RU2607679C1 - Powder feeder for plasma-powder surfacing - Google Patents

Powder feeder for plasma-powder surfacing Download PDF

Info

Publication number
RU2607679C1
RU2607679C1 RU2015133779A RU2015133779A RU2607679C1 RU 2607679 C1 RU2607679 C1 RU 2607679C1 RU 2015133779 A RU2015133779 A RU 2015133779A RU 2015133779 A RU2015133779 A RU 2015133779A RU 2607679 C1 RU2607679 C1 RU 2607679C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
powder
drive
needle
locking needle
metering hole
Prior art date
Application number
RU2015133779A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Александрович Соловьев
Александр Сергеевич Никитин
Дмитрий Борисович Слинко
Эдуард Дмитриевич Персов
Елена Валентиновна Тялина
Ольга Ильинична Кирьякова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ)
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 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ)
Priority to RU2015133779A priority Critical patent/RU2607679C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2607679C1 publication Critical patent/RU2607679C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/32—Accessories

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to means of plasma deposition of products with powder filler material, in particular to powder feeders of plasmatrons or similar devices. Powder feeder comprises casing with outlet chamber and dispensing hole, as well as overlapping element of dosing hole, made in form of shutoff needle. Feeder additionally comprises tube-separator with holes in its lower part and drive, connected with shutoff needle, wherein said needle is placed inside tube-separator and has weight, providing closing of dosing hole with shutoff needle, while there is no drive effect on shutoff needle. Drive may be made in form of electromagnet, fixed relative to casing, and is equipped with vibrator.
EFFECT: technical result consists in improvement of quality of welding and stabilization of thickness of built-up layer.
6 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к средствам для плазменной наплавки изделий порошкообразным присадочным материалом, в частности к порошковым питателям плазмотронов или аналогичных устройств.The invention relates to means for plasma surfacing of products with powder filler material, in particular to powder feeders for plasmatrons or similar devices.

Наиболее близким решением является порошковый питатель, описанный в RU 2479392. Он входит в состав плазмотрона и содержит бункер (корпус) с выпускной полостью и дозирующим отверстием, а также элемент перекрытия дозирующего отверстия, выполненный в виде запорной иглы. Выпускная полость бункера заполнена порошкообразным материалом и сообщена с атмосферой. Поток порошкообразного материала под действием сил тяжести направляется по вертикали в столб сжатой дуги, которую образуют с помощью источника сварочного тока. Внутрь бункера введен канал для подачи непрерывного или пульсирующего потока воздуха, при этом зона ввода потока воздуха расположена на расстоянии h по высоте от среза дозирующего отверстия. Во время работы пульсации воздуха вызывают динамическое рыхление и перемешивание порошкообразного материала, что повышает равномерность истечения порошкообразного материала через дозирующее отверстие. Недостатком этого устройства является прохождение запорной иглы через толстый слой порошкового материала, приводящее к замедленному перемещению вследствие трения иглы о порошок, а также создающаяся при нахождении в бункере неравномерность порошкового материала вследствие локального источника перемешивания (зоны ввода потока воздуха). Кроме того, несмотря на определенную высоту зоны ввода потока воздуха от среза дозирующего отверстия, при истечении порошка напрямую из бункера высота столба порошка над дозирующим отверстием постоянно изменяется, что приводит к изменению условий и скорости истечения порошка и соответственно ухудшения качества нанесения покрытия и неравномерности толщины нанесенного слоя.The closest solution is the powder feeder described in RU 2479392. It is part of the plasma torch and contains a hopper (housing) with an outlet cavity and a metering hole, as well as an element for closing the metering hole, made in the form of a locking needle. The outlet cavity of the hopper is filled with powdered material and communicated with the atmosphere. The flow of powdered material under the action of gravity is directed vertically into a column of a compressed arc, which is formed using a welding current source. A channel has been introduced inside the hopper for supplying a continuous or pulsating air stream, while the air inlet zone is located at a distance h in height from the cut-off of the metering hole. During operation, air pulsations cause dynamic loosening and mixing of the powdered material, which increases the uniformity of the outflow of the powdered material through the metering hole. The disadvantage of this device is the passage of the locking needle through a thick layer of powder material, leading to delayed movement due to friction of the needle against the powder, and also created when the powder material is uneven due to the local mixing source (air flow inlet zone). In addition, despite a certain height of the air inlet zone from the cut-off of the metering hole, when the powder flows directly from the hopper, the height of the powder column above the metering hole constantly changes, which leads to a change in the conditions and speed of the powder flow and, accordingly, deterioration in the quality of the coating and the unevenness of the applied thickness layer.

Задачей изобретения является повышение равномерности подачи порошкообразного материала в зону сжатой дуги.The objective of the invention is to increase the uniformity of the supply of powdered material in the area of the compressed arc.

Задача решается тем, что порошковый питатель, содержащий корпус с выпускной полостью и дозирующим отверстием, а также элемент перекрытия дозирующего отверстия, выполненный в виде запорной иглы, дополнительно содержит трубку-разделитель с отверстиями в ее нижней части и привод, соединенный с запорной иглой, при этом запорная игла размещена внутри трубки-разделителя и выполнена с весом, обеспечивающим закрытие запорной иглой дозирующего отверстия при отсутствии воздействия привода на запорную иглу.The problem is solved in that the powder feeder comprising a housing with an outlet cavity and a metering hole, as well as an element for closing the metering hole, made in the form of a locking needle, further comprises a separator tube with holes in its lower part and a drive connected to the locking needle when this locking needle is placed inside the separator tube and is made with a weight that ensures that the metering hole is closed by the locking needle in the absence of the impact of the drive on the locking needle.

Привод может быть выполнен в виде электропривода.The drive can be made in the form of an electric drive.

Электропривод может быть выполнен в виде электромагнита.The electric drive can be made in the form of an electromagnet.

Привод может быть выполнен в виде электромагнита, закрепленного относительно корпуса, и снабжен вибратором.The drive can be made in the form of an electromagnet fixed relative to the housing, and is equipped with a vibrator.

Запорная игла может быть снабжена грузом.The locking needle may be loaded.

Дозирующее отверстие может быть выполнено в виде дюзы, имеющей калиброванное отверстие, которая прикреплена к корпусу при помощи теплостойкого керамического наконечника.The metering hole can be made in the form of a nozzle having a calibrated hole, which is attached to the housing using a heat-resistant ceramic tip.

Техническим результатом является повышение качества наплавки и стабилизации толщины наплавляемого слоя за счет увеличения равномерности подачи порошкообразного присадочного материала в столб сжатой дуги путем поддержания постоянной небольшой толщины слоя порошка над дозирующим отверстием при истечении порошка из корпуса питателя.The technical result is to increase the quality of surfacing and stabilize the thickness of the deposited layer by increasing the uniformity of the supply of powdered filler material into the column of the compressed arc by maintaining a constant small thickness of the powder layer above the metering hole when the powder expires from the feeder body.

Изобретение поясняетсячертежом, на котором показан порошковый питатель для плазменно-порошковой наплавки с гравитационной подачи порошка, при этом позициями обозначены следующие элементы: 1 - электромагнит (вибратор); 2 - крышка корпуса с отверстием для засыпки порошка; 3 - корпус питателя; 4 - трубка направляющая; 5 - груз; 6 - игла запорная; 7 - трубка-разделитель; 8 - контр-гайка; 9 - наконечник керамический; 10 - дозирующее отверстие.The invention is illustrated in the drawing, which shows a powder feeder for plasma-powder surfacing with gravitational powder supply, with the positions indicated by the following elements: 1 - electromagnet (vibrator); 2 - housing cover with a hole for filling powder; 3 - feeder housing; 4 - guide tube; 5 - cargo; 6 - locking needle; 7 - tube separator; 8 - a counter nut; 9 - ceramic tip; 10 - dosing hole.

Порошковый питатель содержит корпус 3 с выпускной полостью и дозирующим отверстием 10, а также элемент перекрытия дозирующего отверстия, выполненный в виде запорной иглы 6. Питатель дополнительно содержит трубку-разделитель 7 с отверстиями O в ее нижней части и привод 1, соединенный с запорной иглой 6. Запорная игла 6 размещена внутри трубки-разделителя 7 и выполнена с весом, обеспечивающим закрытие запорной иглой 6 дозирующего отверстия 10 при отсутствии воздействия привода 1 на запорную иглу 6. Для этого обеспечения надлежащего веса запорная игла 6 может быть снабжена грузом 5.The powder feeder comprises a housing 3 with an outlet cavity and a dispensing hole 10, as well as an element for closing the dispensing hole, made in the form of a locking needle 6. The feeder further comprises a separator tube 7 with holes O in its lower part and a drive 1 connected to the locking needle 6 The locking needle 6 is placed inside the separator tube 7 and is made with a weight, which ensures that the locking needle 6 closes the metering hole 10 in the absence of the action of the actuator 1 on the locking needle 6. To ensure the proper weight, the locking and Chapter 6 may be equipped with cargo 5.

Привод 1 может быть выполнен в виде электропривода, в частности в виде электромагнита.The drive 1 can be made in the form of an electric drive, in particular in the form of an electromagnet.

Привод 1 может быть выполнен в виде электромагнита, жестко закрепленного относительно корпуса 3, и снабжен вибратором, при этом частота и амплитуда колебаний должны быть подобраны таким образом, чтобы обеспечить хорошее истечение порошкового материала через дозирующее отверстие.The drive 1 can be made in the form of an electromagnet rigidly fixed relative to the housing 3, and is equipped with a vibrator, while the frequency and amplitude of vibrations must be selected so as to ensure good outflow of the powder material through the metering hole.

Трубка-разделитель 7 может быть выполнена из нескольких частей, например, она может включать в себя направляющую трубку 4 другого диаметра.The separator tube 7 may be made of several parts, for example, it may include a guide tube 4 of a different diameter.

Дозирующее отверстие 10 может быть выполнено в виде дюзы, которая имеет калиброванное отверстие, определяющее расход порошкового материала при наплавке. Она прикреплена к корпусу 3 при помощи теплостойкого керамического наконечника 9. В качестве наконечника 9 может быть использован наконечник от горелки для аргонодуговой сварки. Так как температура плазменной дуги достигает величины в 30000°C, то термостойкий керамический наконечник 9 сможет защитить дюзу и нижнюю часть питателя от перегрева.The metering hole 10 can be made in the form of a nozzle, which has a calibrated hole that determines the flow rate of the powder material during surfacing. It is attached to the housing 3 by means of a heat-resistant ceramic tip 9. As a tip 9, a tip from a torch for argon-arc welding can be used. Since the temperature of the plasma arc reaches a value of 30000 ° C, the heat-resistant ceramic tip 9 can protect the nozzle and the lower part of the feeder from overheating.

Порошковый питатель работает следующим образом.Powder feeder operates as follows.

Если привод 1 выключен, запорная игла 6 опущена на дозирующее отверстие 6 и перекрывает его под собственным весом или с помощью дополнительного веса груза 5.If the drive 1 is turned off, the locking needle 6 is lowered to the metering hole 6 and blocks it under its own weight or with the help of the additional weight of the load 5.

Вследствие размещения запорной иглы 6 внутри трубки-разделителя 7 игла 6 может совершать перемещение вверх-вниз без трения о порошковый материал. В поднятом состоянии запорная игла 6 открывает дозирующее отверстие 10.Due to the placement of the locking needle 6 inside the separator tube 7, the needle 6 can move up and down without friction on the powder material. In the raised state, the locking needle 6 opens the dispensing hole 10.

Порошок перетекает через расположенные над дозирующим отверстием 10 (дюзой) отверстия O в трубке-разделителе 7 и заполняет над ним небольшое пространство высотой H, которая определяется расстоянием между нижним краем трубки-разделителя 7 и дозирующим отверстием 10. Высота столба порошкового материала над дозирующим отверстием 10 H невелика и постоянна, поддерживается постоянное давление столба порошка и, как следствие, этого порошковый материал не уплотняется и легко течет через дозирующее отверстие 10 с постоянным расходом, что создает условия для высококачественной наплавки слоя постоянной толщины. Обычно высота H не более (10-12) мм, а высота столба порошкового материала в корпусе 3 составляет 100-200 мм. Таким образом, подача порошка в зону подачи осуществляется через отверстия O в трубке-разделителе 7 и дозирующее отверстие 10 (калиброванную дюзу).The powder flows through openings O located above the metering hole 10 (nozzle) in the separator tube 7 and fills a small space above it with a height H, which is determined by the distance between the lower edge of the separator tube 7 and the metering hole 10. The height of the column of powder material above the metering hole 10 H is small and constant, a constant pressure of the column of powder is maintained and, as a result, the powder material is not compacted and easily flows through the metering hole 10 at a constant flow rate, which creates conditions vii for high-quality surfacing of a layer of constant thickness. Typically, the height H is not more than (10-12) mm, and the column height of the powder material in the housing 3 is 100-200 mm. Thus, the powder is fed into the feed zone through holes O in the separator tube 7 and the metering hole 10 (calibrated nozzle).

Подъем запорной иглы 6 производят с помощью привода 1 электромагнита переменного тока. Поскольку ток является переменным, то направление и величина магнитного потока также периодически изменяются. При этом сила притяжения действует в одном направлении и изменяется только ее величина. Поэтому происходит пульсация силы притяжения от нулевого до наивысшего значения и частота пульсации в два раза выше частоты питающего напряжения.The lifting of the locking needle 6 is performed using the drive 1 of an AC electromagnet. Since the current is variable, the direction and magnitude of the magnetic flux also periodically change. In this case, the force of attraction acts in one direction and only its magnitude changes. Therefore, ripple of the attractive force occurs from zero to the highest value and the ripple frequency is two times higher than the frequency of the supply voltage.

Приводом 1 производится только подъем запорной иглы 6 для открытия дозирующего отверстия 10 для истечения порошка, а закрытие дозирующего отверстия 10 производится под собственным весом запорной иглы, снабженной грузом 5, обеспечивающим закрывание запорной иглой 6 дозирующего отверстия 10 при отсутствии воздействия привода 1 на запорную иглу 6.The drive 1 only lifts the locking needle 6 to open the metering hole 10 for the expiration of the powder, and the closing of the metering hole 10 is made under the own weight of the locking needle, equipped with a load 5, which ensures that the locking needle 6 of the metering hole 10 is closed in the absence of the action of the actuator 1 on the locking needle 6 .

Выполнение привода 1 в виде электромагнита, который только поднимает запорную иглу 6, позволяет упростить конструкцию привода 1.The execution of the drive 1 in the form of an electromagnet, which only raises the locking needle 6, allows to simplify the design of the drive 1.

Привод 1, выполненный в виде электромагнита-вибратора, жестко закреплен относительно корпуса 3 и, как следствие этого, передает пульсации на корпус 3 и порошковый материал, предотвращая слеживание порошкового материала, что улучшает его перетекание через отверстия O в нижней части трубки-разделителя 7 и дальнейшую подачу через дозирующее отверстие 10 и керамический наконечник 9 и истечение его в виде порошкового шнура заданного диаметра. При этом снижается трение и сцепление частиц порошкообразного присадочного материала между собой в области сужения потока в переходных сечениях перед отверстием дюзы в выпускной полости, что повышает равномерность истечения порошкообразного присадочного материала через дозирующее отверстие в столб сжатой дуги.The drive 1, made in the form of an electromagnet-vibrator, is rigidly fixed relative to the housing 3 and, as a result, transfers pulsations to the housing 3 and the powder material, preventing caking of the powder material, which improves its flow through the holes O in the lower part of the separator tube 7 and further feeding through the metering hole 10 and the ceramic tip 9 and its expiration in the form of a powder cord of a given diameter. This reduces the friction and adhesion of the particles of the powdered filler material to each other in the region of narrowing of the flow in transition sections in front of the nozzle opening in the exhaust cavity, which increases the uniformity of the outflow of the powdered filler material through the metering hole into the column of the compressed arc.

Claims (6)

1. Питатель для подачи порошкообразного присадочного материала при плазменно-порошковой наплавке, содержащий корпус с выпускной полостью и дозирующим отверстием, а также элемент перекрытия дозирующего отверстия, выполненный в виде запорной иглы, отличающийся тем, что он дополнительно содержит трубку-разделитель с отверстиями в ее нижней части и привод, соединенный с запорной иглой, при этом запорная игла размещена внутри трубки-разделителя и выполнена с весом, обеспечивающим закрытие запорной иглой дозирующего отверстия при отсутствии воздействия привода на запорную иглу.1. A feeder for supplying a powdery filler material during plasma-powder surfacing, comprising a housing with an outlet cavity and a metering hole, as well as an element for closing the metering hole, made in the form of a locking needle, characterized in that it further comprises a separator tube with holes in it the lower part and the drive connected to the locking needle, while the locking needle is placed inside the separator tube and is made with a weight that ensures that the metering hole is closed by the locking needle when there is no drive effects on the shut-off needle. 2. Питатель по п. 1, отличающийся тем, что привод выполнен в виде электропривода.2. The feeder according to claim 1, characterized in that the drive is made in the form of an electric drive. 3. Питатель по п. 2, отличающийся тем, что электропривод выполнен в виде электромагнита.3. The feeder according to claim 2, characterized in that the electric drive is made in the form of an electromagnet. 4. Питатель по п. 1, отличающийся тем, что привод выполнен в виде электромагнита, закрепленного относительно корпуса, и снабжен вибратором.4. The feeder according to claim 1, characterized in that the drive is made in the form of an electromagnet fixed relative to the housing and is equipped with a vibrator. 5. Питатель по п. 1, отличающийся тем, что запорная игла снабжена грузом.5. The feeder according to claim 1, characterized in that the locking needle is provided with a load. 6. Питатель по п. 1, отличающийся тем, что дозирующее отверстие выполнено в виде дюзы, имеющей калиброванное отверстие, которая прикреплена к корпусу при помощи теплостойкого керамического наконечника.6. The feeder according to claim 1, characterized in that the metering hole is made in the form of a nozzle having a calibrated hole, which is attached to the housing using a heat-resistant ceramic tip.
RU2015133779A 2015-08-12 2015-08-12 Powder feeder for plasma-powder surfacing RU2607679C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015133779A RU2607679C1 (en) 2015-08-12 2015-08-12 Powder feeder for plasma-powder surfacing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015133779A RU2607679C1 (en) 2015-08-12 2015-08-12 Powder feeder for plasma-powder surfacing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2607679C1 true RU2607679C1 (en) 2017-01-10

Family

ID=58452532

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015133779A RU2607679C1 (en) 2015-08-12 2015-08-12 Powder feeder for plasma-powder surfacing

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2607679C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1406026A1 (en) * 1986-08-18 1988-06-30 Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе Powder feeder
RU2263725C1 (en) * 2004-06-21 2005-11-10 Открытое акционерное общество "Казанское моторостроительное производственное объединение" Powder feeder
EP2175050A1 (en) * 2007-06-25 2010-04-14 Plasma Giken Co., Ltd. Nozzle for cold spray, and cold spray device using the nozzle for cold spray
RU2479392C2 (en) * 2011-04-11 2013-04-20 Николай Михайлович Ожегов Method of plasma surfacing
RU128884U1 (en) * 2013-01-21 2013-06-10 Ильшат Анварович Рафиков POWDER FEEDER WITH TWO-BUNKER SYSTEM OF POWDER POWDER FOR INSTALLATION OF PLASMA SURFACE

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1406026A1 (en) * 1986-08-18 1988-06-30 Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе Powder feeder
RU2263725C1 (en) * 2004-06-21 2005-11-10 Открытое акционерное общество "Казанское моторостроительное производственное объединение" Powder feeder
EP2175050A1 (en) * 2007-06-25 2010-04-14 Plasma Giken Co., Ltd. Nozzle for cold spray, and cold spray device using the nozzle for cold spray
RU2479392C2 (en) * 2011-04-11 2013-04-20 Николай Михайлович Ожегов Method of plasma surfacing
RU128884U1 (en) * 2013-01-21 2013-06-10 Ильшат Анварович Рафиков POWDER FEEDER WITH TWO-BUNKER SYSTEM OF POWDER POWDER FOR INSTALLATION OF PLASMA SURFACE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6715640B2 (en) Powder fluidizing devices and portable powder-deposition apparatus for coating and spray forming
TWI784302B (en) Liquid material discharge device and coating device equipped therewith
BR102017025826A2 (en) application head and application system of a coating product on a surface to be coated
CA3106689C (en) Apparatus and method for dispensing powdered material
KR101267848B1 (en) Apparatus for continuous powder feeding
KR101282607B1 (en) Apparatus for continuous powder feeding
RU2607679C1 (en) Powder feeder for plasma-powder surfacing
JP5835008B2 (en) Powder feeder
JP2018525317A5 (en)
RU2479392C2 (en) Method of plasma surfacing
CN103526149B (en) The method of plasma coating apparatus and plasma coating for matrix
RU2011108940A (en) METHOD AND DEVICE FOR PROCESSING FINE GRAIN MATERIAL IN FOUNTAINING LAYER
US20160221012A1 (en) Powder feed assembly for an enriched air flame spray apparatus and associated method
JP7329539B2 (en) Additive manufacturing machine equipped with a device for dispensing powder onto a moving surface using a screw type dispensing device
JP2019031360A (en) Powder supply device
US20170159163A1 (en) Plasma coating device and method for plasma coating of a substrate
KR101271796B1 (en) Electro gas arc welder
EP0208150A2 (en) Powder dosing apparatus
JP2007261807A (en) Device for supplying minute amount of powder
JP5806818B2 (en) Powder supply method and apparatus, and powder dispersion system
JP7268864B2 (en) Spraying device
WO2020262042A1 (en) Powder supply device
RU172620U1 (en) Portioned batcher of piston materials for applying thermal spray coatings
KR101590002B1 (en) Continuous feeder of uniformly fine powder having a cohesion prevent unit
JPH01288525A (en) Constant rate feeder for powder

Legal Events

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

Effective date: 20170813