RU2608247C2 - Способ плазменного напыления - Google Patents
Способ плазменного напыления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2608247C2 RU2608247C2 RU2014121305A RU2014121305A RU2608247C2 RU 2608247 C2 RU2608247 C2 RU 2608247C2 RU 2014121305 A RU2014121305 A RU 2014121305A RU 2014121305 A RU2014121305 A RU 2014121305A RU 2608247 C2 RU2608247 C2 RU 2608247C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plasma
- cylinder
- coating
- flow rate
- region
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000002294 plasma sputter deposition Methods 0.000 title abstract 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 52
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 50
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 26
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 claims description 12
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 12
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 43
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 abstract description 6
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 abstract 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 12
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 description 2
- 101000600766 Homo sapiens Podoplanin Proteins 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102100037265 Podoplanin Human genes 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- KLXQWABNAWDRAY-HBMCJLEFSA-N (2s)-2-[[(2r)-6-amino-2-[[(2s)-2-amino-3-phenylpropanoyl]amino]hexanoyl]amino]-3-phenylpropanoic acid Chemical compound C([C@H](N)C(=O)N[C@H](CCCCN)C(=O)N[C@@H](CC=1C=CC=CC=1)C(O)=O)C1=CC=CC=C1 KLXQWABNAWDRAY-HBMCJLEFSA-N 0.000 description 1
- ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 232Th Chemical compound [232Th] ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 0.000 description 1
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000036829 Device dislocation Diseases 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 229910052776 Thorium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 108010071441 phenylalanyl-lysyl-phenylalanine Proteins 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- 238000010284 wire arc spraying Methods 0.000 description 1
Images
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
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
- C23C4/14—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying for coating elongate material
- C23C4/16—Wires; Tubes
-
- 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
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
-
- 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
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
- C23C4/131—Wire arc spraying
-
- 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
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
- C23C4/134—Plasma spraying
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу нанесения покрытия путем термического напыления, в частности к нанесению покрытия на внутреннюю поверхность гильзы цилиндра путем плазменно-дугового напыления. Способ включает нанесение покрытия из сплава на внутреннюю поверхность цилиндра посредством вращения аппарата для плазменного напыления вокруг проволоки и перемещения аппарата вдоль продольной оси цилиндра, так что покрытие наносится на внутреннюю поверхность цилиндра по окружности и вдоль осевого направления цилиндра, при этом аппарат содержит сопло плазменной горелки, к которому подводят плазменный газ, и вспомогательные сопла, к которым подводят транспортирующий газ, изменение расхода транспортирующего газа и/или плазменного газа осуществляют с помощью управляющего элемента в зависимости от осевого положения аппарата внутри цилиндра, причем первый более низкий расход газа осуществляют в области верхней мертвой точки и в области нижней мертвой точки, а второй, более высокий расход газа, - в средней области и в верхней области у крышки гильзы цилиндра двигателя, при этом область верхней мертвой точки примыкает к верхней области у крышки и к средней области, а к средней области примыкает область нижней мертвой точки цилиндра. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Область изобретения
Настоящее изобретение относится к способу создания покрытия с помощью термического напыления, в частности плазменного напыления, при котором один компонент, в частности цилиндр двигателя внутреннего сгорания, выполненный, например, из легкого металла, покрывают сплавом, предпочтительно железным сплавом.
Предпосылки изобретения
Из ЕР 1967601 А2 известно, что, например, алюминиевый блок цилиндров, в частности рабочую поверхность его цилиндров, покрывают железным сплавом с помощью проволочного электродугового напыления. При этом в ЕР 1967601 А2 предлагается использовать железный сплав, в частности, содержащий от 5 до 25 мас. % хрома. В случае из ЕР 1967601 А2 является важным, что в плавку чугуна дополнительно добавлялась порошковая добавка, а именно карбид бора. В способе проволочного электродугового напыления из ЕР 1967601 А2 речь идет о так называемом способе TWAS (Twin Wire Arc Spray, электродуговое напыление с использованием двух проволок), в котором две проволоки подводят к распылительной головке так, чтобы по ним проходил ток. При соприкосновении обеих проволок вследствие устойчивого короткого замыкания формируется дуга, расплавляющая проволоки. Ниже по потоку от сопла находится другое сопло, из которого выпускается сжатый воздух или инертный газ, например, азот. Данный поток газа распыляет расплавленный железный сплав и подает его вместе с расплавленным порошком карбида бора на покрываемую поверхность.
В DE 4411296 А1 и DE 4447514 A1 раскрыты покрытия, обеспеченные посредством плазменного напыления, в которых происходит расплавление металлического порошка или сварочной проволоки, после чего для затвердевания покрытия на смесь материалов подают азот в форме азотистых соединений с металлом.
В ЕР 0858518 описан способ получения скользящей поверхности на теле из легкого металла с помощью термического напыления покрытия из стали и молибдена, где слой износа наносят с помощью плазменного напыления. Однако в ЕР 0858518 излагается, что используется смесь из стального порошка с молибденовым порошком.
В ЕР 1340834 описан способ получения слоя на поверхности скольжения цилиндра. При этом используется вращающееся устройство для плазменного напыления, так что блок цилиндров, на который наносят покрытие, может оставаться в состоянии покоя. На долю пор можно целенаправленно влиять в зависимости от, например, размера частиц порошка, используемого для покрытия.
В FR 2924365 А1 также описано плазменное напыление внутренних стенок с аналогичным использованием дополнительного распыляемого порошка. Объем пор в покрытии должен отличаться, что может быть достигнуто с помощью изменений параметров плазменного напыления, например размера, жесткости, скорости и температуры предварительного нагрева металлических частиц или металлического порошка.
В настоящее время двигатели внутреннего сгорания или их блоки цилиндров могут быть отлиты из металла или легкого металла, например алюминия или магния, при этом блоки из легкого металла, в частности, имеют на внутренней поверхности цилиндров железный или металлический слой. Слой металла может быть напылен с помощью термических способов. Некоторые известные способы термического напыления указаны выше.
Также известен так называемый способ нанесения внутреннего покрытия плазменно-дуговым проволочным напылением (ПДПН). С помощью данного способа цилиндры (отверстия цилиндров) могут быть покрыты изнутри распыляемым присадочным материалом в виде проволоки при вращении сопла вокруг проволоки внутри цилиндра и продвижении его вдоль оси цилиндра. Внутренняя стенка, таким образом, покрывается полностью по окружности и вдоль осевого направления. Важно, что при способе ПДПН не происходит распыления металлического порошка, но вместо этого расплавляется сплошная проволока и капли ее расплава переносятся на покрываемую внутреннюю стенку, где они ударяются об нее, так что образуется покрытие. Здесь таким образом подается только один распыляемый присадочный материал в виде проволоки. Плазма сталкивается с предварительно нагретым присадочным материалом в виде проволоки. Плазма обычно представляет собой аргон-водородную смесь. В качестве распылительного или транспортирующего газа в способе ПДПН используется воздух или сжатый воздух. Получаемые с помощью этого способа слои отличаются низкой пористостью. В настоящее время способ ПДПН признан подходящим для внутреннего покрытия отверстий цилиндров, в частности, блоков цилиндров из легкого металла.
Как правило, в покрытии имеются поры, снижающие трение между поршневыми кольцами и зеркалом цилиндра, так как в порах может скапливаться смазка. В ЕР 1340834 В1, ЕР 0858518 В1 и FR 2924365 А1 исследуется влияние внешнего вида пор в покрытии.
Исходя из того факта, что поры в покрытии имеют решающее значение для сопротивлений трению между поршневыми кольцами и зеркалом цилиндра, в основе настоящего изобретения лежит задача разработать такой способ нанесения покрытия, который будет обеспечивать надлежащее его качество.
Раскрытие изобретения
Следует отметить, что приведенные ниже признаки могут сочетаться любым технически целесообразным способом, создавая, таким образом, новые варианты осуществления изобретения.
В соответствии с настоящим изобретением для получения покрытия предлагается способ получения покрытия посредством термического напыления, в частности плазменного напыления, предпочтительно посредством ПДПН-способа нанесения внутреннего покрытия, при котором компонент, в частности цилиндр двигателя внутреннего сгорания, изготовленный, например, из алюминия, покрывают сплавом, предпочтительно железным сплавом. При этом сопло плазменной горелки, к которому подводится плазменный газ и транспортирующий газ, вращается вокруг проволоки и может перемещаться вдоль продольной оси цилиндра так, что покрытие наносится изнутри по окружности цилиндра и вдоль его оси. Таким образом, можно варьировать поток газа или расход плазменного и/или транспортирующего газа вдоль оси покрываемого цилиндра.
Было обнаружено, что при использовании способа по изобретению поток газа, будь это плазменный и/или транспортирующий газ, во время операции нанесения покрытия в различных положениях вдоль продольной оси внутренней стенки, на которую наносится покрытие, может иметь различные значения. Если расход газа изменяется вдоль продольной оси цилиндра, то в зависимости от расхода газа могут быть созданы разные доли пор. Таким образом, обеспечивается то преимущество, что низкий расход газа обеспечивает большую долю пор в покрытии, а относительно высокий расход газа обеспечивает небольшую долю пор в покрытии. Разумеется, внутреннее покрытие может быть потом доработано, например, посредством шлифовки и/или притирки.
В отверстии цилиндра поршни движутся известным образом вперед и назад. Поршневые кольца контактируют с зеркалом цилиндра, то есть с покрытием. В частности, в области верхней мертвой точки отверстия цилиндра трение должно быть малым (в направлении, обратном движению поршня). Поэтому целесообразно предусмотреть, чтобы в области верхней мертвой точки расход газа имел низкое значение, что обеспечивает формирование большей доли пор. В области нижней мертвой точки может быть также предусмотрена аналогичная большая доля пор. В средней области, а также выше области верхней мертвой точки можно, напротив, снизить долю пор, для чего может быть задан более высокий расход газа.
Устройство для плазменного напыления, как уже описано ранее, является перемещаемым вперед и назад вдоль оси цилиндра. Таким образом, при вращении можно добиться нанесения большого слоя внутреннего покрытия. При этом можно начать процедуру напыления в верхней части цилиндра. Здесь в покрытии может быть небольшая доля пор, для чего можно задать высокий расход газа, например, 1100 л/мин.
Если устройство для плазменного напыления перемещается вдоль продольной оси к противоположному концу цилиндра и достигает области верхней мертвой точки, целесообразно предусмотреть снижение расхода газа и его изменение до низкого значения, например, 450 л/мин, для обеспечения большой доли пор в покрытии. Относительно низкий расход газа обусловливает относительно низкую энергию удара капель расплавленной проволоки о внутреннюю стенку.
После прохождения устройством для плазменного напыления области верхней мертвой точки в направлении противоположного конца цилиндра, можно вернуть исходное высокое значение расхода газа, например, 1100 л/мин, чтобы аналогичным образом получить покрытие с низкой долей пор. На остальную поверхность внутренней стенки цилиндра затем может быть нанесено покрытие при этом большом расходе газа.
Как уже было сказано, является возможным снижение расхода газа в области нижней мертвой точки до более низкого значения 450 л/мин для создания покрытия с большой долей пор. Это особенно полезно в области верхней мертвой точки, тогда как в области нижней мертвой точки достаточно покрытия с небольшой долей пор.
Изобретение также обеспечивает преимущество в том, что участки с различными долями пор могут быть образованы по продольной оси покрываемого цилиндра, в частности, чтобы в области верхней мертвой точки предусмотреть особенно большую долю пор. В настоящем изобретении это достигается за счет изменяемого расхода газа: можно задать низкую скорость потока, например, 450 л/мин в области верхней мертвой точки.
Предпочтительно, чтобы скорость потока транспортирующего газа можно было задавать переменно. Также допустимо изменять расход плазменного газа вместе с расходом транспортирующего газа или отдельно от него.
Изменение скорости потока газа достигается с помощью управляющего элемента, получающего соответствующие сигналы для установки требуемого или наиболее выгодного значения расхода газа для соответствующего положения устройства для напыления вдоль покрываемого цилиндра. Управляющий элемент в предпочтительном варианте осуществления может представлять собой быстро переключаемый магнитный клапан, который предпочтительно плавно регулирует расход газа. В предпочтительном варианте управляющий элемент расположен в соответствующей подводящей линии для соответствующего газа.
Подразумевается, что способ в соответствии с настоящим изобретением может быть использован для нанесения покрытий и на другие компоненты.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 приведено схематическое изображение устройства для напыления для выполнения способа по изобретению.
На Фиг. 2 представлено схематическое сечение отверстия цилиндра с покрытием, нанесенным способом по изобретению.
Осуществление изобретения
На Фиг. 1 показан сопловой блок 1 устройства для нанесения внутреннего покрытия с помощью ПДПН. Под системой нанесения покрытия плазменно-дуговым проволочным напылением (ПДПН) понимается система для нанесения покрытия цилиндров, в частности цилиндров в блоках цилиндров двигателей внутреннего сгорания. Сопловой блок 1 состоит из катода 2, сопла 3 плазменной горелки и электропроводящей проволоки 4 из сплава в качестве анода, которая подается перпендикулярно соплу 3 плазменной горелки. В качестве материала для катода 2 предпочтительно использовать вольфрам, который также может быть легирован, например, торием. Плазменный газ 5, например, смесь аргона и водорода, подается через отверстия, сделанные в корпусе сопла 6. Держатель 7 катода изолирует катод 2 от тела 6 сопла. Проволока 4 из сплава направляется в механизме 15 подачи проволоки, так что она может двигаться с возможностью вращения и перемещаться в продольном направлении.
Процесс запускается высоковольтным разрядом, ионизирующим и диссоциирующим плазму 5 между проволокой 4 из сплава, корпусом 6 сопла и катодом 2. Полученная таким образом плазма течет с высокой скоростью из сопла 3 плазменной горелки. При этом плазменный газ 5 подводится к проволоке 4 из сплава, непрерывно подаваемой перпендикулярно соплу 3, вследствие чего электрический контур замыкается.
Кроме того, транспортирующий или распылительный газ 9 подается через подводящие каналы 10 и вспомогательные сопла 11 к потоку плазмы 8, выходящему из сопла 3 плазменной горелки.
При расплавлении и распылении проволоки 4 из сплава наблюдаются два явления. Проволока 4, с одной стороны, подвержена резистивному нагреву под воздействием большой силы тока, обычно 65-90 ампер. Столкновение струи плазмы 8 с предварительно нагретой проволокой 4 обеспечивает ее расплавление на конце проволоки 12. Другими словами, с помощью высоковольтного заряда внутри плазменного сопла 3 генерируется плазма. Направленный поток азота, т.е. транспортирующего газа 9, переносит плазму и расплавленный напыляемый материал 13 по траектории разряда на поверхность 14 покрываемого отверстия цилиндра.
В случае использования такого устройства для плазменного напыления в соответствии с настоящим изобретением расход плазменного газа 5 и/или транспортирующего газа 9 является изменяемым вдоль продольной оси цилиндра.
На Фиг. 2 показано схематическое сечение отверстия 16 цилиндра с покрытием 14, где покрытие 14 было выполнено при расходе газа или газов, которое изменяли вдоль продольной оси X. Исключительно в качестве примера покрытие разделено на пять областей, размеры которых показаны, т.е. их осевая протяженность приведена только в качестве примера. Процесс напыления с использованием ПДПН начинался в верхней области 17 у крышки. Устройство для напыления двигалось от верхней области 17 у крышки к противоположному концу 18, при этом сопловой блок 1 вращался, как описано выше. Можно видеть область верхней мертвой точки 19, примыкающую к верхней области 17 у крышки. К области верхней мертвой точки 19 примыкает средняя область 20, к которой примыкает область нижней мертвой точки 21. К ней примыкает нижняя придонная область 22.
В верхней области 17 у крышки, а также в средней области 20, а также в нижней придонной области 22 покрытие было нанесено при высоком расходе газа, вследствие чего покрытие в соответствующих областях имеет небольшую долю пор. В областях верхней мертвой точки 19 и нижней мертвой точки 21 покрытие, напротив, было выполнено при низком разком расходе газа и потому имеет в соответствующих областях большую долю пор. Область 21 необязательна, поэтому покрытие может включать в себя только области 17, 19 и 20, где средняя область продолжается до конца 18 и где покрытие было выполнено при высоком расходе газа, благодаря чему в соответствующих областях 17 и 20 (до конца области 18) покрытие может иметь небольшую долю пор.
Claims (12)
1. Способ нанесения покрытия на внутреннюю поверхность гильзы цилиндра двигателя внутреннего сгорания путем плазменно-дугового проволочного напыления, содержащий:
нанесение покрытия из сплава на внутреннюю поверхность цилиндра посредством вращения аппарата для плазменного напыления вокруг проволоки и перемещения аппарата вдоль продольной оси цилиндра, так что покрытие наносится на внутреннюю поверхность цилиндра по окружности и вдоль осевого направления цилиндра, причем аппарат содержит сопло плазменной горелки, к которому подводят плазменный газ, и вспомогательные сопла, к которым подводят транспортирующий газ,
изменение расхода транспортирующего газа и/или плазменного газа с помощью управляющего элемента в зависимости от осевого положения аппарата внутри цилиндра, при котором первый, более низкий расход газа, устанавливают в области верхней мертвой точки и в области нижней мертвой точки, а второй, более высокий расход газа, в средней области, и
при этом устанавливают дополнительно второй, более высокий расход газа, в верхней области у крышки гильзы цилиндра двигателя,
причем область верхней мертвой точки примыкает к верхней области у крышки и к средней области, причем к средней области примыкает область нижней мертвой точки.
2. Способ по п. 1, в котором проволока представляет собой сплошную проволоку.
3. Способ по п. 1, который дополнительно содержит управление долей пор в покрытии с помощью управляющего элемента путем изменения расхода плазменного и/или транспортирующего газа.
4. Способ по п. 1, в котором элемент управления содержит магнитный клапан.
5. Способ по п. 3, в котором управление долей пор в покрытии с помощью управляющего элемента путем изменения расхода плазменного и/или транспортирующего газа содержит:
увеличение расхода плазменного газа для снижения доли пор в покрытии, и
уменьшение расхода плазменного газа для увеличения доли пор в покрытии.
6. Способ по п. 1, в котором изменение дополнительно включает второй, более высокий расход газа в нижней придонной области гильзы цилиндра двигателя, причем нижняя придонная область примыкает к области нижней мертвой точки.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102011085324.3 | 2011-10-27 | ||
| DE102011085324A DE102011085324A1 (de) | 2011-10-27 | 2011-10-27 | Plasmaspritzverfahren |
| PCT/EP2012/069420 WO2013060552A1 (de) | 2011-10-27 | 2012-10-02 | Plasmaspritzverfahren |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014121305A RU2014121305A (ru) | 2015-12-10 |
| RU2608247C2 true RU2608247C2 (ru) | 2017-01-17 |
Family
ID=47002858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014121305A RU2608247C2 (ru) | 2011-10-27 | 2012-10-02 | Способ плазменного напыления |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20140154422A1 (ru) |
| EP (1) | EP2771496A1 (ru) |
| CN (1) | CN103890222A (ru) |
| DE (1) | DE102011085324A1 (ru) |
| IN (1) | IN2014CN02960A (ru) |
| RU (1) | RU2608247C2 (ru) |
| WO (1) | WO2013060552A1 (ru) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102013112809A1 (de) * | 2013-11-20 | 2015-05-21 | Ks Aluminium-Technologie Gmbh | Verfahren zur Herstellung einer gespritzten Zylinderlauffläche eines Zylinderkurbelgehäuses einer Verbrennungskraftmaschine sowie derartiges Zylinderkurbelgehäuse |
| CN112246184B (zh) | 2014-03-11 | 2023-01-06 | 泰克纳等离子系统公司 | 通过雾化以伸长部件的形式的原材料制造粉末粒子的方法和设备 |
| US20150376761A1 (en) * | 2014-06-30 | 2015-12-31 | United Technologies Corporation | Systems and methods for plasma spray coating |
| CN105986919B (zh) * | 2015-01-28 | 2019-08-27 | 代卫东 | 一种改进的发动机缸体及其制造工艺 |
| DE102016116815A1 (de) * | 2016-09-08 | 2018-03-08 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Verfahren zur Beschichtung eines Zylinders einer Verbrennungskraftmaschine und Zylinder für eine Verbrennungskraftmaschine |
| DE102021106846A1 (de) | 2021-03-19 | 2022-09-22 | Rolls-Royce Solutions GmbH | Zylinderlaufbahn mit Teilbereichen und Verfahren zur Herstellung der Zylinderlaufbahn, sowie Zylinder und Brennkraftmaschine |
| DE102022105774A1 (de) | 2022-03-11 | 2023-09-14 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren zum Bearbeiten eines Kurbelgehäuses sowie Kurbelgehäuse |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5047612A (en) * | 1990-02-05 | 1991-09-10 | General Electric Company | Apparatus and method for controlling powder deposition in a plasma spray process |
| US20090104348A1 (en) * | 2007-10-23 | 2009-04-23 | Nissan Motor Co., Ltd. | Sprayed film forming method and apparatus |
| US20100104736A1 (en) * | 2008-10-23 | 2010-04-29 | Baker Hughes Incorporated | Method and apparatus for automated application of hardfacing material to drill bits |
| EP2236211A1 (en) * | 2009-03-31 | 2010-10-06 | Ford-Werke GmbH | Plasma transfer wire arc thermal spray system |
| RU2414526C2 (ru) * | 2005-06-15 | 2011-03-20 | МАЛЕ Интернациональ ГмбХ | Способ нанесения покрытия на гильзу цилиндра |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4122327A (en) * | 1975-07-17 | 1978-10-24 | Metco Inc. | Automatic plasma flame spraying process and apparatus |
| US5296667A (en) * | 1990-08-31 | 1994-03-22 | Flame-Spray Industries, Inc. | High velocity electric-arc spray apparatus and method of forming materials |
| DE4411296C2 (de) | 1994-01-14 | 1995-12-21 | Castolin Sa | Zwei- oder mehrphasige korrosionsfeste Beschichtung, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung von Beschichtungswerkstoff |
| DE4447514C2 (de) | 1994-01-14 | 1996-07-25 | Castolin Sa | Verfahren zur Herstellung eines Hilfsmittels zum thermischen Spritzen und seine Verwendung als Pulverfüllung von Fülldraht |
| US5592927A (en) * | 1995-10-06 | 1997-01-14 | Ford Motor Company | Method of depositing and using a composite coating on light metal substrates |
| WO1997016577A1 (de) | 1995-10-31 | 1997-05-09 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Verfahren zum herstellen einer gleitfläche auf einer leichtmetallegierung |
| US5808270A (en) * | 1997-02-14 | 1998-09-15 | Ford Global Technologies, Inc. | Plasma transferred wire arc thermal spray apparatus and method |
| CN1242720A (zh) * | 1997-02-14 | 2000-01-26 | 福特环球技术公司 | 改进的等离子体转移金属丝弧热喷镀装置及方法 |
| CH695339A5 (de) | 2002-02-27 | 2006-04-13 | Sulzer Metco Ag | Zylinderlaufflächenschicht für Verbrennungsmotoren sowie Verfahren zu deren Herstellung. |
| US6967304B2 (en) * | 2002-04-29 | 2005-11-22 | Cyber Materials Llc | Feedback enhanced plasma spray tool |
| DE102007010698A1 (de) | 2007-03-06 | 2008-09-11 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung |
| JP5555986B2 (ja) * | 2007-10-23 | 2014-07-23 | 日産自動車株式会社 | 溶射皮膜形成方法及び溶射皮膜形成装置 |
| FR2924365B1 (fr) | 2007-12-03 | 2010-01-08 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Procede de fabrication d'un revetement comportant des pores aptes a retenir un lubrifiant et piece comportant un tel revetement |
| JP5113783B2 (ja) * | 2009-02-20 | 2013-01-09 | 本田技研工業株式会社 | シリンダライナ |
-
2011
- 2011-10-27 DE DE102011085324A patent/DE102011085324A1/de active Pending
-
2012
- 2012-10-02 CN CN201280052953.1A patent/CN103890222A/zh active Pending
- 2012-10-02 EP EP12769643.3A patent/EP2771496A1/de not_active Withdrawn
- 2012-10-02 WO PCT/EP2012/069420 patent/WO2013060552A1/de active Application Filing
- 2012-10-02 RU RU2014121305A patent/RU2608247C2/ru active
- 2012-10-02 US US14/236,049 patent/US20140154422A1/en not_active Abandoned
- 2012-10-02 IN IN2960CHN2014 patent/IN2014CN02960A/en unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5047612A (en) * | 1990-02-05 | 1991-09-10 | General Electric Company | Apparatus and method for controlling powder deposition in a plasma spray process |
| RU2414526C2 (ru) * | 2005-06-15 | 2011-03-20 | МАЛЕ Интернациональ ГмбХ | Способ нанесения покрытия на гильзу цилиндра |
| US20090104348A1 (en) * | 2007-10-23 | 2009-04-23 | Nissan Motor Co., Ltd. | Sprayed film forming method and apparatus |
| US20100104736A1 (en) * | 2008-10-23 | 2010-04-29 | Baker Hughes Incorporated | Method and apparatus for automated application of hardfacing material to drill bits |
| EP2236211A1 (en) * | 2009-03-31 | 2010-10-06 | Ford-Werke GmbH | Plasma transfer wire arc thermal spray system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2771496A1 (de) | 2014-09-03 |
| IN2014CN02960A (ru) | 2015-07-03 |
| US20140154422A1 (en) | 2014-06-05 |
| RU2014121305A (ru) | 2015-12-10 |
| WO2013060552A1 (de) | 2013-05-02 |
| DE102011085324A1 (de) | 2013-05-02 |
| CN103890222A (zh) | 2014-06-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2608247C2 (ru) | Способ плазменного напыления | |
| US12030078B2 (en) | Plasma transfer wire arc thermal spray system | |
| US5364663A (en) | Thermally spraying metal/solid lubricant composites using wire feedstock | |
| US5080056A (en) | Thermally sprayed aluminum-bronze coatings on aluminum engine bores | |
| US5466906A (en) | Process for coating automotive engine cylinders | |
| RU2650222C2 (ru) | Способ плазменного напыления | |
| US5245153A (en) | Depositing metal onto a surface | |
| US20120325779A1 (en) | Alloy Depositing Machine And Method Of Depositing An Alloy Onto A Workpiece | |
| MX2008012030A (es) | Procedimiento para soldar una capa de desgaste sobre un material basico utilizando varios electrodos de alambre de relleno, polvo de metal y polvo de soldadura. | |
| RU2276199C2 (ru) | Способ изготовления деталей машин, снабженных по меньшей мере одной поверхностью скольжения | |
| US5796064A (en) | Method and apparatus for dual coat thermal spraying cylindrical bores | |
| KR100493603B1 (ko) | 적어도 하나의 슬라이드면이 구비된 기계 부품의 제조 방법 | |
| Kumar et al. | Other solid deposition processes | |
| US20160273477A1 (en) | Method for producing a sprayed cylinder running surface of a cylinder crankcase of an internal combustion engine and such a cylinder crankcase | |
| Boulos et al. | Wire-Arc Spray Torches | |
| US20150060413A1 (en) | Wire alloy for plasma transferred wire arc coating processes | |
| KR20220020254A (ko) | 코팅된 내마모성 금속 기판 및 이의 제조 방법 | |
| US20220010415A1 (en) | Material Composition For A Coating For Components Of Internal Combustion Engines | |
| Wielage et al. | Peculiarities of thermal spraying of coatings using flux-cored wire | |
| US20230056126A1 (en) | Method and system for the metal coating of a bore wall | |
| Enzl | Hard Materials: Special Seminar on Hardmetals as Coatings: Thermal Spray Technology and Coatings |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HE9A | Changing address for correspondence with an applicant |