурс работы (30-35) часов сопла анода, вследствие его эрозии от воздействия плазменной струи, поскольку она стабилизируется исключительно методом аксиальной подачи воздушно - порошковой смеси, так как ее вращение относительно центральной оси плазмотрона прекращается при прохождении порошковых каналов. В результате, при небольшом КПД плазменной струи большая часть ее энергии тратится не на нагрев и расплавление порошка, а на нагрев и ионизацию воздуха и на нагрев и эрозию сопла водоохлаждаемого анода;- A small service life (30-35) hours of the anode nozzle, due to its erosion from the impact of the plasma jet, since it is stabilized exclusively by the axial feed method of the air-powder mixture, since its rotation relative to the central axis of the plasma torch stops at the passage of the powder channels. As a result, with a small plasma jet efficiency, most of its energy is spent not on heating and melting the powder, but on heating and ionizing the air and on heating and erosion of the water-cooled anode nozzle;

- Необходимость изготовления нового катода сложной конфигурации при выгорании термостойкой вставки, поскольку по мере ее эрозии разрушается и торец катода.- The need to manufacture a new cathode with a complex configuration when a heat-resistant insert burns out, since the end of the cathode collapses as it erodes.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является плазмотрон [5] (Фиг. 1), содержащий катодный 1 и анодный 2 узлы, которые разделены изоляционной вставкой 3. Анодный узел 2 содержит водоохлаждаемый анод с соплом 4, уплотненный двумя резиновыми кольцами 5. Сопло 4 анода имеет водяное охлаждение, так как основная термическая нагрузка приходится на область анодного пятна дугового разряда. Катодный узел 1 содержит воздушно-охлаждаемый катод 6, который закреплен на конце штуцера-катододержателя 7, в центральном канале 8 которого установлен завихритель 9, позволяющий закрутить воздушно-порошковую смесь при его прохождении по каналу 8.The closest technical solution to the claimed invention is a plasma torch [5] (Fig. 1), containing cathode 1 and anode 2 nodes, which are separated by an insulating insert 3. Anode node 2 contains a water-cooled anode with nozzle 4, sealed with two rubber rings 5. Nozzle 4 The anode has water cooling, since the main thermal load falls on the anode spot of the arc discharge. The cathode assembly 1 contains an air-cooled cathode 6, which is fixed at the end of the cathode choke 7, in the central channel 8 of which a swirler 9 is installed, which allows the air-powder mixture to be screwed as it passes through channel 8.

Для дополнительной закрутки воздушно-порошковой смеси и ввода ее в закрученном состоянии в столб дугового разряда с одновременной подачей основного плазмообразующего газа на конце воздушно-охлаждаемого катода 6 установлен второй завихритель 10 с термостойкой вставкой 11. При этом второй завихритель выполнен в виде усеченного конуса с винтовыми канавками на боковой части. Второй завихритель 10 крепится в нижней части катода 6 по инструментальной конусной посадке (конусу Морзе), что с одной стороны обеспечивает необходимую прочность и электропроводность соединения, а с другой стороны облегчает разборку и ремонт катодного узла 1 при выгорании термостойкой вставки 11.For additional spinning of the air-powder mixture and entering it in a twisted state into the arc column with simultaneous supply of the main plasma-forming gas at the end of the air-cooled cathode 6 a second swirler 10 is installed with a heat-resistant insert 11. The second swirl is made in the form of a truncated cone with screw grooves on the side. The second swirler 10 is mounted at the bottom of the cathode 6 by instrumental cone fit (Morse taper), which on the one hand provides the necessary strength and electrical conductivity of the connection, and on the other hand facilitates disassembly and repair of the cathode assembly 1 when the heat-resistant insert 11 burns out.

Недостатками данной конструкции плазмотрона являются:The disadvantages of this design of the plasma torch are:

- Не очень высокая производительность, поскольку при увеличении содержания порошка в воздушно-порошковой смеси или давления транспортирующего газа винтовые канавки второго завихрителя забиваются порошком. При этом, если забивается хотя бы одна канавка, то происходит искривление плазменной струи и на покрытии появляются дефекты, а если забивается несколько канавок, то плазмотрон полностью выходит из строя из-за перегрева.- Not very high performance, because with an increase in the content of the powder in the air-powder mixture or the pressure of the carrier gas, the screw grooves of the second swirler become clogged with powder. At the same time, if at least one groove is clogged, then the plasma jet is curved and defects appear on the coating, and if several grooves are clogged, the plasma torch completely fails due to overheating.

- Низкий КПД плазмотрона по порошку (на уровне 70-75%), указанный в описании к патенту на известную конструкцию плазматрона.- Low efficiency of the plasmatron for powder (at the level of 70-75%) indicated in the description of the patent for the known design of the plasmatron.

Причиной невозможности увеличения производительности плазматрона известной конструкции путем повышения давления транспортирующего газа является турбулентность, возникающая на большом основании конуса (торце) второго завихрителя. При этом частицы порошка, ударяясь об него при высоком давлении транспортирующего газа, теряют свою скорость и скапливаются в образующейся "мертвой зоне".The reason for the impossibility of increasing the performance of a plasmatron of known design by increasing the pressure of the carrier gas is the turbulence that occurs on the large base of the cone (end) of the second swirler. At the same time, the particles of the powder, hitting it at a high pressure of the carrier gas, lose their speed and accumulate in the resulting "dead zone".

Далее, по достижении некоторого критического значения массы скопившихся частиц, начинает происходить периодическое частичное разрушение "мертвой зоны", при котором большие порции слежавшегося порошка попадают в винтовые канавки, что и вызывает их закупорку.Further, upon reaching a certain critical value of the mass of the accumulated particles, periodic partial destruction of the “dead zone” begins to occur, at which large portions of the compacted powder fall into the helical grooves, which causes their blockage.

В случае же, если вырвавшаяся из "мертвой зоны" порция порошка успешно преодолевает винтовую канавку, то она не успевает полностью расплавиться в плазменной струе из-за своей массы. Этим и объясняется низкий КПД плазмотрона по порошку.In the case, if the portion of the powder escaped from the “dead zone” successfully overcomes the helical groove, then it does not have time to completely melt in the plasma jet due to its mass. This explains the low efficiency of the plasma torch powder.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является увеличение производительности плазмотрона и повышение его КПД по порошку.The task, which is aimed at solving the proposed utility model, is to increase the performance of the plasma torch and increase its efficiency in powder.

Поставленная задача решается за счет исключения турбулентности, возникающей перед вторым завихрителем.The task is solved by eliminating turbulence that occurs before the second swirl.

Данный технический результат достигается за счет выполнения второго завихрителя в виде двойного конуса, при этом его коническая поверхность, обращенная вершиной к первому завихрителю, имеет основание с диаметром D=D1-2h, где D1 - диаметр большого основания усеченной конической поверхности, a h- глубина винтовой канавки на основании D1.This technical result is achieved by making the second swirler in the form of a double cone, while its conical surface facing the first swirler has a base with a diameter of D = D1-2h, where D1 is the diameter of the large base of a truncated conical surface, and h is the depth screw grooves based on D1.

Предлагаемый плазмотрон для напыления показан на фиг.2.The proposed plasma torch for spraying is shown in figure 2.

В процессе работы плазмотрона плазмообразующий газ (воздух или воздушно-пропановая смесь) проходя через катодный узел 1, обтекает коаксиально катод 6, охлаждая его наружную поверхность. Далее нагретый плазмообразующий газ поступает в дуговой канал анода 2, где он нагревается дугой, ионизируется, ускоряется и выходит из сопла 4 в виде плазменной струи. Одновременно с подачей основного плазмообразующего газа воздушно-порошковая смесь, проходя через завихритель 9, установленный в центральном канале 8 штуцера-катододержателя 7, охлаждает катод 6 по его внутренней поверхности и закручивается, что обеспечивает равномерную и непрерывную подачу нагретой газопорошковой смеси на второй завихритель.During operation of the plasma torch, the plasma-forming gas (air or air-propane mixture) passing through the cathode assembly 1 flows coaxially around the cathode 6, cooling its outer surface. Next, the heated plasma-forming gas enters the arc channel of the anode 2, where it is heated by an arc, ionized, accelerated and exits the nozzle 4 in the form of a plasma jet. Simultaneously with the supply of the main plasma-forming gas, the air-powder mixture passing through the swirler 9 installed in the central channel 8 of the cathode holder 7, cools the cathode 6 along its inner surface and twists, which ensures a uniform and continuous supply of the heated gas-powder mixture to the second swirler.

Далее воздушно-порошковая смесь по первой конусной поверхности, обращенной вершиной к первому завихрителю, попадает прямо в область винтовых канавок внешней (второй) конической поверхности второго завихрителя.Further, the air-powder mixture along the first conical surface, with its apex facing the first swirler, falls directly into the region of the helical grooves of the outer (second) conical surface of the second swirler.

При прохождении по винтовым канавкам второго завихрителя 10 воздушно-порошковая смесь дополнительно закручивается и проходит через столб дугового разряда в дуговой канал сопла 4 анода, где происходит окончательный нагрев и ускорение частиц напыляемого порошка.When passing through the screw grooves of the second swirler 10, the air-powder mixture is additionally twisted and passes through the arc column into the arc channel of the anode nozzle 4, where the final heating and acceleration of the sprayed particles occurs.

А поскольку на всем пути движения стабилизированной вращением воздушно-порошковой смеси не происходит резких смен направления движения и отсутствует "мертвая зона", то подача порошка в винтовые канавки происходит более равномерно и они не забиваются порошком даже при больших скоростях подачи смеси и более высоком содержании порошка в ней.And since there are no sharp changes in the direction of movement along the entire path of movement of the air-powder mixture stabilized by rotation and there is no “dead zone”, the powder feed into the screw grooves occurs more evenly and they are not clogged by the powder even at high feed rates and a higher powder content. in her.

Таким образом, предполагаемая конструкция плазмотрона позволяет не только повысить производительность плазматрона по напыляемому порошку, но и увеличить КПД плазматрона по порошку.Thus, the proposed design of the plasma torch allows not only to increase the performance of the plasmatron for the sprayed powder, but also to increase the efficiency of the plasmatron for the powder.

Пример:Example:

Испытание известной [5] и предлагаемой конструкции плазмотронов проводили на установке плазменного напыления УПН - 350. Катод известной конструкции плазмотрона был изготовлен из меди с толщиной в нижней части 12 мм с конусным отверстием по конусу Морзе КМ 2 по ГОСТ 25557-2006 (конусность≈1:20).The test of the known [5] and the proposed design of plasma torches was carried out at the plasma spraying plant OTF - 350. The cathode of the known plasma torch design was made of copper with a 12 mm thick bottom with a tapered hole along the Morse taper KM 2 according to GOST 25557-2006 (taper ≈1 :20).

Второй завихритель был изготовлен из медной цилиндрической заготовки диаметром 17,72 мм и высотой 12 мм. Предварительно на цилиндрической заготовке были нарезаны четыре винтовые канавки под углом 30° к оси цилиндра: ширина канавок - 1,8 мм; глубина - 1,2 мм. После получения конуса Морзе (КМ 2) из цилиндрической заготовки, диаметр малого основания усеченного конуса стал 17,14 мм, а глубина канавок на малом основании уменьшилась до 0,9 мм. Термостойкая вставка диаметром 2,5 мм была изготовлена из гафния.The second swirl was made of a cylindrical copper billet with a diameter of 17.72 mm and a height of 12 mm. Previously four helical grooves were cut at a cylindrical workpiece at an angle of 30 ° to the axis of the cylinder: the width of the grooves was 1.8 mm; depth - 1.2 mm. After receiving the Morse taper (KM 2) from a cylindrical billet, the diameter of the small base of the truncated cone was 17.14 mm, and the depth of the grooves on the small base decreased to 0.9 mm. Heat-resistant insert with a diameter of 2.5 mm was made of hafnium.

Режимы напыления: сила тока 100 А, напряжение 100 В, плазмообразующий и транспортирующий газ-воздух, давление воздуха на входе в плазматрон изменяли от 1,5 до 4,0 атм.Spraying modes: current 100 A, voltage 100 V, plasma-forming and gas-air transporting, air pressure at the entrance to the plasmatron was changed from 1.5 to 4.0 atm.

Напыляемый материал - порошок электрокорунда марки 25А по ГОСТ 28818-90 фракции F 320 со средним размером частиц 32 мкм. Напыление материала проводили на водоохлаждаемую стальную оправку для изготовления высокоточной термостойкой керамической трубы диаметром 200 мм и длиной 500 мм.Spray material - powder electrocorundum brand 25A according to GOST 28818-90 of fraction F 320 with an average particle size of 32 microns. The material was sprayed onto a water-cooled steel mandrel for the manufacture of high-precision heat-resistant ceramic pipe with a diameter of 200 mm and a length of 500 mm.

Максимальная производительность плазмотрона по напыляемому материалу составила (при давлении воздуха 2,6 атм) 5,27 кг\час, КПД по порошку - 72,1%, КПД плазменной струи - 49,9%. При увеличении давления воздуха выше 2,6 атм происходила закупорка винтовых канавок второго завихрителя.The maximum performance of the plasma torch for the sprayed material was (at an air pressure of 2.6 atm) 5.27 kg / h, the efficiency of the powder - 72.1%, the efficiency of the plasma jet - 49.9%. With an increase in air pressure above 2.6 atm, the screw grooves of the second swirler were blocked.

Испытание предлагаемой конструкции плазмотрона проводили на той же установке, на том же катоде и при аналогичных режимах напыления.Testing the proposed design of the plasma torch was carried out on the same installation, on the same cathode and under similar spraying conditions.

Второй завихритель был изготовлен из медной цилиндрической заготовки диаметром 17,72 мм (D1) и высотой 16 мм. Предварительно на одном конце цилиндрической заготовки (на длине 4 мм) диаметр заготовки был уменьшен до 15,32 мм (D). На другом конце цилиндрической заготовки (на длине 12 мм) были нарезаны четыре винтовые канавки под углом 30° к оси цилиндра: ширина канавок - 1,8 мм; глубина (h) - 1,2 мм. После получения конуса Морзе (КМ 2) на втором конце цилиндрической заготовки диаметр малого основания усеченного конуса стал 17,14 мм, а глубина канавок на малом основании уменьшилась до 0,9 мм. Далее для придания второму завихрителю форму двойного конуса, на оставшемся цилиндрическом конце заготовки диаметром D был выточен конус (конусность 2:1). Термостойкая вставка диаметром 2,5 мм была так же изготовлена из гафния.The second swirl was made of a cylindrical copper billet with a diameter of 17.72 mm (D1) and a height of 16 mm. Previously, at one end of the cylindrical blank (at a length of 4 mm), the diameter of the blank was reduced to 15.32 mm (D). At the other end of the cylindrical blank (at a length of 12 mm), four helical grooves were cut at an angle of 30 ° to the cylinder axis: the width of the grooves was 1.8 mm; depth (h) - 1.2 mm. After receiving the Morse taper (KM 2) at the second end of the cylindrical billet, the diameter of the small base of the truncated cone was 17.14 mm, and the depth of the grooves on the small basis decreased to 0.9 mm. Then, in order to give the second swirler a double cone shape, a cone (2: 1 taper) was machined at the remaining cylindrical end of the billet with a diameter D. The heat-resistant insert with a diameter of 2.5 mm was also made of hafnium.

Максимальная производительность плазмотрона по материалу (при давлении воздуха 3,6 атм) составила 7,64 кг\час, КПД по порошку 81,3%, КПД плазменной струи 54,4%. При увеличении давления воздуха выше 3,6 атм наблюдалась закупорка винтовых канавок второго завихрителя. Как видно из приведенных результатов, использование плазмотрона предлагаемой конструкции позволяет увеличить его производительность по напыляемому порошку почти на 40% при повышении КПД по порошку более чем на 10%.The maximum performance of the plasma torch for the material (at an air pressure of 3.6 atm) was 7.64 kg / h, the efficiency of the powder 81.3%, the efficiency of the plasma jet 54.4%. With increasing air pressure above 3.6 atm, blockage of the screw grooves of the second swirler was observed. As can be seen from the above results, the use of the plasma torch of the proposed design allows to increase its performance for the sprayed powder by almost 40% with an increase in the efficiency of the powder by more than 10%.

/56/ Источники, принятые во внимание:/ 56 / Sources taken into account:

1. В.В. Кудинов, Г.В. Бобров - Нанесение покрытий напылением. Теория, технология и оборудование. - М.: Металлургия, 1992 г.1. V.V. Kudinov, G.V. Beavers - Coating by spraying. Theory, technology and equipment. - M .: Metallurgy, 1992

2. В.И. Костиков, С.И. Педос, И.В. Нарамовский, В.П. Милов - Теория и технология покрытий. - М., МИСиС, 1991 г.2. V.I. Kostikov, S.I. Pedos, I.V. Naramovsky, V.P. Milov - Theory and technology of coatings. - M., MISiS, 1991

3. В.В. Кудинов - Плазменные покрытия. - М.: Наука, 1977 г.3. V.V. Kudinov - Plasma coatings. - M .: Science, 1977

4. Патент РФ №2320102, Н05Н 1/42, С23С 4/00, В05В 7/22, оп. 20.03. 2008 г.4. RF patent №2320102, Н05Н 1/42, С23С 4/00, В05В 7/22, op. 20.03. 2008

5. Патент РФ на полезную модель №142250, Н05Н 1/42, оп. 20.06.2014.5. RF patent for useful model No. 142250, Н05Н 1/42, op. 06/20/2014.

Claims (1)

Плазмотрон для напыления, содержащий катодный и анодный узлы, разделенные изоляционной вставкой, систему подачи плазмообразующего газа в дуговой канал анода и два завихрителя, один из которых установлен в центральном канале штуцера-катододержателя воздухоохлаждаемого катода, а второй установлен на конце катода и его коническая поверхность, обращенная к торцу катода, имеет форму усеченного конуса с винтовыми канавками на боковой части для прохождения и закручивания воздушно-порошковой смеси, отличающийся тем, что второй завихритель выполнен в виде двойного конуса, при этом его вторая коническая поверхность, обращенная вершиной к первому завихрителю, имеет основание с диаметром D=D1-2h, где D1 - диаметр большого основания усеченной конической поверхности, a h - глубина винтовой канавки на основании D1.Plasma torch for spraying, containing cathode and anode assemblies, separated by an insulating insert, plasma gas supply system to the anode arc channel and two swirlers, one of which is installed in the central channel of the cathode holder air-cooled cathode, and the second is mounted on the end of the cathode and its conical surface, facing the end of the cathode, has the shape of a truncated cone with helical grooves on the side for passing and twisting the air-powder mixture, characterized in that the second swirler you filled in the form of a double cone, while its second conical surface, facing apex to the first swirler, has a base with a diameter of D = D1-2h, where D1 is the diameter of the large base of the truncated conical surface, and h is the depth of the helical groove on the base of D1.
RU2019110280U 2019-04-08 2019-04-08 PLASMOTRON FOR SPRAYING RU190126U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019110280U RU190126U1 (en) 2019-04-08 2019-04-08 PLASMOTRON FOR SPRAYING

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019110280U RU190126U1 (en) 2019-04-08 2019-04-08 PLASMOTRON FOR SPRAYING

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU190126U1 true RU190126U1 (en) 2019-06-20

Family

ID=66947973

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019110280U RU190126U1 (en) 2019-04-08 2019-04-08 PLASMOTRON FOR SPRAYING

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU190126U1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2320102C1 (en) * 2006-05-30 2008-03-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Восточно-Сибирский государственный технологический университет Spraying plasmatron
RU142250U1 (en) * 2014-02-24 2014-06-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие" Центр плазменного напыления" PLASMOTRON FOR SPRAYING
US20150152541A1 (en) * 2009-09-01 2015-06-04 General Electric Company Nozzle insert for thermal spray gun apparatus

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2320102C1 (en) * 2006-05-30 2008-03-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Восточно-Сибирский государственный технологический университет Spraying plasmatron
US20150152541A1 (en) * 2009-09-01 2015-06-04 General Electric Company Nozzle insert for thermal spray gun apparatus
RU142250U1 (en) * 2014-02-24 2014-06-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие" Центр плазменного напыления" PLASMOTRON FOR SPRAYING

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200331012A1 (en) Plasma transfer wire arc thermal spray system
US8389888B2 (en) Plasma torch with a lateral injector
EP0244774B1 (en) Improved plasma flame spray gun method and apparatus with adjustable ratio of radial and tangential plasma gas flow
US4841114A (en) High-velocity controlled-temperature plasma spray method and apparatus
US4916273A (en) High-velocity controlled-temperature plasma spray method
US3684911A (en) Plasma-jet generator for versatile applications
US5420391A (en) Plasma torch with axial injection of feedstock
US6372298B1 (en) High deposition rate thermal spray using plasma transferred wire arc
CN101954324B (en) Plasma spray gun used for low-pressure plasma spraying
RU2320102C1 (en) Spraying plasmatron
KR100486939B1 (en) Non-Transferred Type Plasma Torch With Step-Shaped Nozzle
JPS61119000A (en) Plasma arc torch
CN111570119A (en) Spiral wave plasma gun head
RU190126U1 (en) PLASMOTRON FOR SPRAYING
RU142250U1 (en) PLASMOTRON FOR SPRAYING
US7397013B2 (en) Plasma lineation electrode
RU2614533C1 (en) Electric-arc plasmatron
RU2092981C1 (en) Plasma generator for deposition of powder materials
RU2366122C1 (en) Plasmatron for application of coatings
RU204751U1 (en) PLASMOTRON FOR ADDITIVE GROWING
JPH0341822Y2 (en)
RU2361964C2 (en) Method of economy plasmatic ultrasonic spatter of high-density powder coatings and plasmatron for its implementation (versions)
RU2222121C2 (en) Electric-arc plasmatron
CN111621734B (en) Plasma spray gun
RU2575202C1 (en) Direct-current electric arc plasmatron for waste plasma-processing plants

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20200409