RU2353705C2 - Способ газодинамического напыления порошковых материалов и устройство для его реализации - Google Patents
Способ газодинамического напыления порошковых материалов и устройство для его реализации Download PDFInfo
- Publication number
- RU2353705C2 RU2353705C2 RU2006141982/02A RU2006141982A RU2353705C2 RU 2353705 C2 RU2353705 C2 RU 2353705C2 RU 2006141982/02 A RU2006141982/02 A RU 2006141982/02A RU 2006141982 A RU2006141982 A RU 2006141982A RU 2353705 C2 RU2353705 C2 RU 2353705C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- powder materials
- powder
- nozzle
- supersonic
- supply
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
- C23C24/02—Coating starting from inorganic powder by application of pressure only
- C23C24/04—Impact or kinetic deposition of particles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
- B05B7/16—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed
- B05B7/20—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion
- B05B7/201—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion downstream of the nozzle
- B05B7/205—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion downstream of the nozzle the material to be sprayed being originally a particulate material
Abstract
Изобретение относится к способу газодинамического напыления порошковых материалов и устройству для его реализации и может быть использовано в машиностроении для получения покрытий, придающих различные свойства обрабатываемым поверхностям. Способ включает подачу порошковых материалов с различными свойствами одновременно через различные узлы подачи порошковых материалов в сверхзвуковую часть сопла и обеспечение оптимального режима напыления каждому порошковому материалу. Основной узел подачи порошковых материалов выполнен с возможностью раздельной подачи различных порошковых материалов одновременно в дозвуковую и/или сверхзвуковую части сопла. Дополнительные узлы подачи выполнены в виде сменных элементов, размещенных соосно вдоль сверхзвуковой части сопла один за другим с возможностью телескопического перемещения относительно друг друга и сверхзвукового сопла. Первый дополнительный узел смонтирован на выходе сверхзвукового сопла с зазором относительно его внешней стенки и с образованием кольцевого канала для подачи порошкового материала, а последующие узлы смонтированы с зазором относительно внешних стенок друг друга, так что каждый последующий дополнительный узел образует с предыдущим кольцевой канал для подачи порошковых материалов. В результате достигается расширение функциональных и технологических возможностей способа и устройства. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Способ и устройство газодинамического напыления порошковых материалов могут быть использованы в машиностроении и других отраслях промышленности для получения покрытий, придающих различные свойства обрабатываемым поверхностям.
Известен способ газодинамического напыления, реализованный в устройстве /1/, которое включает источник сжатого газа, дозатор порошка, узел подогрева рабочего газа, смесительную форкамеру и сверхзвуковое сопло. В данном устройстве технология напыления реализуется следующим образом. Сжатый газ поступает в дозатор порошка и в узел подогрева газа, нагревается и подается в смесительную форкамеру. Далее газ поступает в сверхзвуковое сопло, где ускоряется до необходимой (заданной) скорости. Газопорошковую смесь вводят в смесительную форкамеру, оттуда она поступает в сверхзвуковое сопло, ускоряющее частицы порошка. На выходе из сверхзвукового сопла частицы порошка с заданной скоростью и концентрацией соударяются с напыляемой поверхностью, образуя покрытие.
Недостатком этого технического решения является то, что ввод напыляемого порошка можно осуществить только в докритическую область сверхзвукового сопла. Это приводит к тому, что отсутствует возможность регулирования в широких диапазонах параметров течения двухфазного потока. Недостатком также является то, что при нанесении многокомпонентных покрытий отсутствует возможность раздельной подачи компонентов в сверхзвуковое сопло одновременно по времени. Возможно нанесение многокомпонентных покрытий только из предварительно приготовленных механических смесей различных порошков. Это не позволяет создать условия напыления, оптимальные одновременно для двух и более порошков, имеющих существенно различные свойства.
Известно изобретение по патенту /2/ «Устройство газодинамического напыления порошковых материалов», взятое за прототип, в котором возможен ввод газопорошковой смеси в докритическую или закритическую часть сверхзвукового сопла, что позволяет варьировать параметры процесса напыления.
Недостатком данного устройства является то, что нанесение многокомпонентных покрытий в нем также возможно только из предварительно приготовленных механических смесей различных порошков. Однако в этом случае невозможно обеспечить оптимальные параметры напыления одновременно для различных порошков. Возможна поочередная подача различных порошков через один и тот же узел подачи порошка. Однако в таком случае можно получить только многослойные покрытия, а не многокомпонентные с равномерным распределением компонентов в покрытии.
Задачей данного технического решения является расширение функциональных и технологических возможностей способа и устройства, в том числе нанесение многокомпонентных покрытий в оптимальном для всех компонентов смеси режиме.
Поставленная задача решается благодаря тому, что в предлагаемом способе газодинамического напыления порошковых материалов, который включает подачу порошкового материала через основной узел подачи в сверхзвуковое сопло, ускорение его нагретым газовым потоком и нанесение на поверхность изделия, порошковые материалы с различными свойствами подают одновременно через различные узлы подачи порошковых материалов в дозвуковую и/или сверхзвуковую части сопла и обеспечивают оптимальный режим напыления каждому порошковому материалу.
Устройство для реализации предложенного способа газодинамического напыления порошковых материалов, содержит электронагреватель сжатого газа и сверхзвуковое сопло, соединенное с выходом электронагревателя и основным узлом подачи порошкового материала в сверхзвуковое сопло, дозатор порошков, выход которого соединен с основным узлом подачи порошкового материала в сопло. Сверхзвуковое сопло содержит основной узел подачи порошковых материалов, выполненный с возможностью раздельной подачи различных порошковых материалов одновременно в дозвуковую и/или сверхзвуковую части сопла. Устройство снабжено дополнительными узлами подачи различных порошковых материалов в сверхзвуковую часть сопла, которые выполнены в виде сменных элементов, размещенных соосно вдоль сверхзвуковой части сопла один за другим. Первый дополнительный узел смонтирован на выходе сверхзвукового сопла с зазором относительно его внешней стенки, с образованием кольцевого канала для подачи порошкового материала, а последующие узлы смонтированы с зазором относительно внешних стенок друг друга, так что каждый последующий дополнительный узел образует с предыдущим кольцевой канал для подачи порошковых материалов и содержит электронагреватель и порошковый питатель. Дополнительные узлы подачи порошковых материалов установлены с возможностью телескопического перемещения относительно друг друга и сверхзвукового сопла.
Кольцевые каналы дополнительных узлов подачи порошковых материалов выполнены в поперечном сечении любой геометрической формы, например круглой, овальной, прямоугольной или щелевидной.
Дополнительные узлы подачи порошковых материалов выполнены с постоянным или переменным внутренним поперечным сечением.
Предлагаемые способ и устройство газодинамического напыления порошковых материалов благодаря конструктивному решению позволяют создать условия напыления, оптимальные одновременно для двух и более порошков, имеющих существенно различные свойства.
Указанные признаки не выявлены в других технических решениях при изучении уровня данной области техники и, следовательно, решение является новым и имеет изобретательский уровень.
На чертеже приведена схема устройства.
Устройство для газодинамического напыления порошковых материалов состоит из электронагревателя сжатого газа 1, сверхзвукового сопла 2 с форкамерой 3, узла ввода рабочего газа 4, основного узла подачи газопорошковой смеси, выполненного с возможностью раздельной подачи порошкововых материалов в дозвуковые части 5 и 6 или в дозвуковую 5 и сверхзвуковую 2 части сопла и с помощью гибкого пневмопровода соединеного с дозаторами порошков 7 и 8. Сверхзвуковое сопло 2 содержит дополнительные узлы 9, 10 подачи порошковых материалов с различными свойствами в сверхзвуковую часть сопла. Дополнительные узлы подачи порошкового материала (один и более) 9, 10, выполнены в виде сменных элементов, размещенных по оси сверхзвуковой части сопла один за другим, при этом первый дополнительный узел смонтирован на выходе сверхзвукового сопла с зазором относительно внешней стенки сопла, с образованием кольцевого канала 11 для подачи порошкового материала, а последующие узлы смонтированы с зазором относительно внешних стенок друг друга, так что каждый последующий дополнительный узел образует с предыдущим кольцевой канал 12 для подачи порошкового материала. При этом дополнительные узлы 9, 10 подачи порошковых материалов установлены с возможностью телескопического перемещения относительно друг друга и сверхзвукового сопла. Кольцевые каналы 11, 12 дополнительных узлов подачи порошковых материалов могут быть выполнены любой геометрической формы в поперечном сечении, например круглой, овальной, прямоугольной или щелевидной. Каждый дополнительный узел 9, 10 подачи порошкового материала содержит электронагреватель 13, 14 и дозаторы порошков 15, 16. Дополнительные узлы подачи порошковых материалов могут быть выполнены с постоянным или переменным внутренним сечением.
Способ реализуется следующим образом.
Рабочий газ из нагревателя 1 через узел ввода рабочего газа 4 подают в форкамеру 3 сверхзвукового сопла 2. С помощью пульта управления (не показано) задают в форкамере 3 требуемые давление и температуру рабочего газа, который, проходя по сверхзвуковому соплу 2, ускоряется до сверхзвуковой скорости. Из дозаторов порошка 7 и 8 через основной узел подачи порошковых материалов, выполненный с возможностью раздельной подачи порошков в дозвуковую 5, 6 и/или сверхзвуковую часть сопла 2, подают газопорошковую смесь. Из дозаторов порошка 15, 16 подают газопорошковые смеси различных материалов, которые, проходя через электронагреватели 13, 14, нагреваются до требуемой температуры и через кольцевые каналы 11, 12 дополнительных узлов подачи подаются в сверхзвуковую часть сопла. Далее идет процесс турбулентного смешения потоков, и на выходе образуется многокомпонентный газопорошковый поток, который направляется на подложку 17, и наносится многокомпонентное покрытие.
Техническое решение имеет следующие преимущества.
Конструктивные особенности устройства позволяют реализовать предложенный способ, а именно одновременную подачу порошковых материалов с различными свойствами через раздельные узлы подачи порошковых материалов. Это, в свою очередь, позволяет производить настройку режима напыления многокомпонентных покрытий в зависимости от класса используемых порошков. Предложенный способ улучшает качество покрытий и позволяет наносить многокомпонентные покрытия из материалов, существенно различающихся по своим физико-техническим свойствам.
Возможность телескопического перемещения дополнительных узлов подачи относительно сверхзвукового сопла и относительно друг друга позволяет менять длину зоны турбулентного смешения потоков и, тем самым, оптимизировать параметры напыления для различных порошков.
Выбирая кольцевые каналы дополнительных узлов подачи порошковых материалов с той или иной формой поперечного сечения (круглая, эллипсовидная и прямоугольная), можно оптимизировать процесс напыления под выполнение конкретных задач. Например, если необходимо наносить покрытие на большие площади, используют дополнительные узлы подачи порошковых материалов с эллипсовидной или прямоугольной формой поперечного сечения. Если необходимо наносить покрытие на локальные участки поверхности, используют дополнительные узлы подачи порошковых материалов с круговой формой поперечного сечения.
Использование отдельных электронагревателя и дозатора порошков для каждого дополнительного узла подачи порошковых материалов позволяет индивидуально подбирать параметры, оптимальные для каждого компонента смеси. В итоге это приводит к повышению качества напыляемых покрытий.
Использование дополнительных узлов подачи порошковых материалов, выполненных с постоянным или переменным сечением, позволяет расширить диапазон, применения способа напыления.
Источники информации
1. Патент РФ № 1674585, МКИ С23С 26/00, 1989.
2. Патент № 2190695, МПК С23С 24/04, 2000 - прототип.
Claims (6)
1. Способ газодинамического напыления порошковых материалов, включающий подачу порошкового материала через узел подачи в сверхзвуковое сопло, ускорение его нагретым газовым потоком и нанесение на поверхность изделия, отличающийся тем, что порошковые материалы с различными свойствами подают одновременно через различные узлы подачи порошковых материалов в сверхзвуковую часть сопла и обеспечивают оптимальный режим напыления каждому порошковому материалу.
2. Устройство для газодинамического напыления порошковых материалов, содержащее электронагреватель сжатого газа, сверхзвуковое сопло, соединенное с выходом электронагревателя и основным узлом подачи в него порошкового материала, дозатор порошкового материала, выход которого соединен с узлом подачи порошкового материала в сопло, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительными узлами подачи различных порошковых материалов в сверхзвуковую часть сопла, а основной узел подачи порошковых материалов выполнен с возможностью раздельной подачи различных порошковых материалов одновременно в дозвуковую и/или сверхзвуковую части сопла, при этом дополнительные узлы подачи различных порошковых материалов выполнены в виде сменных элементов, размещенных соосно вдоль сверхзвуковой части сопла один за другим, причем первый дополнительный узел смонтирован на выходе сверхзвукового сопла с зазором относительно его внешней стенки и с образованием кольцевого канала для подачи порошкового материала, а последующие узлы смонтированы с зазором относительно внешних стенок друг друга, так что каждый последующий дополнительный узел образует с предыдущим кольцевой канал для подачи порошковых материалов и содержит электронагреватель и порошковый питатель, причем дополнительные узлы подачи порошковых материалов установлены с возможностью телескопического перемещения относительно друг друга и сверхзвукового сопла.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что кольцевые каналы дополнительных узлов подачи порошковых материалов выполнены в поперечном сечении любой геометрической формы, например круглой, овальной, прямоугольной или щелевидной.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый дополнительный узел подачи порошковых материалов содержит электронагреватель и порошковый питатель.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительные узлы подачи порошковых материалов выполнены с постоянным внутренним поперечным сечением.
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительные узлы подачи порошковых материалов выполнены с переменным внутренним поперечным сечением.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006141982/02A RU2353705C2 (ru) | 2006-11-27 | 2006-11-27 | Способ газодинамического напыления порошковых материалов и устройство для его реализации |
EP20070022932 EP1925693B1 (fr) | 2006-11-27 | 2007-11-27 | Méthode de projection gazodynamique à froid des matériaux en poudre et équipement pour sa mise en oeuvre |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006141982/02A RU2353705C2 (ru) | 2006-11-27 | 2006-11-27 | Способ газодинамического напыления порошковых материалов и устройство для его реализации |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006141982A RU2006141982A (ru) | 2008-06-10 |
RU2353705C2 true RU2353705C2 (ru) | 2009-04-27 |
Family
ID=38886894
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006141982/02A RU2353705C2 (ru) | 2006-11-27 | 2006-11-27 | Способ газодинамического напыления порошковых материалов и устройство для его реализации |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1925693B1 (ru) |
RU (1) | RU2353705C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2600643C2 (ru) * | 2015-03-23 | 2016-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Устройство для нанесения покрытий из полимерных порошковых композиций электрогазопламенным способом |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007001477B3 (de) | 2007-01-09 | 2008-01-31 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Kaltgasspritzen von Partikeln unterschiedlicher Festigkeit und/oder Duktilität |
US9335296B2 (en) | 2012-10-10 | 2016-05-10 | Westinghouse Electric Company Llc | Systems and methods for steam generator tube analysis for detection of tube degradation |
US11935662B2 (en) | 2019-07-02 | 2024-03-19 | Westinghouse Electric Company Llc | Elongate SiC fuel elements |
KR102523509B1 (ko) | 2019-09-19 | 2023-04-18 | 웨스팅하우스 일렉트릭 컴퍼니 엘엘씨 | 콜드 스프레이 침착물의 현장 접착 테스트를 수행하기 위한 장치 및 사용 방법 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1674585A1 (en) | 1989-10-19 | 1993-05-15 | Inst Teoreticheskoj I Prikladn | Apparatus for spraying coverings |
RU2100474C1 (ru) * | 1996-11-18 | 1997-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Обнинский центр порошкового напыления" | Устройство для газодинамического нанесения покрытий из порошковых материалов |
RU2190695C2 (ru) | 2000-04-20 | 2002-10-10 | Институт теоретической и прикладной механики СО РАН | Устройство газодинамического напыления порошковых материалов |
US6722584B2 (en) * | 2001-05-02 | 2004-04-20 | Asb Industries, Inc. | Cold spray system nozzle |
US7108893B2 (en) * | 2002-09-23 | 2006-09-19 | Delphi Technologies, Inc. | Spray system with combined kinetic spray and thermal spray ability |
US8349396B2 (en) * | 2005-04-14 | 2013-01-08 | United Technologies Corporation | Method and system for creating functionally graded materials using cold spray |
RU2288970C1 (ru) * | 2005-05-20 | 2006-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью Обнинский центр порошкового напыления (ООО ОЦПН) | Устройство для газодинамического нанесения покрытий и способ нанесения покрытий |
-
2006
- 2006-11-27 RU RU2006141982/02A patent/RU2353705C2/ru not_active IP Right Cessation
-
2007
- 2007-11-27 EP EP20070022932 patent/EP1925693B1/fr not_active Not-in-force
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2600643C2 (ru) * | 2015-03-23 | 2016-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Устройство для нанесения покрытий из полимерных порошковых композиций электрогазопламенным способом |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1925693B1 (fr) | 2012-06-27 |
RU2006141982A (ru) | 2008-06-10 |
EP1925693A3 (fr) | 2009-02-25 |
EP1925693A2 (fr) | 2008-05-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2213805C2 (ru) | Способ нанесения покрытий из порошковых материалов и устройство для его осуществления | |
RU2353705C2 (ru) | Способ газодинамического напыления порошковых материалов и устройство для его реализации | |
KR101298162B1 (ko) | 냉가스 분무기 | |
RU2288970C1 (ru) | Устройство для газодинамического нанесения покрытий и способ нанесения покрытий | |
JP5108935B2 (ja) | ポリウレタンの層を有する成形品を製造する方法および装置 | |
US8544769B2 (en) | Multi-nozzle spray gun | |
RU2145644C1 (ru) | Способ получения покрытия из порошковых материалов и устройство для его осуществления | |
JP2021527565A (ja) | 基板上への大気圧プラズマジェットコーティング堆積のための改善された方法および装置 | |
JP6392706B2 (ja) | 放物面状の流れ表面を有する噴霧装置 | |
JP2004074155A (ja) | 改善された噴霧用スプレーガン | |
US20120178895A1 (en) | Method and device for the production of a spray application consisting of reactive plastic | |
US20100019058A1 (en) | Nozzle assembly for cold gas dynamic spray system | |
RU2465963C2 (ru) | Устройство и способ улучшенного смешивания при осевой инжекции в пистолете-термораспылителе | |
EP3192586B1 (en) | System and method for coating a substrate | |
RU98119848A (ru) | Способ получения покрытия из порошковых материалов и устройство для его осуществления | |
JP7118997B2 (ja) | スプレー堆積用装置 | |
US3453134A (en) | Electrostatic pipe coating method and apparatus | |
RU2334827C2 (ru) | Устройство газодинамического напыления порошковых материалов | |
RU2087207C1 (ru) | Устройство для нанесения покрытий из порошковых материалов | |
RU2714002C1 (ru) | Устройство для газодинамического нанесения покрытий на внутренние поверхности цилиндрических деталей | |
RU2503745C2 (ru) | Устройство газодинамического нанесения покрытий на внутреннюю цилиндрическую поверхность изделий | |
RU2650471C1 (ru) | Способ напыления газотермических покрытий на внутренние поверхности и устройство для его реализации | |
RU2505622C2 (ru) | Устройство газодинамического нанесения покрытий на внешние цилиндрические поверхности изделий | |
US20100015346A1 (en) | Coating apparatus and method | |
WO2018104735A1 (en) | Powder splitter for additive manufacturing |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151128 |