UA35485A - Розпилювальна головка електрометалізатора - Google Patents

Abstract

Винахід належить до устаткування для напилення металізаційного покриття на листовий і профільний прокат, трубчаті металоконструкції та труби, а також на поверхні деталей машин та механізмів. Розпилювальна головка електрометалізатора містить сопло для подачі повітря, струмопідводи з електродними дротами, осі яких лежать в одній площині і перехрещуються за межами струмопідводів.

Description

Винахід належить до устаткування для напилення металізаційного покриття на листовий і профільний прокат, трубчаті металоконструкції та труби, а також на поверхні деталей машин та механізмів.

Відома конструкція пристрою для нанесення електрометалізаційного покриття, яка містить два електроди, що подаються під кутом один до одного з електричним розрядом в точці перехрещення, між електродами (симетрично їм) розміщено повітряне сопло, вісь якого проходить через точку перехрещення електродів (див.кн."Порошковая металлургия и напьіленньсе покрьтия". - М.: Машиностроение, 1987).

В даній конструкції при обтіканні електродів розпилюючим газовим струменем має місце ряд негативних наслідків, що призводять до зниження якості напиленого покриття.

Через неможливість безпосереднього впливу розпилюючого струменю на очаг плавлення електродів (точку перекрещения), оскільки останні знаходяться на шляху газового потоку, на поверхні електродів спостерігається виникнення застійних зон, із яких ускладнена евакуація розплавленого електродного металу. Це призводить до збільшення діаметру розпилюваних частинок, які погіршують умови формування якісного покриття.

При зіткненні розпилюючого струменя з електродами відбувається інтенсивна турбулізація потоку, яка супроводжується втратою кінетичної енергії, що призводить до зміцнення ступеня зростання динамічного напору газового струменя в тій області, де відбувається евакуація розплавленого металу.

Покриття, які формуються в описаних умовах, характеризуються недостатньо високими показниками міцності зчеплення та щільності. Щільність покриттів набуває особливого значення при використанні покриттів для захисту металів від корозії.

Найбільш близьким з технічної сутності до запропонованого винаходу є а.с. СРСР Мо 308103 С23С 71/00 "Розпилююча головка електрометалізатора", яка містить корпус з розміщеними в ньому підводами повітря та струму для електродів, осі яких лежать в одній площині і перехрещуються за межами струмопідводів, струмозніймачами та нахиленим до осі головки повітряним соплом, виконаним у вигляді зігнутої під кутом трубки, яка служить продовженням основного повітряного сопла та відсікачем факелу розпиленого металу.

В відомому приладі розпилюючий струмень при зіткненні з електродами зазнає інтенсивної турбулізації, що призводить до істотних втрат кінетичної енергії струменя, зміцнення швидкості польоту металізаційних частинок та утворення застійних зон у точці перекрещення електродів.

В результаті умови евакуації та диспергування розплавленого металу із цих зон погіршуються, а в металоповітряному струмені переважає фракція частинок, діаметром - 100 мкм, що негативно відображається на міцності напилюваного покриття. Крім того, розпилюючий струмінь, який формується в даній розпилюючий голівці в результаті перемішування двох потоків, які витікають з основного та нахиленого сопла, має великий кут розкриття. В результаті відбувається інтенсивне гальмування периферійних шарів струменя об повітря навколишнього середовища, що також зменшує швидкість польоту частинок і, в кінцевому підсумку, якість покриття.

В основі винаходу поставлено мету розробити розпилюючу головку металізатора в якій нове взаємне розміщення конструкційних елементів надає можливість звести до мінімуму втрати кінетичної енергії розпилюючого струменя, надаючи металізаційним частинкам високих швидкостей переміщення, усунути застійні зони, покращити умови евакуації та диспергування розплавленого електродного металу, що підвищить якість напиленого покриття.

Для досягнення поставленої мети в розпилюючий голівці електрометапізатора, яка містить сопло для подачі повітря, струмопідводи з електродними дротами, осі яких лежать в одній площині і перехрещуються за межами електропідводів, відповідно до винаходу, вісь сопла розміщена під гострим кутом до площини, яка проходить через осі електродів з можливістю перехрещення з нею точки перехрещення електродів та із зміщенням в бік електрода-катода.

При цьому сопло для подачі повітря виконане конфузорно-дифузорного профілю.

Конструкційні особливості запропонованої розпилюючої головки дають можливість без перешкод (електродні дроти, дуга) безпосередньо впливати на очаг плавлення електродів (фіг.2). Це забезпечує максимальне використання енергії розпилюючого струменю та зменшує втрати кінетичної енергії газового потоку, які пов'язані з інтенсивною турбулізацією в зоні зіткнення з електродами і, що особливо істотно, усуває застійні зони, де інтенсивність впливу розпилюючого струменю на розплавлений метал електродів зведено до мінімуму.

Розміщення розпилюючого сопла під гострим кутом, наприклад, 65" відносно площини, яка проходить через осі електродів на відстані 7 5 ММ до точки їх перехрещення дає можливість максимально інтенсифікувати евакуацію рідкого металу з електродів. Рідкий металічний прошарок на торці електродів під дією зростаючої аеродинамічної сили інтенсивно видаляється, покращуючи теплопередачу від активних плям електричної дуги до електродів, що сприяє, підвищенню продуктивності процесу електрометалізації.

Оскільки плавлення електрода-анода в процесі електрометалізації супроводжується утворенням крупнодисперсних частинок, зміщення розпилюючого сопла на відстань 7 ММ в бік електрода-катода, дає можливість покращення умови диспергування розплавленого електродного металу. В результаті гранулометричний спектр розпилюваних частинок, який характеризує металоповітряний струмінь, стає більш дрібним та однорідним, що сприяє підвищенню якості напиленого покриття. Рівномірні по гранулометричному складу розпилювані частинки захоплюються високошвидкісним надзвуковим струменем (число Маха - 1.8) та транспортуються до напилюваної поверхні. Швидкості, які отримують частинки, дають можливість формувати покриття з високою міцністю зчеплення та мінімальною щільністю.

Суть винаходу пояснюється фіг, 1, де зображено загальний вид винаходу, фіг.2 - газоспектрограми розпилюючих струменів: а - відома головка; 6 - пропонована головка; фіг.З - графік залежності гранулометричного складу металізаційних частинок від конструкції розпилюючої головки - серійні електрометалізатори ЗМ-12МІЇ),

ЗМ-17(І), запропонована головка (І). Розпилююча головка електрометалізатора (фіг.1) складається із струмопідводів 1 з електродними дротами 2,3, осі яких лежать в одній площині та перехрещуються за межами струмопідводів і сопла 4 конфузорно-дифузорного профілю, призначеного для подачі повітря. Розпилююче сопло

4 розміщено під кутом 7 65 відносно площини, яка проходить через осі електродів на відстані "7 5 ММ до точки перехрещення електродів, та зміщене в бік електрода-катода на 7 1 ММ.

Розпилююча головка працює таким чином. Дротяні електроди 2,3, на які через струмопідводи 1 подається напруга, рухаються до точки їх перехрещення, де запалюється електрична дуга. що плавить електродний метал.

В момент запалення дуги в сопло 4 подається розпилюючий газ. Сформований в соплі розпилюючий струмінь спрямовується в очаг плавлення електродів, де він евакуює розплавлений метал з електродів, розпилює його на дисперсні частинки і транспортує їх до напилюваної поверхні, де частинки формують покриття.

Ця розпилююча головка електрометалізатора була виготовлена та випробувана в лабораторних умовах

Приазовського державного технічного університету.

Як електроди застосовувався дріт марки АЇ (99,5 95 АЇ) діаметром 2 мм. Параметри режиму напилення: струм дуги І - 240 - 260 А; напруга Ш - -34 В, дистанція до металізованої поверхні Ї - -110 мм, тиск розпилюючого струменю Р - -0,55-0,6 МПа.

За допомогою механізму подачі електроди переміщувалися до точки перехрещення, де запалювалася електрична дуга. В момент запалення дуги в сопло під тиском подавався розпилюючий газ. Сформований розпилюючий струмінь спрямовувався в зону плавлення електродів. Розплавлений електричною дугою метал електродів розпилювався на дрібні частинки і транспортувався до напилюваної поверхні, формуючи покриття.

Порівняльні результати випробування покриттів приведені в таблиці.

Розпитоюча головка | Розпиїтююча гоповка по заявленому тех- по прототипу нічн. рішенню

Спосіб підготовки поверхні під напилення шини

Міцність зчеплення, МПа (по методу зрізу) 17,5 12,8

Щільність (в 95 від густини вихідного дроту) 96 81

Межа текучості, МПа при розтягненні ' 0,57 0,5 при стисненні 1,47 1,38

Як бачимо із отриманих результатів, даний винахід дає можливість усунути застійні зони, надає металізаційним частинкам високих швидкостей переміщення в металоповітряному струмені, покращує умови евакуації та диспергування розплавленого електродного металу, що призводить для підвищення якості напилених покриттів.

/ й

Х

УК

Ле

ОТ дру св-А- 6Щ6 5 (|Я-2 Ж Ж 4 4 ( 5 4.53

С я 2

АННИ хз 1 й - тя Ши

У з -х !

Фіг. 1

: і 4 М бе ? " з к їй . Ж (ше п з СЯ Я с А и Кк. й ни в у их ее ян ще уче х ИЙ іш

Ши ее: ша рак Ки з ів ! і сій "р ви КУ ту Ви ше я .е т ух ї ба - ; НИ зах по; ОА.

Берн рок Й (9 5: сх Я - я й Ук 7 ж х й

Грн нт ун В 7 Зб в ке ук м з док КЛ Я ах в, с-г кі І ту я 7-9 й ба, и 15 чхї зер ст у, М мк ах з Зая щі Мч КО Ше ий п жа г. - ун п ЛНУ, Ом й Кк ди вк Нв МНЕ зу ад ти МОЖ те ВВ рн ОКО ви лах МОМ п ВКУСИВ МИ а « рих ре. й . сих Й щщ ; Кк, ке них зно коня че. . ий р о ях у еТЯ и Мен дк най "й т ч ооо й. й в - У їх ге Я вм З) й

А . 7 хх ще Й Як т, ци ни З:

ШИ, з р зе МК ох Б ні ди й х | й й й м кіт 5 АН що ак 5 ; ке УЖ де Р ж и НА У ще - заз КХ ой і ні в ки на в о КО ООН б "

Фіг. 2 е

Що ї 172 ЛИЙ фу дО 80 120 мкм

І

Фіг. З

Claims (2)

1. Розпилювальна головка електрометалізатора, що містить сопло для подачі повітря, струмопідводи з електродними дротами, осі яких лежать в одній площині і перехрещуються за межами струмопідводів, яка відрізняється тим, що вісь сопла розміщена під гострим кутом відносно площини, яка проходить через осі електродів з можливістю перехрещення з нею до точки перехрещення даних електродів та із зміщенням в бік електрода-катода.

2. Розпилювальна головка по п. 1, яка відрізняється тим, що сопло для подачі повітря виконане конфузорно- дифузорного профілю.