RU197878U1

RU197878U1 - Nozzle assembly of an electric arc metallizer for spraying wires and powders

Info

Publication number: RU197878U1
Application number: RU2020111227U
Authority: RU
Inventors: Сергей Николаевич Сарбучев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью «Термал-Спрей-Тек»
Priority date: 2020-03-18
Filing date: 2020-03-18
Publication date: 2020-06-03

Abstract

Полезная модель относится к конструкциям аппаратов для дуговой металлизации, в частности, к сопловому узлу электродугового металлизатора. Сопловой узел электродугового металлизатора, включающий корпус, внутри которого закреплены держатель сопла, сопло, цилиндрический канал, который размещен на оси сопла, сопловая насадка, токоведущие наконечники, содержащие каналы подачи проволоки, штуцеры подачи газа, при этом на оси цилиндрического канала расположены трубки, выполненные с возможностью подачи порошка. Технический результат заявляемой полезной модели заключается в расширении арсенала технических возможностей, что позволяет одновременно распылять металлические проволоки и порошки, при этом порошки могут быть как металлические, так и неметаллические, например, керамические. 1 фиг.The invention relates to the designs of apparatus for arc metallization, in particular, to the nozzle assembly of an electric arc metallizer. A nozzle assembly of an electric arc metallizer, including a housing inside which a nozzle holder, a nozzle, a cylindrical channel that is placed on the axis of the nozzle, a nozzle nozzle, current-carrying tips containing wire feed channels, gas supply fittings are fixed, and tubes made on the axis of the cylindrical channel are made with the ability to supply powder. The technical result of the claimed utility model is to expand the arsenal of technical capabilities, which allows you to simultaneously spray metal wires and powders, while the powders can be either metallic or non-metallic, for example, ceramic. 1 of FIG.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Полезная модель относится к конструкциям аппаратов для дуговой металлизации, в частности, к сопловому узлу электродугового металлизатора.The invention relates to the designs of apparatus for arc metallization, in particular, to the nozzle assembly of an electric arc metallizer.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Известно, что электродуговые металлизаторы используются для нанесения защитных покрытий на детали машин и механизмов. Покрытия наносятся распылением газом, например, воздухом, двух проволок сходящихся под определенным углом друг к другу и плавящихся электрической дугой. Расплавленный металл в виде мелких частичек струей газа направляется на покрываемую поверхность, где из этих частичек формируется покрытие. Плавление проволок и формирование струи газа с напыляемыми частицами происходит в сопловом узле металлизатора. Высокая скорость струи газа и расплавленных частиц металла достигается высоким давлением и расходом газа, поступающими в сопло металлизатора. Процесс формирования струи газа и расплавленных частиц металла состоит из срыва и распыления (диспергации) расплавленных частиц металла газовой струей с концов плавящихся проволок и последующим ускорении частиц металла в направлении напыляемой поверхности.It is known that electric arc metallizers are used for applying protective coatings to machine parts and mechanisms. Coatings are applied by spraying with gas, for example, air, two wires converging at a certain angle to each other and melting with an electric arc. The molten metal in the form of small particles is directed by a gas stream onto the surface to be coated, where a coating is formed from these particles. The melting of the wires and the formation of a gas jet with sprayed particles occurs in the nozzle assembly of the metallizer. The high speed of the gas stream and molten metal particles is achieved by high pressure and gas flow entering the metallizer nozzle. The process of forming a gas jet and molten metal particles consists of tearing and spraying (dispersing) the molten metal particles with a gas jet from the ends of the melting wires and then accelerating the metal particles in the direction of the sprayed surface.

В уровне техники известно устройство для дуговой металлизации (RU 2186632, 10.08.2002) Д1, которое содержит сопловой узел металлизатора с двумя коническими соплами и центральным дополнительным соплом малого диаметра. Эти сопла формируют три газовых потока. Поток газа из центрального дополнительного сопла малого диаметра непосредственно воздействует на зону электрической дуги распыляющей проволоки. Угол конуса внутреннего сопла, также как и внешнего, равен углу схождения проволок. Внутреннее и внешнее конические сопла имеют общую газовую полость, откуда газ поступает в эти сопла. Таким образом, расходы и скорости газа через эти сопла взаимозависимы. Проходное сечение внутреннего сопла значительно больше щелевого проходного сечения внешнего сопла более, чем в 20 раз. Такое соотношение определяет основной расход газа через внутреннее коническое сопло и слабый незначительный для обжима поток газа через внешнее сопло. Недостатком представленного в Д1 решения является то, что такая конструкция соплового узла металлизатора позволяет распылять металлические сплавы, которые сделаны из проволоки и как следствие невозможности использования других типов материалов, применяемых для нанесения защитных покрытий на детали машин и механизмов.The prior art device for arc metallization (RU 2186632, 08/10/2002) D1, which contains a nozzle assembly of the metallizer with two conical nozzles and a central additional nozzle of small diameter. These nozzles form three gas streams. The gas flow from the central additional nozzle of small diameter directly affects the area of the electric arc of the spray wire. The cone angle of the inner nozzle, as well as the outer, is equal to the angle of convergence of the wires. The inner and outer conical nozzles have a common gas cavity, from where gas enters these nozzles. Thus, the flow rates and gas velocities through these nozzles are interdependent. The cross section of the inner nozzle is much larger than the slotted cross section of the outer nozzle by more than 20 times. This ratio determines the main gas flow rate through the inner conical nozzle and the weak gas flow through the external nozzle, which is insignificant for crimping. The disadvantage of the solution presented in D1 is that such a design of the nozzle assembly of the metallizer makes it possible to spray metal alloys that are made of wire and as a result of the impossibility of using other types of materials used for applying protective coatings to machine parts and mechanisms.

Источник информации Д1 выбран заявителем в качестве наиболее близкого аналога к заявленной полезной модели.The source of information D1 is selected by the applicant as the closest analogue to the claimed utility model.

РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИDISCLOSURE OF A USEFUL MODEL

Задачей настоящей полезной модели является устранение вышеперечисленных недостатков предшествующего уровня техники.The objective of this utility model is to eliminate the above disadvantages of the prior art.

Технический результат заявляемой полезной модели заключается в расширении арсенала технических возможностей, что позволяет одновременно распылять металлические проволоки и порошки, при этом порошки могут быть как металлические так и неметаллические, например, керамические.The technical result of the claimed utility model is to expand the arsenal of technical capabilities, which allows you to simultaneously spray metal wires and powders, while the powders can be either metallic or non-metallic, for example, ceramic.

Указанный технический результат, заявленной полезной модели достигается благодаря тому, что сопловой узел электродугового металлизатора, включающий корпус, внутри которого закреплены держатель сопла, сопло, цилиндрический канал, который размещен на оси сопла, сопловая насадка, токоведущие наконечники, содержащие каналы подачи проволоки, штуцеры подачи газа, при этом на оси цилиндрического канала расположены трубки, выполненные с возможностью подачи порошка.The specified technical result of the claimed utility model is achieved due to the fact that the nozzle assembly of the electric arc metallizer, including a housing inside which a nozzle holder, a nozzle, a cylindrical channel, which is placed on the axis of the nozzle, a nozzle nozzle, current-carrying tips containing wire feed channels, supply fittings are fixed gas, while on the axis of the cylindrical channel are tubes configured to supply powder.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

На фигуре 1 представлен общий вид соплового узла высокоскоростного электродугового металлизатора (вид в продольном разрезе).The figure 1 presents a General view of the nozzle assembly of a high-speed electric arc metallizer (view in longitudinal section).

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИIMPLEMENTATION OF A USEFUL MODEL

На фиг.1 представлен сопловой узел электродугового металлизатора включающий корпус, внутри которого закреплены держатель сопла 1, сопло 2, цилиндрический канал 3, который размещен на оси сопла 2, сопловая насадка 4, токоведущие наконечники 5, содержащие каналы подачи проволоки 6, штуцеры 7 подачи газа. Наружная стенка сопловой насадки 4 и внутренняя стена сопла 2 образуют щелевой канал 8. Сопловая насадка 4 выполнена в виде усеченного конуса и щелевой канал 8 имеет форму усеченного конуса, угол β конуса которого составляет 48-55 градусов.Figure 1 shows the nozzle assembly of an electric arc metallizer including a housing, inside of which a nozzle holder 1, a nozzle 2, a cylindrical channel 3, which is placed on the axis of the nozzle 2, a nozzle nozzle 4, current-carrying tips 5, containing wire feed channels 6, and supply nozzles 7 are fixed gas. The outer wall of the nozzle nozzle 4 and the inner wall of the nozzle 2 form a slot channel 8. The nozzle nozzle 4 is made in the form of a truncated cone and the slot channel 8 has the shape of a truncated cone, the cone angle β of which is 48-55 degrees.

Между цилиндрическим каналом 3 и токоведущими наконечниками 5 расположен изолятор 9. Внутренний диаметр R сопла 2 составляет 11-20 мм. Цилиндрический канал 3 имеет диаметр 5-8 мм. Внутренняя полость сопловой насадки 4 имеет коническую форму, внутри которой размещены токоведущие наконечники 5. По токопроводящим наконечникам 5 подается проволока, которая плавится электрической дугой и далее распыляется потоком газа, подающимся через цилиндрический канал 3. В сопловой насадке 4 нет отдельного канала подачи газа, газ подается в сопловую насадку 4 только из цилиндрического канала 3. Поток газа из цилиндрического канала 3 сначала выходит в конусную полость сопловой насадки 4 и принимает форму выходного отверстия этой насадки, а только потом уже воздействует на зону электрической дуги, распыляющую проволоки. Щелевой канал 8, где проходит обжимающий поток газа, который подается через штуцеры 7. Угол конуса β щелевого канала 8 больше угла схождения проволок и составляет 48-55 градусов, тем самым обеспечивается ускорение и обжатие уже сформированного потока за геометрической точкой схода осей распыляемых проволок. Увеличение угла более 55 градусов уменьшает обжимающую силу потока, что приводит к резкому снижению почти в квадратичной зависимости коэффициента использования распыляемого материала, а точка пересечения с центральной осью соплового узла находится за точкой схождения проволок на расстоянии 10-15 мм. Угол схождения α токопроводящих наконечников 5 составляет 26-32 градусов, так как в этом диапазоне градуса схождения проволок находится зона устойчивого горения распыляющей электрической дуги.An insulator 9 is located between the cylindrical channel 3 and the current-carrying tips 5. The inner diameter R of the nozzle 2 is 11-20 mm. The cylindrical channel 3 has a diameter of 5-8 mm. The internal cavity of the nozzle nozzle 4 has a conical shape, inside of which conductive tips are placed 5. A wire is fed through the conductive tips 5, which is melted by an electric arc and then sprayed by a gas stream supplied through a cylindrical channel 3. There is no separate gas supply channel in the nozzle 4 it is fed into the nozzle nozzle 4 only from the cylindrical channel 3. The gas flow from the cylindrical channel 3 first enters the conical cavity of the nozzle nozzle 4 and takes the form of the outlet of this nozzle, and only then acts on the arc zone spraying the wires. The slotted channel 8, where a compressing gas stream passes through the fittings 7. The cone angle β of the slotted channel 8 is greater than the convergence angle of the wires and is 48-55 degrees, thereby accelerating and compressing the already formed stream behind the geometric vanishing point of the axes of the sprayed wires. An increase in the angle of more than 55 degrees reduces the compressive force of the flow, which leads to a sharp decrease in the almost quadratic dependence of the utilization rate of the sprayed material, and the point of intersection with the central axis of the nozzle assembly is 10-15 mm beyond the point of convergence of the wires. The convergence angle α of the conductive tips 5 is 26-32 degrees, since in this range of the degree of convergence of the wires there is a zone of stable combustion of the spraying electric arc.

Таким образом, формируются два газовых потока: распыляющий из сопловой насадки 4, проходящий через отверстие 10 и обжимающий из щелевого канала 8.Thus, two gas flows are formed: spraying from the nozzle nozzle 4, passing through the hole 10 and compressing from the slotted channel 8.

Поток газа, проходящий через отверстие 10 и поток газа из щелевого канала 8 не имеют взаимовлияния по расходу и давлению, так как не имеют в сопле общей газовой полости. Давление поступающего газа для распыления и обжима составляет 6-12 бар, что обеспечивает высокоскоростное течение газовых потоков.The gas stream passing through the hole 10 and the gas stream from the slotted channel 8 do not have a mutual influence on the flow rate and pressure, since they do not have a common gas cavity in the nozzle. The pressure of the incoming gas for spraying and crimping is 6-12 bar, which provides a high-speed flow of gas flows.

Для совместного распыления проволок и порошков используются трубки 11 расположенные по оси цилиндрического канала 3 (количество трубок 11 от 2-х до 4-х штук). По трубкам 11 транспортирующим газом подается порошок. Порошок инжектируется в поток распыляющего газа, нагревается и ускоряется совместно с частицами распыленного металла проволок. Так как сопловой узел создает высокоскоростной обжатый поток, то температуры потока и времени пребывания в потоке частиц порошка достаточно для их плавления и ускорения. Совместное распыление проволок и порошков позволяет создавать гетерогенные структуры покрытий, например, керметы.For joint spraying of wires and powders, tubes 11 are used located along the axis of the cylindrical channel 3 (the number of tubes 11 is from 2 to 4 pieces). Powder is supplied through the tubes 11 by transporting gas. The powder is injected into the spray gas stream, heated and accelerated together with the atomized metal particles of the wires. Since the nozzle assembly creates a high-speed compressed stream, the temperature of the stream and the residence time of the powder particles in the stream are sufficient for their melting and acceleration. Co-spraying wires and powders allows you to create heterogeneous coating structures, such as cermets.

Распыление производится газами: воздух, азот, аргон, гелий, углекислый газ и их смесями.Spraying is performed with gases: air, nitrogen, argon, helium, carbon dioxide and their mixtures.

Claims

Nozzle assembly of an electric arc metallizer, including a housing inside which a nozzle holder, a nozzle, a cylindrical channel that is placed on the axis of the nozzle, a nozzle nozzle, current-carrying tips containing wire feed channels, gas supply fittings, characterized in that the tubes are located on the axis of the cylindrical channel, are fixed made with the possibility of supplying powder.