RU2783749C1 - Detonation spraying device and method of its application - Google Patents
Detonation spraying device and method of its application Download PDFInfo
- Publication number
- RU2783749C1 RU2783749C1 RU2022103817A RU2022103817A RU2783749C1 RU 2783749 C1 RU2783749 C1 RU 2783749C1 RU 2022103817 A RU2022103817 A RU 2022103817A RU 2022103817 A RU2022103817 A RU 2022103817A RU 2783749 C1 RU2783749 C1 RU 2783749C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- section
- barrel
- coatings
- detonation
- detonation spraying
- Prior art date
Links
- 238000010283 detonation spraying Methods 0.000 title claims abstract description 66
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 100
- 238000005474 detonation Methods 0.000 claims description 69
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 47
- 239000002360 explosive Substances 0.000 claims description 42
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 24
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 16
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 15
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 7
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 7
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 6
- 230000000977 initiatory Effects 0.000 claims 1
- 230000001590 oxidative Effects 0.000 claims 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 47
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 33
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 33
- 230000035882 stress Effects 0.000 abstract description 20
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 40
- 239000000463 material Substances 0.000 description 21
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 19
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 12
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 6
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 5
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 5
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- 230000001902 propagating Effects 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012254 powdered material Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N Tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable Effects 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atoms Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 230000001681 protective Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002207 thermal evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
[1] Настоящее изобретение относится к устройствам детонационного напыления и способам их применения, обеспечивающим эффективное нанесение защитных покрытий на поверхность изделий путем нагрева и ускорения дисперсных частиц продуктами детонации. Настоящее изобретение может использоваться в различных отраслях промышленности, в том числе для улучшения функциональных характеристик и увеличения срока службы деталей машин и механизмов.[1] The present invention relates to detonation spraying devices and methods for their use, providing effective deposition of protective coatings on the surface of products by heating and accelerating dispersed particles by detonation products. The present invention can be used in various industries, including to improve the functional characteristics and increase the service life of machine parts and mechanisms.
Уровень техникиState of the art
[2] Детонационное напыление является одной из разновидностей газотермического нанесения функциональных покрытий и представляет собой дискретный процесс нанесения порошкового покрытия на обрабатываемую деталь. Для реализации напыления детонационным способом сначала ствол устройства детонационного напыления заполняют взрывчатой газовой смесью. Затем в ствол устройства в виде порошка подают напыляемый материал, после чего у закрытого конца ствола производят поджиг взрывчатой газовой смеси, в результате чего возбуждается детонационная волна, распространяющаяся по стволу в направлении открытого конца ствола. Высокотемпературный поток продуктов детонации газовой смеси нагревает и ускоряет частицы напыляемого материала, которые при достижении обрабатываемой детали формируют слой покрытия на ее поверхности.[2] Detonation spraying is one of the varieties of thermal thermal deposition of functional coatings and is a discrete process of applying powder coating to a workpiece. To implement detonation spraying, first, the barrel of the detonation spraying device is filled with an explosive gas mixture. Then, the sprayed material is fed into the barrel of the device in the form of a powder, after which an explosive gas mixture is ignited at the closed end of the barrel, as a result of which a detonation wave is excited, propagating along the barrel in the direction of the open end of the barrel. The high-temperature flow of detonation products of the gas mixture heats and accelerates the particles of the sprayed material, which, upon reaching the workpiece, form a coating layer on its surface.
[3] При этом детонационное напыление по сравнению с другими методами напыления обладает рядом преимуществ. Оно позволяет использовать широкую номенклатуру напыляемых материалов, таких как металлы и их сплавы, оксиды, твердые сплавы на основе карбидов и др. Благодаря высокой скорости напыляемых частиц, детонационные покрытия обладают плотностью, близкой к плотности монолитного материала и высокой адгезией, а обрабатываемая деталь незначительно нагревается в процессе детонационного напыления.[3] At the same time, detonation spraying has a number of advantages compared to other spraying methods. It allows the use of a wide range of sprayed materials, such as metals and their alloys, oxides, hard alloys based on carbides, etc. Due to the high velocity of sprayed particles, detonation coatings have a density close to that of a monolithic material and high adhesion, and the workpiece heats up slightly during detonation spraying.
[4] Одним из важнейших параметров, определяющих эффективность защитных свойств функциональных покрытий является его пористость. Чем меньше пористость покрытия, тем больше его прочность связи с обрабатываемой деталью, выше его твердость и износостойкость, лучше химическая защита или электроизоляция и т.д.[4] One of the most important parameters that determine the effectiveness of the protective properties of functional coatings is its porosity. The lower the porosity of the coating, the greater its bond strength with the workpiece, the higher its hardness and wear resistance, the better the chemical protection or electrical insulation, etc.
[5] Чрезвычайно важными факторами, определяющими срок службы покрытий, наносящихся методами газотермического напыления, являются характер (растягивающий или сжимающий) и уровень остаточных напряжений, образующихся в процессе формирования покрытия. В детонационных покрытиях, как и в любых покрытиях, полученных газотермическим напылением, из-за усадки расплавленного материала при его остывании накапливаются остаточные напряжения растяжения. Эти напряжения нейтрализуются в результате своеобразной дробеструйной обработки («пиннинг-эффекта») уже напыленного материала частицами, которые продолжают формировать общий слой покрытия. В зависимости от интенсивности пиннинг-эффекта растягивающее напряжение частично или полностью компенсируется, а при высокой интенсивности - образуется покрытие с напряжением сжатия. Интенсивность пиннинг-эффекта в значительной степени зависит от скорости частиц. Чем выше скорость частиц напыляемого порошка, тем больше компенсируется растяжение, а при достаточно высокой скорости частиц формируется покрытие с благоприятным уровнем сжатия, обеспечивающим повышенный ресурс работы напыленного покрытия.[5] Extremely important factors that determine the service life of thermal spray coatings are the nature ( tensile or compressive ) and the level of residual stresses generated during the formation of the coating. In detonation coatings, as in any coatings obtained by thermal spraying, residual tensile stresses accumulate due to shrinkage of the molten material during its cooling. These stresses are neutralized as a result of a kind of shot-blasting (“pinning effect”) of the already deposited material with particles that continue to form the overall coating layer. Depending on the intensity of the pinning effect, the tensile stress is partially or completely compensated, and at a high intensity, a coating with compressive stress is formed. The intensity of the pinning effect largely depends on the particle velocity. The higher the speed of the particles of the sprayed powder, the more the tension is compensated, and at a sufficiently high speed of the particles, a coating is formed with a favorable level of compression, which provides an increased service life of the sprayed coating.
[6] Известен патент на изобретение US2714563A (опубл. 02.08.1955 г.; МПК: B05B 7/20; C23C 4/12), в котором раскрывается способ и устройство, использующее волны детонации для напыления и других целей. Устройство, а именно детонационная пушка, содержит ствол, камеру смешения, сообщающуюся с указанным стволом, средства для раздельной подачи порций газообразного окислителя и топлива в указанную камеру и ствол, камеру воспламенения, расположенную между стволом и камерой смешения, непосредственно и непрерывно сообщающуюся с указанным стволом и указанной камерой смешения. Также детонационная пушка содержит средства для подачи частиц порошка одним из компонентов газовой смеси, образующейся в камере смешения, и средства для многократного повторения выстрелов в секунду, при этом ствол пушки имеет достаточную длину для возникновения в нем детонационной волны, которая разгоняет частицы порошка до высокой скорости. Недостатком такой детонационной пушки является то, что она имеет цилиндрический ствол постоянного сечения, что ограничивает возможности ускорения частиц напыляемого порошка и не дает возможность получить высокоплотное покрытие и избавиться от напряжений растяжения в формируемом покрытии.[6] A patent for the invention US2714563A (publ. 02.08.1955; IPC:
[7] Также известен патент на изобретение RU1257912C (опубл. 10.05.1995 г.; МПК: B05B 7/20), в котором описывается устройство для детонационного нанесения покрытий, содержащее последовательно соединенные ствол, демпфирующую камеру, смесительную камеру с клапанами для дозировки смеси и продувки инертным газом, снабженными приводами. При этом с целью повышения ресурса и надежности, демпфирующая камера снабжена выпускным клапаном, установленным с возможностью соединения ее со стволом, впускным клапаном, установленным с возможностью соединения ее со смесительной камерой и стравливающим клапаном, установленным с возможностью соединения ее с атмосферой. Недостатком такой детонационной пушки является то, что она имеет цилиндрический ствол постоянного сечения, что ограничивает возможности ускорения частиц напыляемого порошка и не дает возможность получить высокоплотное покрытие и избавиться от напряжений растяжения в формируемом покрытии.[7] Also known is a patent for the invention RU1257912C (publ. 05/10/1995; IPC:
[8] В патенте RU2399431C1 (опубл. 17.02.2009 г.; МПК: B05B 7/20) описывается устройство для детонационного нанесения защитных покрытий на поверхности материалов и/или изделий. Установка для детонационного напыления покрытий содержит ствол, смесительную камеру, ствольный клапан и входные клапаны для подачи окислителя, горючего и инертного газов. При этом смесительная камера сообщена непосредственно с полостью ствола и через ствольный клапан соединена с двумя трубами, к одной из которых подсоединены входные клапаны окислителя и инертного газа, а к другой - горючего и инертного газов. Недостатком такой детонационной пушки является то, что она имеет цилиндрический ствол постоянного сечения, что ограничивает возможности ускорения частиц напыляемого порошка и не дает возможность получить высокоплотное покрытие и избавиться от напряжений растяжения в формируемом покрытии.[8] Patent RU2399431C1 (published February 17, 2009; IPC:
[9] В патенте на изобретение US4004735A (опубл. 25.12.1977 г.; МПК: B05B 1/24) описывается устройство для детонационного нанесения покрытий, включающее: взрывную камеру в виде трубы, дозатор для подачи порошка с выпускной трубой со струйным соплом, сообщающимися с пространством взрывной камеры, и кольцевую камеру предварительного сгорания, окружающую взрывную камеру вблизи ее закрытого конца, установленную таким образом что выпуск порошкообразного материала из сопла в пространство взрывной камеры сопровождается втягиванием порошкообразного материала из сопла в пространство взрывной камеры под действием вакуума создаваемого взрывом. При этом внутренняя поверхность стенок взрывной камеры в месте установки камеры предварительного сгорания имеет форму усеченного конуса, сужающегося к открытому концу камеры взрыва и соединяющегося с трубой взрывной камеры через цилиндрическую часть и поверхность с обратным конусом, который служит для выравнивания давления и поля скоростей потока по всему поперечному сечению взрывной камеры. Недостатком такого устройства является то, что начальный участок его взрывной камеры с переменным сечением используется лишь для выравнивания давления и поля скоростей потока по поперечному сечению взрывной камеры во время подачи порошкового материала в цилиндрическую часть взрывной камеры постоянного сечения, где происходит ускорение частиц порошка продуктами детонации, что ограничивает возможности ускорения частиц напыляемого порошка и не дает возможность получить высокоплотное покрытие и избавиться от напряжений растяжения в формируемом покрытии.[9] In the invention patent US4004735A (publ. 25.12.1977; IPC:
[10] Также известно устройство, описанное в патенте не изобретение RU2404860C2 (опубл. 27.11.2010 г.; МПК: B05B 7/20), представляющее собой ствол установки детонационного напыления. Ствол включает содержащие ствольные трубы казенную и дульную части, разделенные ствольной проставкой, а также кожух, имеющий средство подвода охлаждающей жидкости. При этом средство для подвода охлаждающей жидкости расположено в средней части ствола у основания дульной части, а ствол снабжен средством для создания прямого - возвратного потока охлаждающей жидкости в зазоре между кожухом охлаждения и ствольной трубой, которое выполнено в виде двух герметизирующих перегородок, установленных в дульной части ствола в зазоре между кожухом охлаждения и ствольной трубой вдоль оси ствола и не доходящих до дульного среза так, что имеются зазоры между торцевой частью ствола и упомянутыми перегородками. Недостатком такого устройства является то, что оно имеет цилиндрический ствол постоянного сечения, что ограничивает возможности ускорения частиц напыляемого порошка и не дает возможность получить высокоплотное покрытие и избавиться от напряжений растяжения в формируемом покрытии.[10] Also known is the device described in the patent RU2404860C2 (publ. 27.11.2010; IPC:
[11] Другим аналогом к заявляемому изобретению является устройство для детонационного нанесения покрытий, описанное в статье И.С. Батраева, Е.С. Прохорова, В.Ю. Ульяницкого «Разгон и нагрев порошковых частиц продуктами газовой детонации в каналах с коническим переходом» (Физика горения и взрыва. Т.50. 2014. № 3. С.78-86) с участием авторов настоящего патента. Описанное устройство содержит ствол с коническим переходом, состоящий из казенной и дульной секций, разделенных проставкой для инжекции порошка через отверстие в боковой стенке. Цилиндрическая казенная секция этого устройства по коническому переходу соединяется с цилиндрической дульной секций меньшего диаметра, что обеспечивает сокращение габаритов устройства без снижения скорости частиц напыляемого материала. В этом устройстве взрывчатой смесью заполняется казенная секция, и после возбуждения детонации путем поджига смеси свечой зажигания у закрытого конца продукты детонации захватывают инжектированный через дозаторную проставку порошок и ускоряют частицы порошка в цилиндрической дульной секции. Недостатком такого устройства является то, что его дульная секция выполнена в виде цилиндра постоянного сечения, что ограничивает возможности ускорения частиц напыляемого порошка и не дает возможность получить высокоплотное покрытие и избавиться от напряжений растяжения в формируемом покрытии.[11] Another analogue to the claimed invention is a device for detonation coating, described in the article by I.S. Batraeva, E.S. Prokhorova, V.Yu. Ulyanitsky "Acceleration and heating of powder particles by gas detonation products in channels with a conical transition" (Physics of combustion and explosion. V.50. 2014. No. 3. P.78-86) with the participation of the authors of this patent. The described device contains a barrel with a conical transition, consisting of a breech and muzzle sections, separated by a spacer for powder injection through a hole in the side wall. The cylindrical breech section of this device is connected via a conical transition to a cylindrical muzzle section of a smaller diameter, which reduces the size of the device without reducing the speed of particles of the sprayed material. In this device, the breech section is filled with an explosive mixture, and after detonation is initiated by igniting the mixture with a spark plug at the closed end, the detonation products capture the powder injected through the dosing spacer and accelerate the powder particles in the cylindrical muzzle section. The disadvantage of this device is that its muzzle section is made in the form of a cylinder of constant cross section, which limits the possibility of accelerating the particles of the sprayed powder and does not make it possible to obtain a high-density coating and get rid of tensile stresses in the formed coating.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
[12] Задачей настоящего изобретения является разработка устройства детонационного напыления и реализация способа его применения, обеспечивающих нанесение покрытий с увеличенной скоростью частиц напыляемого порошка.[12] The objective of the present invention is to develop a device for detonation spraying and implementation of the method of its application, providing coating with an increased speed of particles of the sprayed powder.
[13] Указанная задача достигается благодаря такому техническому результату, как увеличение плотности покрытия (за счет уменьшения пористости) и исключение остаточных напряжений растяжения с формированием умеренного уровня напряжений сжатия в получаемом покрытии. Указанная задача достигается в том числе, но не ограничиваясь, благодаря:[13] This task is achieved due to such a technical result as an increase in the density of the coating (due to a decrease in porosity) and the elimination of residual tensile stresses with the formation of a moderate level of compressive stresses in the resulting coating. This objective is achieved, among other things, but not limited to:
• выполнению казенной секции ствола в виде прямого или сужающегося осесимметричного канала, а дульной секции ствола - в виде осесимметричного канала, имеющего расширяющийся участок в направления движения напыляемого порошка;• execution of the breech section of the barrel in the form of a straight or tapering axisymmetric channel, and the muzzle section of the barrel - in the form of an axisymmetric channel having an expanding section in the direction of the sprayed powder;
• заполнению казенной секции ствола взрывчатой смесью на 75-90% длины казенной секции;• filling the breech section of the barrel with an explosive mixture for 75-90% of the length of the breech section;
• разделению казенной и дульной секций ствола проставкой для инжекции порошка через отверстия в боковой стенке.• separating the breech and muzzle sections of the barrel with a spacer for powder injection through holes in the side wall.
[14] Более полно, технический результат достигается описанным устройством детонационного напыления, включающим ствол с газораспределительным устройством для подачи взрывчатой смеси со средством ее воспламенения и по крайней мере один дозатор для подачи порошка. При этом ствол включает по крайней мере казенную и дульную секцию. Дульная секция имеет выходное отверстие и выполнена таким образом, что включает участок, расширяющийся в направлении движения напыляемого порошка.[14] More fully, the technical result is achieved by the described detonation spraying device, which includes a barrel with a gas distribution device for supplying an explosive mixture with its ignition means and at least one dispenser for supplying powder. In this case, the barrel includes at least a breech and muzzle section. The muzzle section has an outlet and is made in such a way that it includes a section that expands in the direction of movement of the sprayed powder.
[15] При этом газораспределительное устройство необходимо для обеспечения подачи газового топлива в ствол устройства детонационного напыления. Средство воспламенения необходимо для поджига взрывчатой газовой смеси, в результате которого возбуждается детонационная волна. Дозатор для подачи порошка необходим для инжекции напыляемого материала в виде порошка в ствол устройства. Казенная секция ствола необходима для детонационного сжигания взрывчатой смеси, а дульная - для нагрева и ускорения частиц напыляемого порошкового материала потоком продуктов детонации, генерируемых в результате детонационного сжигания взрывчатой смеси в казенной секции. Причем, за счет того, что при движении продуктов детонации в расширяющемся канале дульной секции их скорость существенно увеличивается, и в результате их воздействия на порошок существенно увеличивается скорость частиц напыляемого порошка. Благодаря высокой скорости, частицы напыляемого порошка при достижении обрабатываемой детали формируют на ее поверхности плотное покрытие с низкой пористостью и без остаточных напряжений растяжения с умеренным уровнем напряжений сжатия.[15] In this case, the gas distribution device is necessary to ensure the supply of gaseous fuel to the barrel of the detonation spraying device. An igniter is needed to ignite the explosive gas mixture, which results in the excitation of a detonation wave. A powder dispenser is needed to inject the sprayed material in powder form into the barrel of the device. The breech section of the barrel is necessary for the detonation combustion of the explosive mixture, and the muzzle section is necessary for heating and accelerating the particles of the sprayed powder material by the flow of detonation products generated as a result of the detonation combustion of the explosive mixture in the breech section. Moreover, due to the fact that when the detonation products move in the expanding channel of the muzzle section, their speed increases significantly, and as a result of their impact on the powder, the speed of particles of the sprayed powder increases significantly. Due to the high speed, the particles of the sprayed powder, upon reaching the workpiece, form a dense coating on its surface with low porosity and without residual tensile stresses with a moderate level of compressive stresses.
[16] То, что устройство детонационного напыления может включать ствольный клапан, размещенный между газораспределительным устройством и входом в казенную секцию ствола, позволяет предотвращать «обратный удар» (проникновение продуктов детонации) в подводящие газовые магистрали во время взрыва (детонации) в стволе устройства.[16] The fact that the detonation spraying device may include a barrel valve located between the gas distribution device and the inlet to the breech section of the barrel makes it possible to prevent "kickback" (penetration of detonation products) into the supply gas lines during an explosion (detonation) in the barrel of the device.
[17] Устройство детонационного напыления может включать камеру смешения-зажигания, выполненную таким образом, что ее объем не превышает 10% объема казенной секции ствола. Она позволяет обеспечить смешение компонентов взрывчатой газовой смеси с однородностью не менее 95%.[17] The detonation spraying device may include a mixing-ignition chamber designed in such a way that its volume does not exceed 10% of the volume of the breech section of the barrel. It allows mixing the components of an explosive gas mixture with a homogeneity of at least 95%.
[18] Между казенной и дульной секцией ствола может быть расположена проставка. Она может быть выполнена в виде осесимметричной втулки и включать по крайней мере один радиальный канал с отверстием. Дозатор и/или дозаторы порошка могут быть соединены с отверстием и/или отверстиями проставки соответственно. При этом казенная секция может соединяться с проставкой при помощи сужающегося переходного конуса, расположенного на конце казенной секции.[18] A spacer may be located between the breech and muzzle section of the barrel. It can be made in the form of an axisymmetric sleeve and include at least one radial channel with a hole. The dispenser and/or powder dispensers may be connected to the opening and/or openings of the spacer, respectively. In this case, the breech section can be connected to the spacer using a tapering transition cone located at the end of the breech section.
[19] То, что газораспределительное устройство может быть выполнено с возможностью заполнения казенной секции ствола взрывчатой смесью на 75-90% длины казенной секции, позволяет достичь еще большего эффекта увеличения скорости частиц напыляемого порошка.[19] The fact that the gas distribution device can be configured to fill the breech section of the barrel with an explosive mixture for 75-90% of the length of the breech section, allows you to achieve an even greater effect of increasing the speed of the particles of the sprayed powder.
[20] Дульная секция ствола может расширяться по всей своей длине. Также дульная секция может иметь участок цилиндрической формы и расширяющийся участок. При этом расширяющийся участок дульной секции может быть выполнен в виде усеченного конуса, или усеченного гиперболоида, или усеченного параболоида. В частности, дульная секция длиной 200-400 мм может иметь цилиндрическую часть длиной 20-150 мм и оставшийся участок, имеющий форму усеченного конуса. Угол конуса при этом может быть равен 2-8 градусов.[20] The muzzle section of the barrel can expand along its entire length. Also, the muzzle section may have a cylindrical section and an expanding section. In this case, the expanding section of the muzzle section can be made in the form of a truncated cone, or a truncated hyperboloid, or a truncated paraboloid. In particular, the muzzle section with a length of 200-400 mm may have a cylindrical part with a length of 20-150 mm and the remaining section having the shape of a truncated cone. The angle of the cone in this case can be equal to 2-8 degrees.
[21] Также технический результат достигается благодаря способу применения устройства детонационного напыления, по которому сначала заполняют взрывчатой смесью казенную секцию ствола при помощи газораспределительного устройства. После этого инжектируют напыляемый порошок при помощи дозатора порошка и путем поджига при помощи средства воспламенения инициируют детонацию взрывчатой смеси. В процессе движения по стволу генерируемый поток продуктов детонации нагревает и ускоряет инжектированный напыляемый порошок и метает его на поверхность обрабатываемой детали. Причем, дульная секция ствола включает участок, расширяющийся в направлении движения напыляемого порошка до выходного отверстия.[21] Also, the technical result is achieved due to the method of using a detonation spraying device, according to which the breech section of the barrel is first filled with an explosive mixture using a gas distribution device. The powder to be sprayed is then injected with a powder dispenser and the detonation of the explosive mixture is initiated by ignition with the aid of an ignition means. In the process of moving along the barrel, the generated flow of detonation products heats and accelerates the injected sprayed powder and throws it onto the surface of the workpiece. Moreover, the muzzle section of the barrel includes a section expanding in the direction of movement of the sprayed powder to the outlet.
[22] При этом заполнение взрывчатой смесью казенной секции ствола и ее поджиг необходимы для инициирования детонации в казенной секции ствола, которая генерирует высокотемпературный и высокоскоростной поток продуктов детонации, впоследствии нагревающий и ускоряющий частицы напыляемого порошка. Инжекция напыляемого порошка необходима для подачи в ствол устройства детонационного напыления материала, который необходимо напылить на обрабатываемую деталь. А то, что продукты детонации проходят через расширяющийся участок дульной секции необходимо для ускорения продуктов детонации, и как следствие, еще большего ускорения захватываемых потоком продуктов детонации частиц напыляемого порошка. Благодаря высокой скорости частиц напыляемого порошка при достижении обрабатываемой детали они формируют на ее поверхности плотное покрытие с низкой пористостью без остаточных напряжений растяжения с умеренным уровнем напряжений сжатия.[22] At the same time, filling the breech section of the barrel with an explosive mixture and its ignition are necessary to initiate detonation in the breech section of the barrel, which generates a high-temperature and high-speed flow of detonation products, subsequently heating and accelerating the particles of the sprayed powder. The injection of spray powder is necessary to supply the material to be sprayed onto the workpiece into the barrel of the detonation spraying device. And the fact that the detonation products pass through the expanding section of the muzzle section is necessary to accelerate the detonation products, and as a result, to further accelerate the particles of the sprayed powder captured by the flow of detonation products. Due to the high speed of the sprayed powder particles, when they reach the workpiece, they form a dense coating with low porosity on its surface without residual tensile stresses with a moderate level of compressive stresses.
[23] При этом напыляемый порошок могут инжектировать при помощи дозатора порошка через отверстие в стволе, выполненное на границе между казенной секцией и дульной секцией.[23] At the same time, the powder to be sprayed can be injected using a powder dispenser through a hole in the barrel made at the border between the breech section and the muzzle section.
[24] На этапе заполнения казенной секции взрывчатой смесью могут заполнять казенную секцию на 75-90% ее длины. Это позволяет достичь еще большего эффекта увеличения скорости частиц напыляемого порошка.[24] At the stage of filling the breech section with an explosive mixture, the breech section can be filled to 75-90% of its length. This allows to achieve an even greater effect of increasing the speed of the particles of the sprayed powder.
[25] Перед заполнением казенной секции взрывчатой смесью могут открывать ствольный клапан, подавать топливо и окислитель в камеру смешения-зажигания при помощи газораспределительного устройства и смешивать топливо и окислитель, формируя взрывчатую смесь, в камере смешения-зажигания.[25] Before filling the breech with an explosive mixture, the barrel valve can be opened, fuel and oxidizer are supplied to the mixing-ignition chamber using a gas distribution device, and fuel and oxidizer are mixed, forming an explosive mixture, in the mixing-ignition chamber.
[26] То, что после инжектирования напыляемого порошка могут закрывать ствольный клапан, позволяет предотвращать «обратный удар» (проникновение продуктов детонации) в подводящие газовые магистрали во время взрыва (детонации) в стволе устройства.[26] The fact that, after injection of the sprayed powder, the barrel valve can be closed, it is possible to prevent "backlash" (penetration of detonation products) into the supply gas lines during the explosion (detonation) in the barrel of the device.
[27] То, что после вылета напыляемого порошка из ствола устройства могут открывать ствольный клапан и подавать негорючий газ в ствол при помощи газораспределительного устройства, позволяет вытеснять остатки продуктов детонации для подготовки к выполнению нового цикла напыления.[27] The fact that, after the spray powder leaves the barrel, the devices can open the barrel valve and supply non-combustible gas to the barrel using a gas distribution device, allows you to displace the remaining detonation products in preparation for a new spray cycle.
[28] То, что все этапы способа применения устройства детонационного напыления могут повторять с определенной периодичностью, позволяет наносить покрытие на обрабатываемую деталь частицами напыляемого порошка более одного раза, а соответственно, формировать покрытие большей толщины и на большей площади.[28] The fact that all steps of the method of using the detonation spraying device can be repeated at certain intervals allows the workpiece to be coated with particles of the sprayed powder more than once, and, accordingly, to form a coating of greater thickness and over a larger area.
Описание чертежейDescription of drawings
[29] На Фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства детонационного напыления согласно настоящему изобретению.[29] FIG. 1 is a schematic diagram of a detonation spraying device according to the present invention.
[30] На Фиг. 2 представлено схематическое изображение дульной секции конической формы.[30] FIG. 2 is a schematic representation of the muzzle section of a conical shape.
[31] На Фиг. 3 представлено схематическое изображение дульной секции гиперплоидной формы.[31] FIG. 3 is a schematic representation of the muzzle section of the hyperploid shape.
[32] На Фиг. 4 представлено схематическое изображение дульной секции параболоидной формы.[32] FIG. 4 is a schematic representation of a paraboloid-shaped muzzle section.
[33] На Фиг. 5 представлено схематическое изображение дульной секции с частями цилиндрической и конической формы.[33] FIG. 5 is a schematic representation of the muzzle section with parts of a cylindrical and conical shape.
[34] На Фиг. 6 представлена схема эксперимента по регистрации ускорения порошковых частиц в стволе с конической дульной частью.[34] FIG. Figure 6 shows a diagram of an experiment on recording the acceleration of powder particles in a barrel with a conical muzzle.
[35] На Фиг. 7 представлена зависимость скорости частиц от угла расширения дульной секции, полученная в ходе эксперимента, схема которого представлена на Фиг. 9.[35] FIG. 7 shows the dependence of the particle velocity on the expansion angle of the muzzle section, obtained during the experiment, the scheme of which is shown in Fig. 9.
[36] На Фиг. 8 представлена таблица с параметрами покрытий из порошка WOKA 3652 при разных углах расширения дульной секции.[36] FIG. 8 shows a table with the parameters of WOKA 3652 powder coatings at different expansion angles of the muzzle section.
[37] На Фиг. 9 представлена микроструктура покрытия из порошка WOKA 3652, полученная при выполнении дульной секции цилиндрической формы.[37] FIG. 9 shows the microstructure of the WOKA 3652 powder coating obtained by making a cylindrical muzzle section.
[38] На Фиг. 10 представлена микроструктура покрытия из порошка WOKA 3652, полученная при выполнении дульной секции конической формы.[38] FIG. 10 shows the microstructure of a WOKA 3652 powder coating obtained by making a conical muzzle section.
[39] На Фиг. 11 представлена принципиальная схема устройства детонационного напыления с дополнительными элементами согласно настоящему изобретению.[39] FIG. 11 is a schematic diagram of a detonation spraying device with additional elements according to the present invention.
[40] На Фиг. 12 представлено схематическое изображение проставки для инжекции порошка в ствол устройства в поперечном разрезе.[40] FIG. 12 is a schematic cross-sectional representation of a spacer for injecting powder into the barrel of the device.
[41] На Фиг. 13 представлено схематическое изображение проставки для инжекции порошка в ствол устройства (вид сбоку).[41] In FIG. 13 is a schematic representation of a spacer for injecting powder into the barrel of the device (side view).
Подробное описаниеDetailed description
[42] В приведенном ниже подробном описании реализации изобретения приведены многочисленные детали реализации, призванные обеспечить отчетливое понимание настоящего изобретения. Однако, квалифицированному в предметной области специалисту очевидно, каким образом можно использовать настоящее изобретение, как с данными деталями реализации, так и без них. В других случаях, хорошо известные методы, процедуры и компоненты не описаны подробно, чтобы не затруднять излишнее понимание особенностей настоящего изобретения.[42] In the following detailed description of the implementation of the invention, numerous implementation details are provided to provide a clear understanding of the present invention. However, it will be obvious to one skilled in the art how the present invention can be used, both with and without these implementation details. In other cases, well-known methods, procedures and components are not described in detail so as not to obscure the features of the present invention.
[43] Кроме того, из приведенного изложения ясно, что изобретение не ограничивается приведенной реализацией. Многочисленные возможные модификации, изменения, вариации и замены, сохраняющие суть и форму настоящего изобретения, очевидны для квалифицированных в предметной области специалистов.[43] In addition, from the foregoing it is clear that the invention is not limited to the above implementation. Numerous possible modifications, alterations, variations, and substitutions that retain the spirit and form of the present invention will be apparent to those skilled in the art.
[44] На Фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства детонационного напыления согласно настоящему изобретению. Устройство детонационного напыления включает ствол 1 с газораспределительным устройством 2 для подачи взрывчатой смеси со средством ее воспламенения 3 и по крайней мере один дозатор 4 для подачи порошка. Ствол 1 включает по крайней мере казенную секцию 5 и дульную секцию 6, а дульная секция 6 имеет выходное отверстие 7. При этом дульная секция 6 выполнена таким образом, что включает участок, расширяющийся в направлении движения напыляемого порошка.[44] In FIG. 1 is a schematic diagram of a detonation spraying device according to the present invention. The detonation spraying device includes a
[45] Газораспределительное устройство 2 обеспечивает подачу одно- или многокомпонентного газового топлива (водорода, ацетилена, пропилена и других углеводородов), окислителя (кислорода) и негорючего газа (воздуха, азота, аргона и др.) в ствол 1 устройства детонационного напыления. При этом перед попаданием в ствол 1 топливо и окислитель смешиваются в камере смешения. После этого реализуют поджиг получившейся взрывчатой смеси в камере зажигания. Причем камера смешения и камера зажигания могут быть как двумя раздельными камерами, так и одной камерой смешения-зажигания.[45] The
[46] Средство воспламенения 3 предназначено для поджига взрывчатой смеси в стволе 1. В качестве средства воспламенения 3 может использоваться свеча зажигания или любое другое аналогичное средство воспламенения.[46] The
[47] Дозатор 4 для подачи порошка обеспечивает инжектирование напыляемого порошка в ствол 1 устройства детонационного напыления. При этом по крайней мере один дозатор 4 для подачи порошка может быть размещен как до казенной секции 5, так и на границе между казенной 5 и дульной 6 секциями ствола 1 устройства детонационного напыления.[47] The
[48] Ствол 1 устройства детонационного напыления выполняют двухсекционным. Первая его секция называется казенной секцией 5, а вторая - дульной 6. Они могут соединяться друг с другом напрямую, формируя сплошной ствол 1, или они могут быть разделены другими элементами устройства детонационного напыления. Например, между казенной 5 и дульной 6 секциями может быть размещена проставка 11 и/или сужающийся переходный конус 10. Вариант выполнения устройства детонационного напыления с проставкой 11 и сужающимся переходным конусом 10 раскрыт далее в описании.[48] The
[49] Казенная секция 5 ствола 1 (камера сгорания) предназначена для детонационного сжигания взрывчатой смеси и выполнена в виде осесимметричного канала постоянного сечения.[49] The
[50] Дульная секция 6 предназначена для нагрева и ускорения частиц напыляемого порошкового материала потоком продуктов детонации, генерируемых в результате детонационного сжигания взрывчатой смеси в казенной секции 5. Дульная секция 6 выполнена в виде осесимметричного канала, расширяющегося в направлении движения частиц напыляемого материала (к выходному отверстию 7), с произвольным, но монотонным увеличением поперечного сечения. Например, дульная секция может быть выполнена в виде канала конической формы с углом ϕ наклона образующей конуса относительно оси канала, как показано на Фиг. 2. В другом варианте, дульная секция 6 может быть выполнена в виде усеченного гиперболоида (Фиг. 3) или усеченного параболоида (Фиг. 4). В этих случаях поперечное сечение дульной секции 6 увеличивается в направлении движения напыляемого порошка по всей длине дульной секции 6 ствола 1. Также дульная секция 6 может быть выполнена таким образом, что один ее участок имеет цилиндрическую форму, а второй - расширяется, как это показано на Фиг. 5. При этом расширяющийся участок дульной секции 6 может расширяться по любому закону, например, иметь форму усеченного конуса (Фиг. 2), или усеченного гиперболоида (Фиг. 3), или усеченного параболоида (Фиг. 4) и др.[50] The
[51] Частный вариант выполнения дульной секции 6 формы, схематично изображенной на Фиг. 5, может быть реализован следующим образом. При длине дульной секции 6 в 200-400 мм цилиндрический участок может иметь длину 20-150 мм, а оставшийся участок - форму усеченного конуса. При этом угол конуса расширяющегося участка дульной секции 6 может быть выбран в диапазоне 2-8 градусов.[51] A particular embodiment of the
[52] Устройство детонационного напыления, показанное на Фиг. 1, работает следующим образом. Газораспределительное устройство 2 подает топливо и окислитель в ствол 1. Причем до попадания в казенную секцию 5 ствола 1 топливо и окислитель смешивают для получения взрывчатой смеси. При помощи дозатора 4 порошка инжектируют порошок в ствол 1 устройства детонационного напыления. Затем путем поджига средством воспламенения 3 во взрывчатой смеси возбуждается детонационная волна, распространяющаяся по казенной секции 5 по направлению к выходному отверстию 7. Сгенерированный в результате детонационного сжигания взрывчатой смеси высокотемпературный и высокоскоростной (сверхзвуковой) поток продуктов детонации захватывает частицы напыляемого порошкового материала, разогревает их и ускоряет до больших скоростей, проводя частицы порошкового материала через дульную секцию 6 ствола 1 в направлении выходного отверстия 7. Таким образом, высокотемпературный поток продуктов детонации метает частицы порошкового материала на обрабатываемую деталь, в результате чего на ее поверхности формируется слой защитного покрытия.[52] The detonation spraying device shown in FIG. 1 works as follows. The
[53] При движении по дульной секции 6 благодаря ее расширению сверхзвуковой поток продуктов детонации получает дополнительное ускорение, за счет чего получают дополнительное ускорение и частицы напыляемого материала. Ускорение порошковых частиц в газовом потоке зависит как от скорости продуктов детонации U, так и от их плотности ρ. Согласно второму закону Ньютона, ускорение движения твердой частицы a прямо пропорционально плотности продуктов детонации, ρ, и квадрату скорости продуктов детонации, U 2. Поскольку при увеличении скорости сверхзвукового потока в расширяющемся канале плотность продуктов детонации уменьшается, то зависимость ускорения от степени расширения канала оказывается не монотонной. Если при умеренном расширении канала ускорение a увеличивается из-за увеличения скорости U, то при резком расширении канала ускорение a может уменьшится из-за резкого падения плотности ρ. Это соображение подтверждается экспериментами по ускорению частиц порошкового материала в расширяющихся каналах конической формы с углом ϕ наклона образующей конуса относительно оси канала, схема которого показана на Фиг. 6 [2].[53] When moving along the
[54] На Фиг. 7 представлен график, полученный в результате эксперимента, который показывает, что по мере увеличения угла ϕ скорость частиц U увеличивается, и при ϕ=3° U возрастает почти на 40%, а при ϕ=4° скорость уже ниже, чем при ϕ=3°, что указывает на уменьшение силы воздействия потока продуктов детонации на частицы порошка. Таким образом, для расширения дульной секции 6 конической формы целесообразно ограничиться углом ϕ≈3°.[54] In FIG. 7 shows a graph obtained as a result of the experiment, which shows that as the angle ϕ increases, the particle velocity U increases, and at ϕ=3° U increases by almost 40%, and at ϕ=4° the speed is already lower than at ϕ= 3°, which indicates a decrease in the impact force of the detonation product flow on the powder particles. Thus, to expand the
[55] Для подтверждения технических результатов изобретения с помощью предлагаемого устройства с цилиндрической и конической дульной секцией 6 с углом ϕ=1,5° было напылено износостойкое покрытие из твердосплавного композита на основе карбида вольфрама WC/10Co4Cr (WOKA 3652). Результаты анализа свойств полученных покрытий, выполненные по методикам, описанным в публикации [3], представлены в таблице, показанной на Фиг. 8. При этом на Фиг. 9 представлена микроструктура покрытия из порошка WOKA 3652, полученная при выполнении дульной секции 6 цилиндрической формы, а на Фиг. 10 - микроструктура порошка при выполнении дульной секции 6 конической формы. Полученные результаты показывают, что за счет увеличения скорости частиц в расширяющейся дульной секции 6 ствола 1 пористость покрытия уменьшается в три с половиной раза, его твердость увеличивается на 25% и растягивающие остаточные напряжения меняются на сжимающие.[55] To confirm the technical results of the invention, using the proposed device with a cylindrical and
[56] На Фиг. 11 представлен схематичный вид устройства детонационного напыления с дополнительными элементами согласно настоящему изобретению. Устройство снабжено газораспределительным устройством 2, ствольным клапаном 8, камерой смешения-зажигания 9 со свечой зажигания 3, стволом 1, состоящим из казенной секции 5 с переходным конусом 10 и дульной секции 6, соединяющихся через проставку 11, и по крайней мере одним дозатором 4. При этом дульная секция 6 имеет выходное отверстие 7 и выполнена таким образом, что включает участок, расширяющийся в направлении движения напыляемого порошка.[56] FIG. 11 is a schematic view of a detonation spraying device with additional elements according to the present invention. The device is equipped with a
[57] Включение ствольного клапана 8 обеспечивает предотвращение «обратного удара» (проникновения продуктов детонации) в подводящие газовые магистрали во время взрыва (детонации) в стволе 1 устройства.[57] Turning on the
[58] Камера смешения-зажигания 9 обеспечивает смешение компонентов взрывчатой газовой смеси с однородностью не менее 95%. При этом она может быть выполнена таким образом, что ее объем не превышает 10% объема казенной секции 5 ствола 1 устройства детонационного напыления.[58] The mixing-
[59] Казенная секция 5 ствола 1 может быть выполнена с сужающимся переходным конусом 10 на конце, соединяющимся без уступа с проставкой 11. Дульная секция 6 также соединяется без уступа с проставкой 11.[59] The
[60] Проставка 11 предназначена для инжекции через отверстие в ее боковой стенке напыляемого порошка в ствол 1 устройства и может быть расположена на границе между казенной 5 и дульной 6 секциями ствола 1 устройства детонационного напыления. Проставка 11 может быть выполнена в виде осесимметричной втулки, протяженность которой вдоль оси сравнима с размером ее поперечного сечения, и в ее боковой стенке может быть выполнен по крайней мере один радиальный канал с отверстием, сечение которого на два порядка меньше поперечного сечения втулки, как показано на Фиг. 12 и Фиг. 13.[60] The
[61] Устройство детонационного напыления может включать по крайней мере один дозатор 4. Дозатор 4 обеспечивает инжектирование напыляемого порошка в ствол 1 устройства через по крайней мере одно отверстие радиального канала в боковой стенке проставки 11.[61] The detonation spraying device may include at least one
[62] Устройство детонационного напыления, показанное на Фиг. 11, работает следующим образом. Газораспределительное устройство 2 через открытый ствольный клапан 8 топливо и окислитель подаются в камеру смешения-зажигания 9, в которой формируется взрывчатая смесь, поступающая в казенную секцию 5 в таком количестве, чтобы заполнить ее на 75-90% ее объема, и порошок через канал проставки 11 инжектируется дозатором 4 в ствол 1, после чего ствольный клапан 8 закрывается и путем поджига средством воспламенения 3 во взрывчатой смеси возбуждается детонационная волна, распространяющаяся по казенной секции 5 по направлению к выходному отверстию 7. Сгенерированный в результате детонационного сжигания взрывчатой смеси высокотемпературный и высокоскоростной (сверхзвуковой) поток продуктов детонации захватывает частицы напыляемого порошкового материала, локализованные в зоне перехода из казенной 5 в дульную секцию 6, разогревает их и метает с большой скоростью на обрабатываемую деталь, в результате чего на ее поверхности формируется слой защитного покрытия. После вылета напыляемого порошка с продуктами детонации из ствола 1 и падения давления в нем до давления окружающей среды открывается ствольный клапан 8 и через него газораспределительным устройством 2 в ствол 1 подается негорючий газ, которым вытесняются остатки продуктов детонации для подготовки выполнения нового цикла напыления.[62] The detonation spraying device shown in FIG. 11 works as follows.
[63] Способ применения устройства детонационного напыления, показанного на Фиг. 1, реализуется следующим образом. Сначала заполняют взрывчатой смесью казенную секцию 5 ствола 1 при помощи газораспределительного устройства 2. Затем инжектируют напыляемый порошок в ствол 1 устройства детонационного напыления при помощи дозатора порошка 4. После этого путем поджига при помощи средства воспламенения 3 инициируют детонацию взрывчатой смеси, в результате чего формируется высокотемпературный поток продуктов детонации, который нагревает и ускоряет инжектированный напыляемый порошок и проводит его через ствол 1, дульная секция 6 которого включает участок, расширяющийся в направлении движения напыляемого порошка до выходного отверстия 7.[63] The method of using the detonation spraying device shown in FIG. 1 is implemented as follows. First, the
[64] При этом инжектировать напыляемый порошок могут через радиальный канал в проставке 11, расположенной на границе между казенной 5 и дульной 6 секциями.[64] At the same time, the sprayed powder can be injected through the radial channel in the
[65] Перед заполнение казенной секции 5 взрывчатой смесью могут сначала открывать ствольный клапан 8. Затем могут подавать топливо и окислитель в камеру смешения-зажигания 9 при помощи газораспределительного устройства 2. В камере смешения-зажигания 9 топливо и окислитель смешивают для получения взрывчатой смеси, а после формирования смеси ее могут подавать в казенную секцию 5 в таком количестве, чтобы заполнить ее на 75-90% ее объема.[65] Before filling the
[66] После инжектирования напыляемого порошка открытый ствольный клапан 8 могут закрыть. Это может позволить предотвратить «обратный удар» в подводящих газовых магистралях во время детонации в стволе 1 устройства.[66] After injection of the sprayed powder, the
[67] Все вышеперечисленные этапы могут выполняться до тех пор, пока не будет нанесено покрытие на всю необходимую поверхность обрабатываемой детали. При этом, на каждом цикле напыления после вылета напыляемого порошка из ствола 1 устройства детонационного напыления могут открывать ствольный клапан 8 и подавать негорючий газ при помощи газораспределительного устройства 2. Негорючий газ вытесняет остатки продуктов детонации из ствола 1 устройства детонационного напыления, тем самым устройство подготавливают к выполнению нового цикла напыления.[67] All of the above steps can be performed until the entire desired surface of the workpiece is coated. At the same time, at each spraying cycle after the sprayed powder leaves the
[68] Таким образом, способ применения устройства детонационного напыления с дополнительными элементами, показанного на Фиг. 11, и дополнительными этапами может быть реализован следующим образом. Открывают ствольный клапан 8 и подают топливо и окислитель в камеру смешения-зажигания 9 при помощи газораспределительного устройства 2. В камере смешения-зажигания 9 топливо и окислитель смешивают, формируя при этом взрывчатую смесь. После этого заполняют взрывчатой смесью казенную секцию 5 ствола 1 в таком количестве, чтобы заполнить ее 5 на 75-90% ее объема. Затем инжектируют напыляемый порошок в ствол 1 устройства детонационного напыления через радиальные каналы проставки 11 при помощи дозатора порошка 4 и закрывают ствольный клапан 8. После этого путем поджига при помощи средства воспламенения 3 инициируют детонацию взрывчатой смеси, в результате чего формируется высокотемпературный поток продуктов детонации, который нагревает и ускоряет инжектированный напыляемый порошок и проводит его через ствол 1, дульная секция 6 которого включает участок, расширяющийся в направлении движения напыляемого порошка до выходного отверстия 7. После того, как весь напыляемый порошок вылетел из ствола 1 устройства детонационного напыления, ствольный клапан 8 снова открывают и подают в ствол 1 негорючий газ при помощи газораспределительного устройства 2. Негорючий газ вытесняет остатки продуктов детонации из ствола 1 устройства детонационного напыления, тем самым устройство подготавливают к выполнению нового цикла напыления. Все вышеописанные этапы могут повторять до тех пор, пока не будет нанесено покрытие на всю необходимую поверхность обрабатываемой детали.[68] Thus, the method of using the detonation spraying device with additional elements shown in FIG. 11 and additional steps may be implemented as follows. The
[69] В настоящих материалах заявки представлено предпочтительное раскрытие осуществления заявленного технического решения, которое не должно использоваться как ограничивающее иные, частные воплощения его реализации, которые не выходят за рамки запрашиваемого объема правовой охраны и являются очевидными для специалистов в соответствующей области техники.[69] The present application materials provide a preferred disclosure of the implementation of the claimed technical solution, which should not be used as limiting other, private embodiments of its implementation, which do not go beyond the requested scope of legal protection and are obvious to specialists in the relevant field of technology.
Источники информацииSources of information
[1] И.С. Батраев, Е.С. Прохоров, В.Ю. Ульяницкий. Разгон и нагрев порошковых частиц продуктами газовой детонации в каналах с коническим переходом. Физика горения и взрыва. Т.50, № 3, 2014. С.78-86.[1] I.S. Batraev, E.S. Prokhorov, V.Yu. Ulyanitsky. Acceleration and heating of powder particles by gas detonation products in channels with a conical transition. Physics of combustion and explosion. V.50, No. 3, 2014. P.78-86.
[2] I.S. Batraev, E.S. Prokhorov and V.Yu. Ul’yanitskii. Acceleration of Dispersed Particles by Gas Detonation Productions in an Expanding Channel // Combustion, Explosion, and Shock Waves, 2021, Vol. 57, No. 5, pp. 588-596. (Режим доступа: https://doi.org/10.1134/s0010508221050087).[2] I.S. Batraev, E.S. Prokhorov and V. Yu. Ul'yanitskii. Acceleration of Dispersed Particles by Gas Detonation Productions in an Expanding Channel // Combustion, Explosion, and Shock Waves, 2021, Vol. 57, no. 5, pp. 588-596. (Access mode: https://doi.org/10.1134/s0010508221050087).
[3] Vladimir Yu. Ulianitsky, Igor S. Batraev, Denis K. Rybin, Dina V. Dudina, Alexandr A. Shtertser, Arina V. Ukhina. Detonation Spraying of Cr3C2-NiCr Coatings and Their Properties // J Therm Spray Tech. 28 January 2022 (on line). (Режим доступа: https://doi.org/10.1007/s11666-021-01301-z).[3] Vladimir Yu. Ulianitsky, Igor S. Batraev, Denis K. Rybin, Dina V. Dudina, Alexandr A. Shtertser, Arina V. Ukhina. Detonation Spraying of Cr3C2-NiCr Coatings and Their Properties // J Therm Spray Tech. January 28, 2022 (on line). (Access mode: https://doi.org/10.1007/s11666-021-01301-z).
Claims (29)
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2783749C1 true RU2783749C1 (en) | 2022-11-16 |
| RU2783749C9 RU2783749C9 (en) | 2023-01-31 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2828383C1 (en) * | 2023-10-12 | 2024-10-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Method of producing reactive coatings by detonation sputtering (embodiments) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4004735A (en) * | 1974-06-12 | 1977-12-25 | Zverev Anatoly | Apparatus for detonating application of coatings |
| RU2140334C1 (en) * | 1997-08-19 | 1999-10-27 | Открытое акционерное общество "Пермский моторный завод" | Explosive evaporation device |
| RU2399431C1 (en) * | 2009-02-17 | 2010-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Сибирские технологии защитных покрытий" | Detonation spraying unit |
| RU2404860C2 (en) * | 2008-12-23 | 2010-11-27 | Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева Сибирского отделения Российской академии наук (ИГиЛ СО РАН) | Detonation deposition unit barrel |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4004735A (en) * | 1974-06-12 | 1977-12-25 | Zverev Anatoly | Apparatus for detonating application of coatings |
| RU2140334C1 (en) * | 1997-08-19 | 1999-10-27 | Открытое акционерное общество "Пермский моторный завод" | Explosive evaporation device |
| RU2404860C2 (en) * | 2008-12-23 | 2010-11-27 | Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева Сибирского отделения Российской академии наук (ИГиЛ СО РАН) | Detonation deposition unit barrel |
| RU2399431C1 (en) * | 2009-02-17 | 2010-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Сибирские технологии защитных покрытий" | Detonation spraying unit |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Батраев И.С. и др., Разгон и нагрев порошковых частиц продуктами газовой детонации в каналах с коническим переходом, Физика горения и взрыва, 2014, т. 50, с. 78-86. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2828383C1 (en) * | 2023-10-12 | 2024-10-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Method of producing reactive coatings by detonation sputtering (embodiments) |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6212988B1 (en) | Self sustained detonation apparatus | |
| WO2006047441A1 (en) | Multi-sectioned pulsed detonation coating apparatus and method of using same | |
| US6787194B2 (en) | Method and apparatus for pulsed detonation coating of internal surfaces of small diameter tubes and the like | |
| CA2482287A1 (en) | An apparatus and process for solid-state deposition and consolidation of high velocity powder particles using thermal plastic deformation | |
| US20110229649A1 (en) | Supersonic material flame spray method and apparatus | |
| US20200376507A1 (en) | Internally Cooled Aerodynamically Centralizing Nozzle (ICCN) | |
| AU754654B2 (en) | System for injecting gas into a detonation projection gun | |
| Fauchais et al. | Thermal and cold spray: Recent developments | |
| US5405085A (en) | Tuneable high velocity thermal spray gun | |
| JP4091097B2 (en) | Labyrinth gas supply apparatus and method for detonation gun | |
| CA2388618C (en) | High frequency pulse rate and high productivity detonation spray gun | |
| RU2783749C1 (en) | Detonation spraying device and method of its application | |
| RU2783749C9 (en) | Detonation spraying device and method of its application | |
| RU2329104C2 (en) | Method for detonating application of coatings and apparatus for implementing thereof | |
| Batraev et al. | Acceleration and heating of powder particle by gas detonation products in channels with a conical passage | |
| Li et al. | Effect of gas conditions on HVOF flame and properties of WC-Co coatings | |
| US6749900B2 (en) | Method and apparatus for low-pressure pulsed coating | |
| KR101007674B1 (en) | High velocity oxygen fuel spray gun with auxiliary cap and the spray system | |
| US6146693A (en) | Energy bleed apparatus and method for a detonation gun | |
| US6000627A (en) | Detonation gun apparatus and method | |
| CA2247146C (en) | Self sustained detonation apparatus | |
| US5985373A (en) | Method and apparatus for applying multi-layered coatings by detonation | |
| RU2350403C1 (en) | Device for detonation evaporation of part inner surface | |
| Gorlach | Thermal stress evaluation of thermo-blast jet nozzle materials | |
| CA2755921A1 (en) | Pulse cold gas dynamic spraying apparatus |