RU2334827C2 - Device for gas dynamic sputtering of powder materials - Google Patents
Device for gas dynamic sputtering of powder materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2334827C2 RU2334827C2 RU2006124479/02A RU2006124479A RU2334827C2 RU 2334827 C2 RU2334827 C2 RU 2334827C2 RU 2006124479/02 A RU2006124479/02 A RU 2006124479/02A RU 2006124479 A RU2006124479 A RU 2006124479A RU 2334827 C2 RU2334827 C2 RU 2334827C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nozzle
- gas
- supersonic
- powder mixture
- powder
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам нанесения порошковых материалов газодинамическим напылением и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности для получения покрытий, придающих различные свойства обрабатываемым поверхностям.The invention relates to devices for applying powder materials by gas-dynamic spraying and can be used in mechanical engineering and other industries to obtain coatings that impart various properties to the treated surfaces.
Известно устройство /1/ для газодинамического напыления, содержащее источник сжатого газа, дозатор порошка, сверхзвуковой сопловой узел и нагреватель рабочего газа.A device / 1 / for gas-dynamic spraying containing a source of compressed gas, a powder dispenser, a supersonic nozzle assembly and a working gas heater.
Недостаток этого устройства заключается в том, что ввод напыляемого порошка осуществляется только в докритическую область сверхзвукового сопла. Вследствие чего необходимо использовать дозатор порошка, работающий при давлении большем, чем давление в форкамере. Кроме того, отсутствует возможность регулирования параметров течения рабочего газа в сопле изменением его геометрии.The disadvantage of this device is that the input of the sprayed powder is carried out only in the subcritical region of the supersonic nozzle. As a result, it is necessary to use a powder dispenser operating at a pressure greater than the pressure in the prechamber. In addition, it is not possible to control the flow parameters of the working gas in the nozzle by changing its geometry.
Известно изобретение по патенту /2/, в котором устройство выполнено в виде блока напыления и блока управления и контроля напыления, связанных между собой гибкими пневмоэлектропроводами; блок напыления выполнен в виде переносного ручного инструмента с дистанционным управлением и состоит из сверхзвукового сопла и жестко связанного с ним нагревателя газа. Сверхзвуковое сопло установлено с возможностью изменения положения относительно своей оси и связано с дозатором порошка посредством гибкого пневмопровода и насадки, которая установлена вдоль оси сопла с возможностью ввода газопорошковой смеси в его докритическую или закритическую часть.The invention is known according to the patent / 2 /, in which the device is made in the form of a spraying unit and a control and spraying control unit, interconnected by flexible pneumatic electric wires; the spraying unit is made in the form of a portable hand tool with remote control and consists of a supersonic nozzle and a gas heater rigidly connected to it. A supersonic nozzle is installed with the possibility of changing position relative to its axis and is connected to the powder dispenser by means of a flexible pneumatic line and nozzle, which is installed along the axis of the nozzle with the possibility of introducing a gas-powder mixture into its subcritical or supercritical part.
Недостатком данного устройства является то, что насадка ввода газопорошковой смеси не обеспечивает регулирование параметров потока в сверхзвуковом сопле и, тем самым, оптимизацию их для конкретного порошка.The disadvantage of this device is that the nozzle of the input of the gas-powder mixture does not provide control of the flow parameters in the supersonic nozzle and, therefore, their optimization for a particular powder.
Задачей технического решения является расширение функциональных и технологических возможностей устройства.The objective of the technical solution is to expand the functional and technological capabilities of the device.
Поставленная задача решается благодаря тому, что устройство газодинамического напыления покрытий из порошковых материалов содержит блок напыления, включающий сверхзвуковое сопло, узел ввода в сопло газопорошковой смеси и рабочего газа, установленный с возможностью осевого перемещения соосно соплу, соединенный с выходом электронагревателя рабочего газа, блок управления и порошковый питатель, выход которого соединен с узлом ввода в сопло газопорошковой смеси. Блок напыления выполнен в виде сверхзвукового эжектора, содержащего сопло, узел ввода рабочего газа, узел ввода газопорошковой смеси, содержащий центральное тело с переменным по длине поперечным сечением и осевым каналом для подачи газопорошковой смеси в сопло, и образующий с внутренней стенкой сопла дозвуковой и сверхзвуковой кольцевые каналы для подачи рабочего газа, регулируемые при его осевом перемещении.The problem is solved due to the fact that the device for gas-dynamic spraying of coatings of powder materials contains a spraying unit including a supersonic nozzle, an assembly for introducing a gas-powder mixture and a working gas into the nozzle, axially displaceable coaxially with the nozzle connected to the outlet of the working gas electric heater, a control unit and a powder feeder, the output of which is connected to the input node into the nozzle of the gas-powder mixture. The spraying unit is made in the form of a supersonic ejector containing a nozzle, a working gas inlet unit, a gas-powder mixture inlet unit, containing a central body with a cross-section with a variable length along the axial channel for feeding the gas-powder mixture into the nozzle, and forming annular and supersonic annular rings with the inner wall of the nozzle channels for supplying working gas, adjustable during its axial movement.
Дозвуковой и сверхзвуковой кольцевые каналы на входе в сопло могут быть выполнены с круговыми, эллипсовидными, прямоугольными поперечными сечениями.The subsonic and supersonic annular channels at the entrance to the nozzle can be made with circular, ellipsoidal, rectangular cross-sections.
Указанные признаки не выявлены в других технических решениях при изучении уровня данной области техники, и, следовательно, решение является новым и имеет изобретательский уровень.These features are not identified in other technical solutions when studying the level of this technical field, and, therefore, the solution is new and has an inventive step.
На чертеже приведена схема устройства.The drawing shows a diagram of the device.
Блок напыления 1 устройства газодинамического напыления покрытий порошковых материалов выполнен в виде сверхзвукового эжектора и состоит из сверхзвукового сопла 2 с форкамерой 3, узла ввода рабочего газа 4, узла ввода газопорошковой смеси, содержащего центральное тело 5, установленное соосно соплу 2 с возможностью осевого перемещения. Центральное тело 5, выполненное с переменным по длине поперечным сечением, содержит осевой канал подачи газопорошковой смеси 6 в сопло 2 и образует с внутренней стенкой сверхзвукового сопла дозвуковой 7 и сверхзвуковой 8 кольцевые каналы подачи рабочего газа. Канал 6 центрального тела 5 с помощью гибкого пневмопровода соединен с дозатором порошка 9. В форкамере 3 сверхзвукового сопла 2 может быть размещен завихритель 10 рабочего газа. Завихритель 10 рабочего газа может быть выполнен, например, в виде спирального канала или отверстий тангенциального ввода рабочего газа в форкамеру сопла.The spraying unit 1 of the gas-dynamic spraying device for coating powder materials is made in the form of a supersonic ejector and consists of a supersonic nozzle 2 with a prechamber 3, an inlet for the working gas 4, an inlet for the gas-powder mixture containing a central body 5, mounted axially with the nozzle 2 and can be axially moved. The central body 5, made with a variable cross-sectional length, contains an axial channel for supplying the gas-powder mixture 6 to the nozzle 2 and forms annular channels for supplying the working gas with the inner wall of the supersonic nozzle 7 and supersonic 8. Channel 6 of the central body 5 is connected by a flexible pneumatic conduit to the powder dispenser 9. In the chamber 3 of the supersonic nozzle 2, a working gas swirler 10 can be placed. The swirl 10 of the working gas can be made, for example, in the form of a spiral channel or holes of the tangential input of the working gas into the chamber of the nozzle.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Центральное тело 5 позиционируется по оси сопла 2 в определенном для каждого класса порошков месте. Например, при нанесении покрытия из легкоплавких (алюминий и др.) центральное тело позиционируется глубже в сверхзвуковое сопло, при напылении более тугоплавких (никеля и др.) центральное тело выдвигается из сверхзвукового сопла. При этом меняются параметры потока, ускоряющего частицы, и подбираются оптимальные режимы для конкретного класса порошков.The central body 5 is positioned along the axis of the nozzle 2 in a specific place for each class of powders. For example, when applying a coating of fusible (aluminum, etc.), the central body is positioned deeper into the supersonic nozzle; when spraying more refractory (nickel, etc.), the central body is advanced from the supersonic nozzle. In this case, the parameters of the flow accelerating the particles change, and the optimal regimes are selected for a particular class of powders.
Рабочий газ через узел ввода рабочего газа 4 подают в форкамеру 3 сверхзвукового сопла 2. С помощью пульта управления (не показано) задают требуемые для конкретного напыляемого материала давление и температуру рабочего газа. Рабочий газ, проходя по до - 7 и сверхзвуковому 8 кольцевым каналам подачи рабочего газа, ускоряется до сверхзвуковой скорости. В зависимости от позиционирования центрального тела 5 на выходе осевого канала 6 можно создать область разрежения, в которую из дозатора порошка 9 подсасывается (эжектируется) газопорошковая смесь. При этом давление в дозаторе может варьироваться от 0,1 до 3,5 МПа в зависимости от типа дозатора и режима напыления. Далее идет процесс турбулентного смешения потоков, и на выходе образуется однородный газопорошковый поток, который направляется на подложку, и наносится покрытие. Использование завихрителя рабочего газа позволяет повысить эффективность перемешивания газопорошковой смеси и рабочего газа.The working gas through the working gas inlet 4 is supplied to the prechamber 3 of the supersonic nozzle 2. Using the control panel (not shown), the pressure and temperature of the working gas required for the particular sprayed material are set. The working gas, passing through the - 7 and supersonic 8 ring channels of the working gas supply, is accelerated to supersonic speed. Depending on the positioning of the central body 5 at the exit of the axial channel 6, it is possible to create a rarefaction region into which the gas-powder mixture is sucked (ejected). In this case, the pressure in the dispenser can vary from 0.1 to 3.5 MPa, depending on the type of dispenser and the spraying mode. Then there is a process of turbulent mixing of flows, and a uniform gas-powder flow is formed at the outlet, which is directed to the substrate, and a coating is applied. The use of a working gas swirler improves the mixing efficiency of the gas-powder mixture and the working gas.
Устройство имеет следующие преимущества.The device has the following advantages.
Конструктивные особенности блока напыления, а именно, что пространство между узлом ввода газопорошковой смеси и внутренней стенкой сопла образует сверхзвуковое сопло Лаваля с кольцевым критическим сечением Scr 11. В это сопло под необходимым давлением и температурой подается рабочий (эжектирующий) газ, который разгоняется до сверхзвуковой скорости. В результате этого на выходе осевого канала может образовываться область разрежения, в которую из дозатора порошка под воздействием разности давлений подсасывается газопорошковая смесь. Далее идет процесс турбулентного смешения потоков, и на выходе сверхзвукового сопла образуется однородный газопорошковый поток. Позиционирование центрального тела по оси сопла позволяет производить настройку режима напыления в зависимости от класса используемых порошков, а также производить настройку давления в дозаторе в зависимости от его типа - открытого или закрытого. Все это позволяет улучшать качество покрытий и повысить универсальность соплового блока, т.е. позволяет с помощью одного и того же блока наносить покрытия из материалов, существенно различающихся по своим физико-техническим свойствам.Design features of the spraying unit, namely, that the space between the inlet of the gas-powder mixture and the inner wall of the nozzle forms a supersonic Laval nozzle with an annular critical section S cr 11. A working (ejecting) gas is supplied to this nozzle under the necessary pressure and temperature, which accelerates to supersonic speed. As a result of this, a rarefaction region can form at the exit of the axial channel, into which a powder mixture is sucked in from the powder dispenser under the influence of the pressure difference. Then there is a process of turbulent mixing of flows, and a uniform gas-powder flow is formed at the exit of the supersonic nozzle. Positioning the central body along the axis of the nozzle allows you to set the spraying mode depending on the class of powders used, as well as adjust the pressure in the dispenser depending on its type - open or closed. All this allows improving the quality of coatings and increasing the universality of the nozzle block, i.e. allows using the same block to apply coatings from materials that significantly differ in their physical and technical properties.
Выбирая блок напыления с той или иной формой поперечного сечения кольцевых каналов подачи рабочего газа (круговая, эллипсовидная и прямоугольная форма), устройство напыления оптимизируется под выполнение определенных задач напыления. Например, если необходимо наносить покрытие на большие площади, выбирается блок напыления с эллипсовидной или прямоугольной формой поперечного сечения кольцевых каналов подачи рабочего газа. Если необходимо наносить покрытие на локальные участки поверхности, выбирается блок напыления с круговой формой поперечного сечения кольцевых каналов подачи рабочего газа.Choosing a spraying unit with one or another cross-sectional shape of the annular gas supply channels (circular, elliptical and rectangular), the spraying device is optimized for specific spraying tasks. For example, if it is necessary to coat large areas, a sputtering unit with an elliptical or rectangular cross-section of the annular channels of the working gas supply is selected. If it is necessary to apply coating to local surface areas, a spraying unit with a circular cross-sectional shape of the annular working gas supply channels is selected.
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ №1674585, МКИ С23С 26/00, 1989.1. RF patent No. 1674585, MKI C23C 26/00, 1989.
2. Патент №2190695, МПК С23С 24/04, 2000 - прототип.2. Patent No. 2190695, IPC С23С 24/04, 2000 - prototype.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006124479/02A RU2334827C2 (en) | 2006-07-07 | 2006-07-07 | Device for gas dynamic sputtering of powder materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006124479/02A RU2334827C2 (en) | 2006-07-07 | 2006-07-07 | Device for gas dynamic sputtering of powder materials |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006124479A RU2006124479A (en) | 2008-01-20 |
| RU2334827C2 true RU2334827C2 (en) | 2008-09-27 |
Family
ID=39108266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006124479/02A RU2334827C2 (en) | 2006-07-07 | 2006-07-07 | Device for gas dynamic sputtering of powder materials |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2334827C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103357833A (en) * | 2013-07-29 | 2013-10-23 | 宝山钢铁股份有限公司 | Slag charge blower used for low-pressure air conveyance |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114260434B (en) * | 2021-12-31 | 2023-07-07 | 湖州永兴特种不锈钢有限公司 | Automatic device of covering slag adds |
-
2006
- 2006-07-07 RU RU2006124479/02A patent/RU2334827C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103357833A (en) * | 2013-07-29 | 2013-10-23 | 宝山钢铁股份有限公司 | Slag charge blower used for low-pressure air conveyance |
| CN103357833B (en) * | 2013-07-29 | 2015-12-09 | 宝山钢铁股份有限公司 | A kind of slag charge wind blower for low-pressure air conveying |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006124479A (en) | 2008-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2213805C2 (en) | Method of application of coats made from powder materials and device for realization of this method | |
| RU54825U1 (en) | LIQUID SPRAY | |
| US6972138B2 (en) | Process and device for high-speed flame spraying | |
| US7621466B2 (en) | Nozzle for cold spray and cold spray apparatus using same | |
| JP2021527565A (en) | Improved methods and equipment for atmospheric plasma jet coating deposition on substrates | |
| JP2004074155A (en) | Spray gun with improved atomization | |
| US20080017734A1 (en) | System and method of uniform spray coating | |
| KR20010085999A (en) | Method for producing a coating made of powdered materials and device for realising the same | |
| KR100776194B1 (en) | Nozzle for cold spray and cold spray apparatus using the same | |
| UA120090C2 (en) | Method and apparatus for flame spraying thermoplastic powders | |
| US20100019058A1 (en) | Nozzle assembly for cold gas dynamic spray system | |
| WO2016210064A1 (en) | Directional cold spray nozzle | |
| RU2353705C2 (en) | Method ofgas-dynamic sputtering of powder materials and facility for its realisation | |
| RU2334827C2 (en) | Device for gas dynamic sputtering of powder materials | |
| CA2792211C (en) | Nozzle for a thermal spray gun and method of thermal spraying | |
| JP7412416B2 (en) | Apparatus and method for surface treating materials | |
| JPH05138084A (en) | High speed thermal spray device and method for forming flame coating | |
| RU2087207C1 (en) | Apparatus for applying powder coats | |
| TW201318707A (en) | Spray device having curved passages | |
| RU2433031C2 (en) | Method to spray fluid materials | |
| RU2503745C2 (en) | Device for gas dynamic deposition of coating on part inner cylindrical surface | |
| RU2650471C1 (en) | Method of sputtering gas-thermal coatings on inner surfaces and its implementation device | |
| RU2468123C2 (en) | Method for gas dynamic sputtering of powder materials and device for gas dynamic sputtering of powder materials (versions) | |
| RU2714002C1 (en) | Device for gas-dynamic application of coatings on cylindrical parts inner surfaces | |
| RU2505622C2 (en) | Device for gas-dynamic application of coatings onto external cylindrical surfaces of products |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20091215 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200708 |