RU2329104C2 - Method for detonating application of coatings and apparatus for implementing thereof - Google Patents

Method for detonating application of coatings and apparatus for implementing thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2329104C2
RU2329104C2 RU2006132224/12A RU2006132224A RU2329104C2 RU 2329104 C2 RU2329104 C2 RU 2329104C2 RU 2006132224/12 A RU2006132224/12 A RU 2006132224/12A RU 2006132224 A RU2006132224 A RU 2006132224A RU 2329104 C2 RU2329104 C2 RU 2329104C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
barrel
gas
working gas
mixture
detonation
Prior art date
Application number
RU2006132224/12A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006132224A (en
Inventor
ницкий Владимир Юрьевич Уль (RU)
Владимир Юрьевич Ульяницкий
Александр Александрович Штерцер (RU)
Александр Александрович Штерцер
Сергей Борисович Злобин (RU)
Сергей Борисович Злобин
кин Андрей Леонидович Кир (RU)
Андрей Леонидович Кирякин
Original Assignee
ИНСТИТУТ ГИДРОДИНАМИКИ им. М.А. Лаврентьева СО РАН (ИГиЛ СО РАН)
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 ИНСТИТУТ ГИДРОДИНАМИКИ им. М.А. Лаврентьева СО РАН (ИГиЛ СО РАН) filed Critical ИНСТИТУТ ГИДРОДИНАМИКИ им. М.А. Лаврентьева СО РАН (ИГиЛ СО РАН)
Priority to RU2006132224/12A priority Critical patent/RU2329104C2/en
Publication of RU2006132224A publication Critical patent/RU2006132224A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2329104C2 publication Critical patent/RU2329104C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: blasting.
SUBSTANCE: problem that the claimed inventions are aimed to solve is extending the technological capabilities of detonation spraying. The essence of this method consists in injecting a predetermined volume of incombustible working gas into a barrel before filling thereof with a detonable gas mixture. Prior to igniting the mixture a zone filled with said detonable gas mixture is created at the closed end of the barrel and a zone filled with said incombustible working gas is created at the open end, powder is supplied to the incombustible working gas zone and the particles are accelerated by a shockwave being transmitted through the inflammable working gas. The claimed device is fitted with an additional valve intended for injecting the incombustible working gas into the barrel and disposed at the closed end of the barrel. This method for application of coatings is essentially a shock wave method, whereby powder particles are accelerated by a shockwave excited in the incombustible working gas by expanding detonation products of the detonable gas mixture.
EFFECT: extending capabilities of the detonation spraying method.
4 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к детонационному напылению и может быть использовано для нанесения порошковых покрытий различного назначения на детали из различных материалов.The invention relates to detonation spraying and can be used for applying powder coatings for various purposes on parts of various materials.

Известны способы детонационного нанесения покрытий (см., например, патент США №2714563 (1955 г.) [1], патент США №2972550 (1958 г.) [2], Шестерненков В.И. Детонационное нанесение покрытий. // Порошковая металлургия, 1968, №1, с.37-47 [3], В.Теллер, Э.Шварц. Детонационный способ нанесения покрытий. // Получение покрытий высокотемпературным распылением. Сб. статей. Под ред. Л.К.Дружинина, В.В.Кудинова. М.: Атомиздат, 1973, с.133-139 [4], патент США №5985373 (1999 г.) [5]). Детонационное напыление позволяет наносить покрытия из металлов, жаростойких сплавов и керамики на подложки из самых различных материалов: металлов, сплавов, керамики, стекла, пластмасс и т.д. Для известных способов детонационного напыления общим является то, что процесс осуществляют с помощью детонационных установок (пушек) и покрытия наносят в режиме непрерывно повторяющихся циклов (выстрелов) с длительностью каждого цикла в доли секунды. Однако известные способы не позволяют наносить качественные покрытия из материалов, разлагающихся, испаряющихся или изменяющих структуру при повышенных температурах, так как частицы порошка при напылении подвергаются нагреву под воздействием высокотемпературных продуктов детонации, поскольку они разгоняются потоком этих продуктов.Known methods of detonation coating (see, for example, US patent No. 2714563 (1955) [1], US patent No. 2972550 (1958) [2], Shesternenkov VI Detonation coating. // Powder metallurgy , 1968, No. 1, pp. 37-47 [3], V. Teller, E. Schwartz. The detonation method of coating. // Production of coatings by high-temperature spraying. Collection of articles. Edited by L.K. Druzhinin, V. V. Kudinova. M.: Atomizdat, 1973, p.133-139 [4], US patent No. 5985373 (1999) [5]). Detonation spraying allows the coating of metals, heat-resistant alloys and ceramics on substrates of a wide variety of materials: metals, alloys, ceramics, glass, plastics, etc. For known methods of detonation spraying, it is common that the process is carried out using detonation units (guns) and the coatings are applied in the mode of continuously repeating cycles (shots) with a duration of each cycle of a fraction of a second. However, the known methods do not allow to apply high-quality coatings from materials that decompose, evaporate or change structure at elevated temperatures, since powder particles are heated by spraying under the influence of high-temperature detonation products, since they are accelerated by the flow of these products.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ детонационного нанесения покрытий (см. «Детонационное напыление покрытий», А.И.Зверев, С.Ю.Шаривкер, Е.А.Астахов. - Л.: Судостроение, 1979, [6], стр.165, выбранный в качестве прототипа).Closest to the proposed method is a method of detonation coating (see. "Detonation spraying of coatings", A. I. Zverev, S. Yu. Sharivker, E. A. Astakhov. - L .: Sudostroenie, 1979, [6], pp. .165 selected as a prototype).

Согласно прототипу покрытие наносят в циклическом режиме, причем каждый цикл включает в себя следующие основные операции: заполнение камеры смешивания и ствола детонирующей газовой смесью, введение в ствол порции напыляемого порошка, поджигание смеси (у закрытого конца ствола), формирование покрытия и продувка ствола азотом. Все операции в пределах цикла синхронизированы. Основными технологическими параметрами процесса являются: состав горючего газа, его расход, частота выстрелов, расход порошка, способ и место его подачи в ствол, размер частиц. Покрытие, как правило, многослойное. Первыми выстрелами наносят первый слой, который ложится непосредственно на обрабатываемую деталь (подложку), затем наносят следующие слои, которые ложатся друг на друга.According to the prototype, the coating is applied in a cyclic mode, and each cycle includes the following basic operations: filling the mixing chamber and the barrel with a detonating gas mixture, introducing a portion of the sprayed powder into the barrel, igniting the mixture (at the closed end of the barrel), forming the coating and blowing the barrel with nitrogen. All operations within the cycle are synchronized. The main technological parameters of the process are: the composition of the combustible gas, its flow rate, the frequency of shots, the flow rate of the powder, the method and place of its supply to the barrel, particle size. The coating is usually multi-layer. The first shots cause the first layer, which lies directly on the workpiece (substrate), then the following layers are applied, which lie on top of each other.

Недостатком известного способа являются его недостаточные технологические возможности. Поскольку разгон частиц происходит в детонационной волне потоком высокотемпературных и высокоскоростных продуктов детонации, частицы порошка подвергаются сильному нагреву, а также могут вступать в реакцию с окружающими газами ([6], стр.61). Это связано с тем, что порошок рекомендуется вносить в участок между срезом ствола и точкой поджигания смеси там, где распространяется стабильная детонационная волна ([7], стр.111). Для ряда материалов, в частности для тугоплавких соединений, нагрев полезен и в сочетании с характерной для детонационного напыления высокой скоростью частиц дает возможность наносить прочные малопористые покрытия. Существуют, однако, материалы, для которых контакт с высокотемпературными продуктами детонации может привести к нежелательному изменению их химического состава, микроструктуры и свойств, а также, как в случае нанесения полимерных покрытий, и к их разложению. Это ограничивает возможности известного способа детонационного напыления.The disadvantage of this method is its lack of technological capabilities. Since particles are accelerated in a detonation wave by a stream of high-temperature and high-speed detonation products, the powder particles undergo strong heating and can also react with surrounding gases ([6], p. 61). This is due to the fact that it is recommended to bring the powder into the area between the trunk cut and the point of mixture ignition where a stable detonation wave propagates ([7], p. 111). For a number of materials, in particular for refractory compounds, heating is useful and, in combination with the high particle velocity characteristic of detonation spraying, makes it possible to apply durable low-porous coatings. However, there are materials for which contact with high-temperature detonation products can lead to an undesirable change in their chemical composition, microstructure and properties, as well as in the case of polymer coatings, and their decomposition. This limits the possibilities of the known method of detonation spraying.

Известны устройства для детонационного нанесения покрытий [1, 5, 7], имеющие открытый с одного конца ствол, блок подачи газов, блок подачи напыляемого порошка и блок инициирования взрыва с воспламенителем (свеча) ([7], стр.11). Блок подачи газов в этих устройствах рассчитан на подачу в ствол детонирующей смеси и продувочного газа. Продувочный газ используется для вытеснения из ствола оставшихся продуктов детонации, с тем чтобы подготовить устройство (пушку) к следующему выстрелу. Обычно для продувки используют относительно дешевый азот, иногда даже воздух. Однако подача еще какого-либо негорючего газа в ствол, кроме продувочного, в конструкциях не предусмотрена, что ограничивает возможность управления разгоном и нагревом частиц порошка не только за счет варьирования состава и объема детонирующей смеси, но и за счет заполнения части ствола каким-либо другим, кроме продувочного, негорючим газом.Known devices for detonation coating [1, 5, 7] having a barrel open at one end, a gas supply unit, a spray powder supply unit and an explosion initiation unit with an igniter (candle) ([7], p. 11). The gas supply unit in these devices is designed to supply detonating mixture and purge gas to the barrel. The purge gas is used to displace the remaining detonation products from the barrel in order to prepare the device (gun) for the next shot. Usually, relatively cheap nitrogen, sometimes even air, is used for purging. However, the supply of some non-combustible gas to the barrel, except for the purge, is not provided in the designs, which limits the ability to control acceleration and heating of powder particles not only by varying the composition and volume of the detonating mixture, but also by filling part of the barrel with some other except purge, non-flammable gas.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство, известное из [6], выбранное в качестве прототипа.Closest to the proposed device is a device known from [6], selected as a prototype.

Известное устройство содержит открытый с одного конца ствол, поджигатель детонирующей газовой смеси, клапаны подачи в ствол горючего газа, окислителя и продувочного газа, устройство ввода порошка в ствол.The known device comprises a barrel open at one end, an igniter of the detonating gas mixture, valves for supplying combustible gas, an oxidizing agent and purge gas to the barrel, and a device for introducing powder into the barrel.

Однако в известном устройстве отсутствует возможность заполнять ствол еще каким-либо негорючим (кроме продувочного) газом, что существенно сужает его технологические возможности, поскольку процесс разгона и разогрева частиц в стволе зависит не только от состава и объема детонирующей смеси, но и от типа газа, перед выстрелом заполняющего часть ствола между его открытым концом и объемом, заполненным детонирующей смесью.However, in the known device it is not possible to fill the barrel with some other non-combustible (except purge) gas, which significantly narrows its technological capabilities, since the process of accelerating and heating particles in the barrel depends not only on the composition and volume of the detonating mixture, but also on the type of gas, before firing, a part of the barrel is filled between its open end and the volume filled with the detonating mixture.

Таким образом, недостатками известного способа и устройства являются недостаточные технологические возможности.Thus, the disadvantages of the known method and device are insufficient technological capabilities.

Задачей, на решение которой направлены заявляемые изобретения, является расширение технологических возможностей детонационного напыления.The task to which the claimed invention is directed is to expand the technological capabilities of detonation spraying.

Для решения поставленной задачи сущность заявляемого способа состоит в том, что в отличие от известного способа детонационного нанесения покрытий, состоящего из непрерывной последовательности циклов, каждый из которых включает в себя заполнение ствола детонирующей газовой смесью, введение в ствол порции напыляемого порошка, поджигание смеси у закрытого конца ствола, формирование покрытия и очистка ствола продувочным газом, согласно изобретению перед заполнением ствола детонирующей газовой смесью в него впускают заданный объем негорючего рабочего газа, так что перед поджиганием смеси у закрытого конца ствола создают зону, заполненную детонирующей газовой смесью, у открытого конца - зону, заполненную негорючим рабочим газом, а порошок подают в зону негорючего рабочего газа и частицы разгоняют проходящей по негорючему рабочему газу ударной волной.To solve the problem, the essence of the proposed method is that, in contrast to the known method of detonation coating, consisting of a continuous sequence of cycles, each of which includes filling the barrel with a detonating gas mixture, introducing a portion of the sprayed powder into the barrel, setting the mixture on fire in a closed the end of the barrel, forming a coating and cleaning the barrel with purge gas, according to the invention, before filling the barrel with a detonating gas mixture, a predetermined volume of working gas, so that before igniting the mixture at the closed end of the barrel, a zone filled with a detonating gas mixture is created, at the open end, a zone filled with a non-combustible working gas, and the powder is fed into the zone of non-combustible working gas and the particles are dispersed by a shock wave passing through the non-combustible working gas .

При этом в качестве негорючего рабочего газа используют более тяжелый, чем азот или воздух, газ, такой как аргон, двуокись углерода, криптон или ксенон, или более легкий газ, как неон или гелий.In this case, a gas, such as argon, carbon dioxide, krypton or xenon, or a lighter gas, like neon or helium, is used as a non-combustible working gas.

Кроме того, в отдельных случаях и в качестве негорючего рабочего газа, и в качестве продувочного газа может быть использован азот или воздух.In addition, in some cases, nitrogen or air can be used as a non-combustible working gas and as a purge gas.

Также для решения поставленной задачи сущность заявляемого устройства состоит в том, что в отличие от известного устройства, содержащего открытый с одного конца ствол, поджигатель детонирующей газовой смеси, клапаны подачи в ствол горючего газа, окислителя и продувочного газа, механизм ввода порошка в ствол, согласно изобретению устройство снабжено дополнительным клапаном подачи в ствол негорючего рабочего газа, расположенным у закрытого конца ствола.Also, to solve the problem, the essence of the claimed device consists in that, in contrast to the known device containing a barrel open at one end, an igniter of a detonating gas mixture, valves for supplying combustible gas, an oxidizing agent and a purge gas to the barrel, the mechanism for introducing powder into the barrel, according to According to the invention, the device is equipped with an additional non-combustible working gas supply valve located at the closed end of the barrel.

Именно заявляемые конструктивные отличия - признаки устройства для детонационного нанесения покрытий позволяют реализовать заявляемый способ детонационного нанесения покрытий, тем самым обеспечивая достижение поставленной задачи, что позволяет сделать вывод о том, что заявляемые изобретения связаны между собой единым изобретательским замыслом.It is the claimed design differences - the characteristics of the device for detonation coating allows you to implement the inventive method of detonation coating, thereby ensuring the achievement of the task, which allows us to conclude that the claimed invention are connected by a single inventive concept.

Технический результат, который может быть получен в результате использования изобретения, заключается в расширении технологических возможностей детонационного напыления, что позволит наносить качественные покрытия из материалов, разлагающихся, испаряющихся или изменяющих структуру при повышенных температурах.The technical result that can be obtained as a result of using the invention is to expand the technological capabilities of detonation spraying, which will make it possible to apply high-quality coatings from materials that decompose, evaporate or change structure at elevated temperatures.

При нанесении покрытия в каждом выстреле ствол детонационной установки заполняют таким образом, что у закрытого конца ствола находится зона с детонирующей газовой смесью, а у открытого конца - зона со специально подобранным негорючим рабочим газом. Порцию порошка вводят в ствол в зоне негорючего рабочего газа и производят зажигание детонирующей газовой смеси у закрытого конца ствола. Детонационная волна распространяется вдоль ствола и, достигнув зоны с рабочим газом, переходит в ударную волну, которая, распространяясь к открытому концу ствола, разгоняет частицы, поток которых направляется на деталь. После выстрела ствол очищается продувочным газом. Необходимая температура и скорость частиц достигается выбором детонирующей газовой смеси и ее объема, негорючего рабочего газа и его объема, а также местом подачи порошка в ствол (глубиной загрузки). В результате разгон частиц производится ударной волной, проходящей по рабочему газу, и они не взаимодействуют с высокотемпературными и химически активными продуктами детонации. В качестве продувочного газа используют азот или воздух. В качестве негорючего рабочего газа может использоваться как продувочный газ, так и другие газы, отличающиеся от воздуха и азота плотностью и скоростью звука, такие как аргон, двуокись углерода, криптон, ксенон, неон и гелий.When coating in each shot, the detonation installation barrel is filled in such a way that at the closed end of the barrel there is a zone with a detonating gas mixture, and at the open end there is a zone with specially selected non-combustible working gas. A portion of the powder is introduced into the barrel in the zone of non-combustible working gas and the detonating gas mixture is ignited at the closed end of the barrel. The detonation wave propagates along the barrel and, having reached the zone with the working gas, passes into a shock wave, which, propagating to the open end of the barrel, accelerates particles whose flow is directed to the part. After the shot, the barrel is cleaned with purge gas. The required temperature and particle velocity is achieved by choosing the detonating gas mixture and its volume, non-combustible working gas and its volume, as well as the place of powder supply to the barrel (loading depth). As a result, particles are accelerated by a shock wave passing through the working gas, and they do not interact with high-temperature and chemically active detonation products. Nitrogen or air is used as purge gas. As a non-combustible working gas, both purge gas and other gases that differ in density and speed of sound from air and nitrogen, such as argon, carbon dioxide, krypton, xenon, neon and helium, can be used.

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображены последовательные стадии цикла нанесения покрытия.The invention is illustrated by drawings, which depict successive stages of the coating cycle.

На фиг.1 изображена стадия заполнения ствола негорючим рабочим газом, на фиг.2 изображена стадия подачи в ствол детонирующей смеси и введения порции порошка, на фиг.3 изображена стадия воспламенения детонирующей смеси и распространения по ней детонационной волны, на фиг.4 изображена стадия распространения ударной волны по негорючей рабочей смеси и разгон частиц порошка ударной волной, на фиг.5 изображена стадия формирования покрытия и очистки ствола продувочным газом.Figure 1 shows the stage of filling the barrel with a non-combustible working gas, figure 2 shows the stage of supplying the detonating mixture to the barrel and introducing a portion of the powder, figure 3 shows the stage of ignition of the detonating mixture and the propagation of the detonation wave through it, figure 4 shows the stage shock wave propagation through a non-combustible working mixture and acceleration of powder particles by a shock wave; Fig. 5 shows the stage of coating formation and barrel cleaning with purge gas.

Цифрами на чертежах обозначены: 1 - ствол детонационной пушки, 2 - порошковый дозатор, 3 - напыляемый порошок в дозаторе, 4 - обрабатываемая деталь (подложка), 5 - объем ствола, занятый продувочным газом, 6 - граница раздела между продувочным и негорючим рабочим газом, 7 - объем ствола, занятый негорючим рабочим газом, 8 - клапан подачи в ствол детонирующей смеси, 9 - клапан подачи в ствол негорючего рабочего газа, 10 - клапан подачи в ствол продувочного газа, 11 - свеча зажигания, 12 - объем ствола, занятый детонирующей газовой смесью, 13 - граница раздела между детонирующей газовой смесью и рабочим газом, 14 - фронт детонационной волны, 15 - фронт ударной волны в рабочем газе, 16 - порция порошка, разгоняемая ударной волной, 17 - фронт волны, распространяющейся по продуктам детонации в сторону закрытого конца ствола, 18 - покрытие, сформировавшееся на подложке, 19 - граница раздела между продувочным газом и продуктами детонации.The numbers in the drawings indicate: 1 - barrel of the detonation gun, 2 - powder batcher, 3 - sprayed powder in the batcher, 4 - workpiece (substrate), 5 - barrel volume occupied by purge gas, 6 - interface between the purge and non-combustible working gas , 7 - the volume of the barrel occupied by non-combustible working gas, 8 - the valve for supplying the detonating mixture to the barrel, 9 - the valve for supplying the barrel of non-combustible working gas, 10 - the valve for supplying the purge gas to the barrel, 11 - the spark plug, 12 - the volume of the barrel occupied detonating gas mixture, 13 - interface between detonating gas mixture and working gas, 14 — front of the detonation wave, 15 — front of the shock wave in the working gas, 16 — portion of the powder dispersed by the shock wave, 17 — front of the wave propagating through the detonation products toward the closed end of the barrel, 18 — coating, formed on the substrate, 19 is the interface between the purge gas and the detonation products.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом.The inventive method is as follows.

В каждом цикле процесса нанесения покрытия, называемом выстрелом, вначале производится заполнение ствола 1 негорючим рабочим газом через клапан 9, так что рабочий газ заполняет объем ствола 7, вытесняя оставшийся там после очистки ствола продувочный газ 5, и граница между этими газами 6 движется в сторону среза ствола (фиг.1). Клапаны 8 и 10 подачи детонирующей смеси и продувочного газа при этом закрыты. Затем ствол 1 заполняется детонирующей газовой смесью через клапан 8, так что по окончании заполнения у закрытого конца находится зона детонирующей газовой смеси 12, а у открытого конца - зона рабочего газа 7 с границей 13 между ними (фиг.2). Клапаны 9 и 10 подачи рабочего и продувочного газов при этом закрыты. Затем во время или после подачи детонирующей газовой смеси в ствол 1 в зону рабочего газа 7 вводится порция порошка 3 из дозатора 2 (фиг.2). На следующей стадии производится инициирование детонации у закрытого конца ствола свечой зажигания 11 (фиг.3). Фронт детонации 14 движется по объему детонирующей газовой смеси 12 и после достижения границы раздела 13 распадается на отраженную волну 17, движущуюся по продуктам детонации в сторону закрытого конца ствола, и ударную волну 15, движущуюся по негорючему газу в сторону открытого конца ствола и вовлекающую в движение порошок 16 в направлении подложки 4 (фиг.4). В результате столкновения частиц порошка с подложкой формируется покрытие 18 (фиг.5). Далее производится очистка ствола продувочным газом, подаваемым через клапан 10. Клапаны 8 и 9 подачи в ствол детонирующей газовой смеси и рабочего газа при этом закрыты. Место подачи порошка в ствол, а также соотношение объемов детонирующей газовой смеси 12 и рабочего газа 7 в стволе перед зажиганием смеси задается таким образом, чтобы частицы порошка не попали в продукты детонации. То есть, чтобы их не догнала граница раздела 13 (фиг.4). Негорючий рабочий газ 7 подбирается для каждого конкретного случая так, чтобы обеспечить необходимую для нанесения покрытия скорость и температуру частиц. Для управления разгоном частиц в качестве негорючего рабочего газа можно применять как более тяжелые, чем азот и воздух, газы, например аргон, двуокись углерода, криптон или ксенон, плотность которых соответственно в 1,38, 1,53, 2,89 и 4,53 раза больше плотности воздуха, так и более легкие, например неон и гелий, плотность которых соответственно в 1,44 и 7,24 раза меньше плотности воздуха. Применять эти газы для продувки нецелесообразно вследствие их высокой стоимости. В некоторых случаях, например при напылении мелких частиц алюминия или гранул фторопласта, в качестве рабочего газа можно применять продувочный газ, т.е. азот или воздух.In each cycle of the coating process, called a shot, the barrel 1 is first filled with non-combustible working gas through valve 9, so that the working gas fills the volume of the barrel 7, displacing the purge gas 5 left there after cleaning the barrel, and the boundary between these gases 6 moves to the side trunk cut (figure 1). The valves 8 and 10 for supplying the detonating mixture and purge gas are closed. Then the barrel 1 is filled with the detonating gas mixture through the valve 8, so that upon completion of filling at the closed end is the zone of the detonating gas mixture 12, and at the open end is the zone of the working gas 7 with a border 13 between them (figure 2). Valves 9 and 10 for supplying working and purge gases are closed. Then, during or after the supply of the detonating gas mixture into the barrel 1, a portion of the powder 3 from the dispenser 2 is introduced into the working gas zone 7 (Fig. 2). At the next stage, detonation is initiated at the closed end of the barrel with the spark plug 11 (Fig. 3). The detonation front 14 moves along the volume of the detonating gas mixture 12 and, after reaching the interface 13, it splits into a reflected wave 17 moving along the detonation products toward the closed end of the barrel, and a shock wave 15 moving along the non-combustible gas toward the open end of the barrel and involving in motion powder 16 in the direction of the substrate 4 (figure 4). As a result of the collision of the powder particles with the substrate, a coating 18 is formed (Fig. 5). Next, the barrel is cleaned with purge gas supplied through valve 10. Valves 8 and 9 for supplying the detonating gas mixture and the working gas to the barrel are closed. The place of supply of the powder into the barrel, as well as the ratio of the volumes of the detonating gas mixture 12 and the working gas 7 in the barrel before igniting the mixture, is set so that the powder particles do not enter the detonation products. That is, so that they are not caught up with the boundary of section 13 (Fig. 4). Non-combustible working gas 7 is selected for each specific case so as to provide the necessary speed and temperature of the particles for coating. To control particle acceleration, non-combustible working gas can be used as heavier than nitrogen and air gases, for example argon, carbon dioxide, krypton or xenon, whose density is 1.38, 1.53, 2.89 and 4, respectively. 53 times greater than the density of air, and lighter, such as neon and helium, the density of which is respectively 1.44 and 7.24 times less than the density of air. It is not practical to use these gases for purging because of their high cost. In some cases, for example, when spraying small particles of aluminum or PTFE granules, purge gas can be used as a working gas, i.e. nitrogen or air.

Таким образом, заявляемый способ нанесения покрытий по сути является ударно-волновым способом, в котором разгон частиц порошка производят ударной волной, возбуждаемой в негорючем рабочем газе расширяющимися продуктами детонации детонирующей газовой смеси.Thus, the inventive coating method is essentially a shock wave method in which the acceleration of powder particles is carried out by a shock wave excited in a non-combustible working gas by expanding detonation products of a detonating gas mixture.

Применение изобретения значительно расширяет возможности метода детонационного напыления, поскольку позволяет наносить покрытия из разлагающихся или изменяющих свойства в контакте с продуктами детонации материалов.The application of the invention significantly expands the possibilities of the method of detonation spraying, since it allows the application of coatings from decaying or changing properties in contact with the products of detonation of materials.

ЛитератураLiterature

1. R.M.Poorman, H.В.Sargent, and H.Lamprey. Method and Apparatus Utilizing Detonation Waves for Spraying and other Purposes. US Patent № 2714563 of Aug. 2, 1955.1. R. M. Poorman, H. B. Sargent, and H. Lamprey. Method and Apparatus Utilizing Detonation Waves for Spraying and other Purposes. US Patent No. 2714563 of Aug. 2, 1955.

2. John F. Pelton. Flame Plating Using Detonation Reactants. US Patent № 2972550 of May 28, 1958.2. John F. Pelton. Flame Plating Using Detonation Reactants. US Patent No. 2972550 of May 28, 1958.

3. Шестерненков В.И. Детонационное нанесение покрытий. / Порошковая металлургия, 1968, №1, с.37-47.3. Shesternenkov V.I. Knock coating. / Powder Metallurgy, 1968, No. 1, p. 37-47.

4. В.Теллер, Э.Шварц. Детонационный способ нанесения покрытий. / Получение покрытий высокотемпературным распылением. Сб. статей. Под ред. Л.К.Дружинина, В.В.Кудинова. М.: Атомиздат, 1973, с.133-139.4. W. Teller, E. Schwartz. Detonation coating method. / Obtaining coatings by high temperature spraying. Sat articles. Ed. L.K. Druzhinina, V.V. Kudinova. M .: Atomizdat, 1973, p.133-139.

5. Chernyshov A.V. Method and Apparatus for Applying Multi-Layered Coatings by Detonation. US Patent № 5985373 of Nov.16, 1999.5. Chernyshov A.V. Method and Apparatus for Applying Multi-Layered Coatings by Detonation. US Patent No. 5985373 of Nov.16, 1999.

6. А.И.Зверев, С.Ю.Шаривкер, Е.А.Астахов. Детонационное напыление покрытий. - Л.: Судостроение, 1979.6. A.I. Zverev, S.Yu. Sharivker, E.A. Astakhov. Knock coating spraying. - L .: Shipbuilding, 1979.

7. Бартенев С.С., Федько Ю.П., Григоров А.И. Детонационные покрытия в машиностроении. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1982.7. Bartenev S.S., Fedko Yu.P., Grigorov A.I. Knock coatings in mechanical engineering. - L .: Engineering, Leningrad. Department, 1982.

Claims (4)

1. Способ детонационного нанесения покрытий, включающий непрерывную последовательность циклов, каждый из которых включает в себя заполнение ствола детонирующей газовой смесью, введение в ствол порции напыляемого порошка, поджигание смеси, формирование покрытия и очистка ствола продувочным газом, отличающийся тем, что перед заполнением ствола детонирующей газовой смесью в него впускают заданный объем негорючего рабочего газа так, что перед поджиганием смеси у закрытого конца ствола создают зону, заполненную детонирующей газовой смесью, у открытого конца - зону, заполненную негорючим рабочим газом, а порошок подают в зону негорючего рабочего газа и частицы разгоняют проходящей по негорючему рабочему газу ударной волной.1. The method of detonation coating, comprising a continuous sequence of cycles, each of which includes filling the barrel with a detonating gas mixture, introducing a portion of the sprayed powder into the barrel, setting the mixture on fire, forming the coating and cleaning the barrel with purge gas, characterized in that before filling the barrel with detonating gas with a gas mixture, a predetermined volume of non-combustible working gas is admitted into it so that before igniting the mixture at the closed end of the barrel, an area filled with a detonating gas mixture is created , At the open end - a zone filled with non-combustible working gas, a powder is fed into a zone of non-combustible working gas and the particles dispersed by passing incombustible working gas shock wave. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве негорючего рабочего газа используют аргон, двуокись углерода, криптон, ксенон, неон или гелий, а в качестве продувочного газа азот или воздух.2. The method according to claim 1, characterized in that argon, carbon dioxide, krypton, xenon, neon or helium are used as a non-combustible working gas, and nitrogen or air is used as a purge gas. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве негорючего рабочего газа и в качестве продувочного газа используют азот или воздух.3. The method according to claim 1, characterized in that nitrogen or air is used as a non-combustible working gas and as a purge gas. 4. Устройство для осуществления способа детонационного нанесения покрытий, содержащее открытый с одного конца ствол, поджигатель детонирующей газовой смеси, клапаны подачи в ствол горючего газа, окислителя и продувочного газа, механизм ввода порошка в ствол, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным клапаном подачи в ствол негорючего рабочего газа, расположенным у закрытого конца ствола.4. A device for implementing the method of detonation coating, comprising a barrel open at one end, an ignitor of a detonating gas mixture, valves for supplying combustible gas, an oxidizing agent and purge gas to the barrel, a mechanism for introducing powder into the barrel, characterized in that it is equipped with an additional valve for feeding barrel of non-combustible working gas located at the closed end of the barrel.
RU2006132224/12A 2006-08-30 2006-08-30 Method for detonating application of coatings and apparatus for implementing thereof RU2329104C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006132224/12A RU2329104C2 (en) 2006-08-30 2006-08-30 Method for detonating application of coatings and apparatus for implementing thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006132224/12A RU2329104C2 (en) 2006-08-30 2006-08-30 Method for detonating application of coatings and apparatus for implementing thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006132224A RU2006132224A (en) 2008-03-20
RU2329104C2 true RU2329104C2 (en) 2008-07-20

Family

ID=39279365

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006132224/12A RU2329104C2 (en) 2006-08-30 2006-08-30 Method for detonating application of coatings and apparatus for implementing thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2329104C2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2460591C1 (en) * 2011-03-30 2012-09-10 Открытое акционерное общество "НовосибирскНИИхиммаш" Detonation thrower
RU2534234C2 (en) * 2012-01-13 2014-11-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-инженерный центр "АДМ" Device for control over detonation building up of linear physical structure depth
RU2566246C2 (en) * 2013-12-24 2015-10-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный технический университет" Method and apparatus for applying titanium nitride-based coatings
RU170814U1 (en) * 2016-12-12 2017-05-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Чеченский государственный университет (ФГБОУ ВПО ЧГУ) Device for controlling the process of thermal spraying of the coating layer
RU2641829C1 (en) * 2016-08-09 2018-01-22 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем переработки углеводородов Сибирского отделения Российской академии наук (ИППУ СО РАН) Method for obtaining nanocarbon
RU2755783C1 (en) * 2020-11-23 2021-09-21 Иван Андреевич Безбородов Method for spraying coatings with gunpowder and installation for its implementation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЗВЕРЕВ А.И. и др. Детонационное напыление покрытий. - Л.: Судостроение, 1979, с.165. *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2460591C1 (en) * 2011-03-30 2012-09-10 Открытое акционерное общество "НовосибирскНИИхиммаш" Detonation thrower
RU2534234C2 (en) * 2012-01-13 2014-11-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-инженерный центр "АДМ" Device for control over detonation building up of linear physical structure depth
RU2566246C2 (en) * 2013-12-24 2015-10-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный технический университет" Method and apparatus for applying titanium nitride-based coatings
RU2641829C1 (en) * 2016-08-09 2018-01-22 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем переработки углеводородов Сибирского отделения Российской академии наук (ИППУ СО РАН) Method for obtaining nanocarbon
RU170814U1 (en) * 2016-12-12 2017-05-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Чеченский государственный университет (ФГБОУ ВПО ЧГУ) Device for controlling the process of thermal spraying of the coating layer
RU2755783C1 (en) * 2020-11-23 2021-09-21 Иван Андреевич Безбородов Method for spraying coatings with gunpowder and installation for its implementation

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006132224A (en) 2008-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2329104C2 (en) Method for detonating application of coatings and apparatus for implementing thereof
JP3948756B2 (en) Self-sustaining detonation equipment
US5855827A (en) Pulse detonation synthesis
RU2525716C2 (en) Device and method of production of explosions
WO2006047441A1 (en) Multi-sectioned pulsed detonation coating apparatus and method of using same
EP1013344B1 (en) System for injecting gas into a detonation projection gun
US6787194B2 (en) Method and apparatus for pulsed detonation coating of internal surfaces of small diameter tubes and the like
US20180320491A1 (en) Method of creating and finishing perforations in a hydrocarbon well
JP2008540836A (en) Material deposition method and apparatus
US6749900B2 (en) Method and apparatus for low-pressure pulsed coating
Batraev et al. Acceleration and heating of powder particle by gas detonation products in channels with a conical passage
US6146693A (en) Energy bleed apparatus and method for a detonation gun
EP0866732B1 (en) Labyrinth gas feed apparatus and method for a detonation gun
US6000627A (en) Detonation gun apparatus and method
CA2325021C (en) Powder injection system for a detonation spray gun
RU2566246C2 (en) Method and apparatus for applying titanium nitride-based coatings
US6168828B1 (en) Labyrinth gas feed apparatus and method for a detonation gun
US7763325B1 (en) Method and apparatus for thermal spraying of metal coatings using pulsejet resonant pulsed combustion
RU2783749C1 (en) Detonation spraying device and method of its application
RU2783749C9 (en) Detonation spraying device and method of its application
RU2806459C1 (en) Device for thermal abrasive treatment of surfaces of products and materials
UA83831C2 (en) Method for detonation spraying of coatings and device for implementation thereof
US5985373A (en) Method and apparatus for applying multi-layered coatings by detonation
RU219684U1 (en) Torch for device for thermal abrasive treatment of surfaces of products and materials
Kharlamov et al. Design concepts of gaseous detonation guns for thermal spraying

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110831