RU2041287C1

RU2041287C1 - Method for producing laminated honeycomb structures and device for making the same

Info

Publication number: RU2041287C1
Application number: RU92002711A
Authority: RU
Inventors: В.Т. Волков; К.М. Минин; В.К. Крыса; М.В. Васинский; А.Г. Мухамедзянов
Original assignee: Научно-исследовательский институт "Геодезия"
Priority date: 1992-10-28
Filing date: 1992-10-28
Publication date: 1995-08-09

Abstract

FIELD: producing laminated honeycomb structures. SUBSTANCE: method for producing laminated honeycomb structures includes layer-by-layer powder particles spray-coating on a substrate using a spray, with spraying by gas-dynamic method using gas heating. A mesh or perforated plate of plane or curvilinear shape are used as the substrate. Additional substrate is installed behind the substrate to form air layer between them. Additional substrate is of minimum adhesion capability to powder particles. Powder size is chosen to be less than that of mesh or perforated plate cell. Substrate degreasing and activation are performed before spraying. The device has a fixture of gas-dynamic spraying supplied with base meshed or perforated substrate, and additional substrate subdivided with a partition. The substrates are installed on a holder with mechanism for reciprocal and rotary motion. Photo- chamber with spraying block is placed inside heat exchanger and is connected to it with permeable meshed partition. EFFECT: increased productivity and accuracy in manufacturing laminated honeycomb structures. 3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к областям техники, занимающимися разработкой и производством слоистых изделий или материалов из слоев с прерывистостью, а если конкретно слоев сотовых макро- и микроструктур из частиц порошкообразных материалов. The invention relates to the fields of technology involved in the development and production of layered products or materials from layers with discontinuities, and especially layers of cellular macro- and microstructures from particles of powder materials.

Сотовые структуры как тонкостенные пространственные системы являются распространенной конструктивной формой современных машин и сооружений. Они применяются в трехслойных и многослойных конструкциях в качестве заполнителя там, где требуется значительное снижение материалоемкости конструкции при сохранении высокой жесткости в авиации, космонавтике, судостроении. Сотовые структуры применяются как насадки (заполнители) для теплообменных устройств теплоизоляционных экранов и т.п. эффективность работы которых определяется поверхностью единицы объема, т.е. компактностью

, требуемая величина которой равна тысячам и десяткам тысяч единиц.Cellular structures as thin-walled spatial systems are a common constructive form of modern machines and structures. They are used in three-layer and multi-layer structures as aggregate where a significant reduction in the material consumption of the structure is required while maintaining high rigidity in aviation, astronautics, and shipbuilding. Cellular structures are used as nozzles (fillers) for heat exchangers of heat-insulating screens, etc. the efficiency of which is determined by the surface of a unit volume, i.e. compactness

, the required value of which is equal to thousands and tens of thousands of units.

Известны два основных процесса производства сотовых структур: процесс растяжения: предварительно соединенный по исходным линиям пакет из листов материала для ячеек растягивается, одновременно образуя ячеистую структуру; процесс рифления: листы исходного материала предварительно подвергаются рифлению. Это могут быть листовые металлы, пластики, бумага, армированные пластики и т.д. Некоторые материалы термофиксируются, а затем склеиваются, свариваются или соединяются другим способом. Two main processes for the production of honeycomb structures are known: the stretching process: a packet of sheets of material for cells previously connected along the initial lines is stretched, simultaneously forming a cellular structure; corrugation process: sheets of the source material are pre-corrugated. It can be sheet metals, plastics, paper, reinforced plastics, etc. Some materials are thermofixed and then glued, welded, or bonded in another way.

Изготавливаются сотовые структуры также методом объемного ткачества, заключающемся в их производстве на модернизированных челночных ткацких станках. Cellular structures are also made by the method of volumetric weaving, which consists in their production on modernized shuttle weaving machines.

Недостатком перечисленных технологий, включающих множество операций, является использование сложного дорогостоящего специализированного оборудования. При склеивании, пайке или сварке сотовые структуры превращаются в конструкцию, состоящую по всему объему из различных материалов клеи, припои, электроды могут искажать форму ячеек. The disadvantage of these technologies, including many operations, is the use of complex and expensive specialized equipment. When gluing, soldering or welding, the honeycomb structures turn into a structure consisting of adhesives, solders, electrodes throughout the entire volume of various materials, which can distort the shape of the cells.

Кроме того, существующие технологии ограничивают нижний предел размера ячейки сотовой структуры до нескольких миллиметров (т.е. нельзя получать сотовые микроструктуры), что сужает область применения этих структур и снижает их удельные характеристики, например поверхность единицы объема. In addition, existing technologies limit the lower cell size limit of a honeycomb structure to a few millimeters (i.e. honeycomb microstructures cannot be obtained), which narrows the scope of these structures and reduces their specific characteristics, for example, the surface of a unit volume.

Существуют устройства (теплообменные, фильтрующие, звукоизолирующие и др. ), для которых важно как можно больше развить поверхность насадки при минимальных ее объемах, не увеличивая гидравлического сопротивления. There are devices (heat exchanging, filtering, soundproofing, etc.) for which it is important to develop the surface of the nozzle as much as possible with its minimum volumes without increasing hydraulic resistance.

Сотовые структуры с минимальным размером ячейки, находящимся в диапазоне от нескольких миллиметров до десятков микрон, являются идеальной пористой средой. Это сплошной непроницаемый материал, пронизанный в направлении фильтрации системой параллельных каналов одного поперечного размера. Cell structures with a minimum cell size ranging from a few millimeters to tens of microns are an ideal porous medium. This is a continuous impermeable material penetrated in the filtration direction by a system of parallel channels of the same transverse dimension.

Близким к таким структурам является пористый сетчатый материал (ПСМ). Сначала подготавливают металлические сетки, собирают брикет сеток и помещают его в металлический конверт. После вакуумирования герметично заваренный конверт подается на участок прокатки, где нагревается и прокатывается. Затем конверт охлаждается на воздухе и вскрывается на гильотинных ножницах. Close to such structures is a porous mesh material (PSM). First, prepare metal grids, collect a briquette of grids and place it in a metal envelope. After evacuation, a hermetically sealed envelope is fed to the rolling section, where it is heated and rolled. Then the envelope is cooled in air and opened on guillotine shears.

Способ получения ПСМ трудоемок, дорог, длителен и не позволяет получить идеальную сотовую структуру (идеальную пористую среду). The method for producing PSM is laborious, expensive, time consuming and does not allow to obtain an ideal cellular structure (ideal porous medium).

Сотовые структуры (в том числе из тугоплавких металлов и жаропрочных сплавов) изготавливают также способом горячего изостатического формования порошковых материалов. Изготовление сотовых структур методом горячего изостатического формования выполняют на установке, включающей баллоны со сжатым газом (гелий, аргон и др); фильтр, компрессор, холодильник; линии подачи газа в рабочую камеру и выпуска его из нее; нагреватель; рабочую камеру (высокопрочный сосуд высокого давления); порошковый питатель. Cell structures (including those from refractory metals and heat-resistant alloys) are also made by the method of hot isostatic molding of powder materials. The production of honeycomb structures by the method of hot isostatic molding is carried out in a facility that includes cylinders with compressed gas (helium, argon, etc.); filter, compressor, refrigerator; gas supply lines to the working chamber and its release from it; heater; a working chamber (high-strength pressure vessel); powder feeder.

Процесс получения сотовой структуры (прессовки) складывается из следующих основных операций. The process of obtaining a honeycomb structure (pressing) consists of the following basic operations.

1. Изготовление капсулы. В специальный контейнер устанавливают и центрируют в определенном порядке стержни, форма и размер которых соответствуют форме и размеру ячейки сотовой структуры. 1. The manufacture of the capsule. In a special container, rods are installed and centered in a specific order, the shape and size of which correspond to the shape and size of the honeycomb cell.

2. Заполнение капсулы порошком. С помощью порошкового питателя и вибратора заполняют капсулу порошком металла, сплава и т.д. Вибрирование капсулы при заполнении ее порошком приводит к перераспределению частиц, их более плотной укладке, разрушению арок с целью дальнейшего получения максимальной равноплотности прессовки. 2. Filling the capsule with powder. Using a powder feeder and vibrator, fill the capsule with a powder of metal, alloy, etc. Vibration of the capsule when it is filled with powder leads to the redistribution of particles, their denser packing, and the destruction of arches in order to further obtain maximum compression uniformity.

3. Горячее изостатическое прессование. Заполняют рабочую камеру газом; cоздают необходимое давление в рабочей камере с помощью компрессора и нагревателя; по окончании выдержки под давлением газ возвращают в баллоны. 3. Hot isostatic pressing. Fill the working chamber with gas; create the necessary pressure in the working chamber with the help of a compressor and a heater; at the end of holding under pressure, the gas is returned to the cylinders.

4. Выщелачивание стержней. 4. Leaching of rods.

Основные недостатки метода горячего изостатического формования сотовых структур вытекают из сущности процесса прессования, которая заключается в деформировании некоторого объема сыпучего порошкового тела обжатием всесторонним и равномерным во всех направлениях для изостатического метода), при котором происходит уменьшение первоначального объема и формирование прессовки заданных форм, размеров и свойств. Объем порошкового тела при прессовании изменяется в результате смещения отдельных частиц, заполняющих пустоты между ними, и деформации частиц. The main disadvantages of the method of hot isostatic molding of honeycomb structures stem from the essence of the pressing process, which consists in deforming a certain volume of the loose powder body by comprehensive and uniform compression in all directions for the isostatic method), in which the initial volume is reduced and the compression is formed of the given shapes, sizes and properties . The volume of the powder body during pressing changes as a result of the displacement of individual particles filling the voids between them, and the deformation of the particles.

Поскольку прессуется одновременно весь засыпанный объем частиц, то даже для изостатического формования (характерного равномерной во всех направлениях конечной плотностью) простых сферических и цилиндрических форм во внутренних областях плотность и пористость отличаются от их значений на периферии из-за наличия в порошковом теле арок, которые не полностью передают давление его внутренним областям. Since the entire filled volume of particles is pressed simultaneously, even for isostatic molding (characterized by a uniform final density in all directions) of simple spherical and cylindrical shapes in the inner regions, the density and porosity differ from their values on the periphery due to the presence of arches in the powder body that are not completely transmit pressure to its internal areas.

Поскольку при изостатическом прессовании сотовых структур объем, занятый порошком, чередуется с объемом, занятым стержнями, то неоднородность распределения плотности по объему прессовки может быть также вызвана взаимодействием частиц порошка с поверхностями стержней. Since during isostatic pressing of honeycomb structures, the volume occupied by the powder alternates with the volume occupied by the rods, the inhomogeneity of the density distribution over the volume of the pressing can also be caused by the interaction of powder particles with the surfaces of the rods.

Кроме этого, к недостаткам процессов горячего изостатического прессования (ГИП) следует отнести трудности обеспечения точных размеров изделий, что особенно характерно может быть при изготовлении сотовых микроструктур с толщиной перемычек порядка десятков микрон. In addition, the disadvantages of the processes of hot isostatic pressing (HIP) include the difficulty of ensuring the exact dimensions of the products, which can be especially typical in the manufacture of cellular microstructures with a thickness of jumpers of the order of tens of microns.

К недостаткам горячего изостатического формования сотовых структур следует отнести большие затраты на капсулирование. Как сам способ, так и устройство для его реализации, которые мешают их широкому промышленному использованию. Это сложное в эксплуатации и дорогое оборудование, оснастка и невысокая производительность процесса. The disadvantages of hot isostatic molding of cellular structures include the high cost of encapsulation. Both the method itself and the device for its implementation, which interfere with their wide industrial use. It is difficult to operate and expensive equipment, equipment and low process performance.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для холодного газодинамического напыления, принятое в качестве прототипа. The closest in technical essence to the proposed device is a device for cold gas-dynamic spraying, adopted as a prototype.

Устройство включает в себя источник сжатого газа, форкамеру, сопловой узел, пылеизолирующую рабочую камеру, дозатор-смеситель, подогреватель газа. Частицы порошка в сверхзвуковом прямоугольном сопле устройства разгоняются до высоких скоростей (порядка 400 м/с и более) подогретым газом и покрывают слой за слоем напылемый объект-подложку, повторяя рельеф ее поверхности. При холодном газодинамическом напылении "холодные" частицы или частицы, незначительно подогретые (на 100 200^оС), формируют покрытие за счет эффекта "несамостоятельного" прилипания, связанного с наличием двойных ударов: частица закрепляется на подложке в том случае, если во время контакта с подложкой в нее ударяется другая частица, препятствующая отскоку, а также за счет самостоятельного прилипания.The device includes a source of compressed gas, a pre-chamber, a nozzle assembly, a dustproof working chamber, a metering mixer, a gas heater. Powder particles in a supersonic rectangular nozzle of the device are accelerated to high speeds (of the order of 400 m / s or more) with heated gas and cover the sprayed object-substrate layer by layer, repeating the relief of its surface. During cold gas-dynamic spraying, “cold” particles or particles slightly warmed up (at 100 200 ^о С) form a coating due to the effect of “non-independent” adhesion associated with the presence of double impacts: the particle is fixed on the substrate if during contact with another particle strikes it with a substrate, preventing a rebound, and also due to self-adhesion.

Устройство не позволяет получать сотовые макро- и микроструктуры на плоских и криволинейных поверхностях из-за отсутствия соответствующей оснастки рабочей камеры. The device does not allow to obtain cellular macro- and microstructures on flat and curved surfaces due to the lack of appropriate equipment of the working chamber.

Целью изобретения является создание простого, экономичного, технологичного и высокопроизводительного способа изготовления однослойных и многослойных прерывистых сотовых макро- и микроструктур, наклонных сотовых микроструктур методом послойного газодинамического напыления и устройства для реализации этого способа. The aim of the invention is to provide a simple, economical, technologically advanced and high-performance method for manufacturing single-layer and multi-layer intermittent honeycomb macro- and microstructures, inclined honeycomb microstructures by gas-dynamic spraying and devices for implementing this method.

Для достижения этой цели сначала подбирают порошок, основную и вспомогательную подложки с необходимым диапазоном размером в соответствии с требованиями на изделие. Причем размер частиц порошка может быть на порядок меньше размера ячейки сетки или перфорации в подложке. За сеткой или перфорированной подложкой по потоку напыления устанавливают на определенном расстоянии (через кольцевую, например, проставку) вспомогательную подложку с минимальной адгезией к частицам напыляемого порошка (пластмасса, стекло и т. п. ). Полость Т между подложками служит для формирования потока в области подложек. To achieve this goal, first select the powder, the main and auxiliary substrates with the required size range in accordance with the requirements for the product. Moreover, the particle size of the powder can be an order of magnitude smaller than the mesh size of the mesh or perforation in the substrate. Behind the mesh or perforated substrate, an auxiliary substrate with a minimum adhesion to the particles of the sprayed powder (plastic, glass, etc.) is installed at a certain distance (through an annular, for example, spacer) downstream of the spraying flow. The cavity T between the substrates serves to form a flow in the region of the substrates.

Высокоскоростной поток частиц порошка и газа из сопла направляют на плоскую или криволинейную подложку из тканей сетки или пластины, фольги, перфорированных путем применения например, фотолитографического процесса. A high-speed stream of powder particles and gas from the nozzle is directed onto a flat or curved substrate of mesh fabrics or plates, foils, perforated by using, for example, a photolithographic process.

Частицы напыляются только на проволоку сетки, повторяя ее в каждом последующем слое и формируя, таким образом, сотовую структуру. Толщина каждого слоя при этом имеет величину порядка размера частиц порошка. При таком послойном формовании сотовых структур (за счет адгезии и когезии порошка с подложкой и друг с другом) обеспечивается равномерная плотность и точность тела перемычек сотовых структур в том числе сотовых микроструктур. Многослойность сотовой структуры реализуется поочередным напылением частиц порошка из различных материалов. Particles are sprayed only on the wire mesh, repeating it in each subsequent layer and thus forming a honeycomb structure. The thickness of each layer in this case is of the order of the particle size of the powder. With such layer-by-layer molding of honeycomb structures (due to the adhesion and cohesion of the powder with the substrate and with each other), the uniform density and accuracy of the body of the bulkheads of the honeycomb structures including cellular microstructures is ensured. The multilayer honeycomb structure is realized by alternately spraying powder particles from various materials.

Признаком слоя может быть также угол наклона очередного слоя сот по отношению к предыдущему. A sign of the layer may also be the angle of inclination of the next layer of cells in relation to the previous one.

Если для изостатического горячего формования производительность ограничивается длительным сроком закачки газа в рабочую камеру, выдержкой изделия под давлением, выпуском газа из рабочей камеры, длительным остыванием рабочего пространства, то в предлагаемом способе производительность рабочего пространства, то в предлагаемом способе производительность определяется в основном расходом порошка и коэффициентом его использования. Расход может составлять десятки килограммов в час при коэффициенте и использования ≈0,8. If for isostatic hot molding, productivity is limited by the long period of gas injection into the working chamber, holding the product under pressure, gas discharge from the working chamber, long cooling of the working space, then in the proposed method the productivity of the working space, then in the proposed method, the productivity is determined mainly by the powder consumption and coefficient of its use. Consumption can be tens of kilograms per hour with a coefficient and use of ≈0.8.

Для реализации способа газодинамического напыления порошков предлагается устройство, которое снабжено размещенной в рабочей части за срезом сопла по его оси державкой в виде пластины с закрепленными на ней основной подложки в виде сетки или перфорированной пластинки и вспомогательной подложки с нулевой адгезией к частицам напыляемого порошка и с кольцевой проставкой, размещенной между этими подложками, а державка в рабочей части снабжена механизмом возвратно-поступательного движения в вертикальной плоскости напротив сопла обдува для обеспечения равномерности и производительности напыления и закреплена в коробчатом корпусе шарнирно с возможностью фиксированного наклона ее к потоку обдува для получения наклонных сотовых структур. To implement the method of gas-dynamic spraying of powders, a device is proposed that is equipped with a holder in the form of a plate placed in the working part behind the nozzle exit along its axis and in the form of a plate fixed to it in the form of a mesh or perforated plate and an auxiliary substrate with zero adhesion to particles of the sprayed powder and with an annular a spacer placed between these substrates, and the holder in the working part is equipped with a reciprocating mechanism in a vertical plane opposite the blowing nozzle d I ensure uniformity and performance spraying and fixed in a box-shaped body is articulated with a fixed tilt it to the blowing stream for oblique honeycomb structures.

Кроме того, устройство снабжено электромеханизмом вращения с державкой для напыления криволинейных структур. Основная подложка в виде сетчатой цилиндрической оболочки и вспомогательная подложка закреплены на цилиндрическом конце державки и разделены двумя кольцевыми проставками, образуя воздушную полость, обеспечивающую формирование сотовой структуры. In addition, the device is equipped with an electromechanism of rotation with a holder for spraying curvilinear structures. The main substrate in the form of a mesh cylindrical shell and an auxiliary substrate are fixed on the cylindrical end of the holder and are separated by two annular spacers, forming an air cavity that ensures the formation of a honeycomb structure.

С целью уменьшения тепловых потерь, улучшения управления температурным режимом форкамера, сопло, теплообменник установки размещены в камере подогревателя, а рабочий объем форкамеры и теплообменник разделены проницаемой перегородкой в виде пакета сеток. In order to reduce heat loss, improve temperature control of the prechamber, the nozzle, the heat exchanger of the installation are located in the heater chamber, and the working volume of the prechamber and the heat exchanger are separated by a permeable partition in the form of a grid packet.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 узел I на фиг. 1; на фиг. 3 и 4 разрез А-А на фиг. 1, варианты; на фиг. 5 разрез Б-Б на фиг. 4. In FIG. 1 shows the proposed device, a General view; in FIG. 2 node I in FIG. 1; in FIG. 3 and 4, section AA in FIG. 1, options; in FIG. 5 a section BB in FIG. 4.

Устройство содержит подогреватель 1, в камере которого расположен регенеративный теплообменник с керамической насадкой 2, соединенный трубопроводной связью 3 через запорно-регулирующие устройства с источником сжатого газа и с питателем 4, заполненным порошком для напыления. Трубопровод 5 подачи воздуха в подогреватель выполнен в виде перфорированной трубы для более плавного натекания воздуха в камеру подогревателя. В камере теплообменника смонтирована форкамера 6 с проницаемой перегородкой в виде пакета сеток и соединенная герметично с помощью трубопровода с питателем 4. Форкамера состыкована со сверхзвуковым прямоугольным соплом 7, выходной конец которого состыкован с пылеизолирующей рабочей камерой 8, в которой размещена в вертикальной плоскости по оси сопла напротив его среза державка 9 с возможностью возвратно-поступательного перемещения благодаря механизму, например пневмоцилиндру 10. Нижний конец державки жестко соединен с коробчатым корпусом 11, в котором шарнирно закреплена пластина 12 с возможностью ее наклона и фиксации относительно оси сопла обдува благодаря тягам 13, валикам 14 и гайкам 15. The device comprises a heater 1, in the chamber of which there is a regenerative heat exchanger with a ceramic nozzle 2, connected by a pipe connection 3 through shut-off and control devices with a source of compressed gas and with a feeder 4 filled with powder for spraying. The pipe 5 for supplying air to the heater is made in the form of a perforated pipe for smoother leakage of air into the heater chamber. A prechamber 6 is mounted in the heat exchanger chamber with a permeable baffle in the form of a packet of grids and connected hermetically by means of a pipeline to the feeder 4. The prechamber is connected to a supersonic rectangular nozzle 7, the output end of which is joined to the dustproof working chamber 8, in which it is placed in a vertical plane along the axis of the nozzle opposite its slice, the holder 9 with the possibility of reciprocating movement due to a mechanism, for example a pneumatic cylinder 10. The lower end of the holder is rigidly connected to the box body 11 ohm, in which plate 12 is hinged, with its inclination and fixing relative to the nozzle axis due to drafts blowing 13, rollers 14 and nuts 15.

На пластине 12 смонтированы и закреплены основная подложка 16 в виде тканой сетки или перфорированной пластинки, кольцевая проставка 17 и вспомогательная подложка 18 с минимальной адгезией к частицам напыляемого порошка. On the plate 12, the main substrate 16 is mounted and fixed in the form of a woven mesh or perforated plate, an annular spacer 17 and an auxiliary substrate 18 with minimal adhesion to the particles of the sprayed powder.

Кроме того, предлагаемое устройство снабжено механизмом 19 вращения державки 20, на конце которой смонтированы цилиндрические основная 21 и вспомогательная 22 проставки с кольцами 23, причем конец державки размещен напротив сопла обдува. In addition, the proposed device is equipped with a mechanism 19 for rotation of the holder 20, at the end of which are mounted cylindrical main 21 and auxiliary 22 spacers with rings 23, and the end of the holder is located opposite the blower nozzle.

В соответствии с требованиями на изделие его сотовую структуру, форму и габариты выбирают размеры частиц порошка для напыления, размеры ячеек сетки и толщину ее проволочек, механизм возвратно-поступательного перемещения державки или механизм вращения. Производят обезжиривание сетки или другой основной подложки. На пластине 12 или цилиндрической державке 20 закрепляют вспомогательные подложки 18 или 21, проставку 17 или кольца 23 и основную подложку 16 или 21. In accordance with the requirements for the product, its honeycomb structure, shape and dimensions select the particle size of the powder for spraying, the mesh size of the mesh and the thickness of its wires, the mechanism of the reciprocating movement of the holder or the rotation mechanism. Degrease the mesh or other main substrate. On the plate 12 or the cylindrical holder 20, auxiliary substrates 18 or 21, a spacer 17 or rings 23, and a main substrate 16 or 21 are fixed.

При необходимости получения наклонной структуры подложки 16 и 18 с пластиной 12 наклоняют на требуемый угол к направлению против обдува. Производят обезжиривание сетки или другой основной подложки. Нагревают керамическую насадку теплообменника 2, включают возвратно-поступательного перемещения 10 державки или механизм вращения 19, подают сжатый воздух в камеру теплообменника и по трубопроводу 3 в питатель 4. If necessary, obtain an inclined structure of the substrate 16 and 18 with the plate 12 tilt to the desired angle to the direction against blowing. Degrease the mesh or other main substrate. The ceramic nozzle of the heat exchanger 2 is heated, the reciprocating movement 10 of the holder or the rotation mechanism 19 is turned on, compressed air is supplied to the heat exchanger chamber and through the pipe 3 to the feeder 4.

Высокоскоростной поток частиц порошка и воздуха (газа) направляется на подложки происходит послойное газодинамическое напыление требуемой толщины. A high-speed flow of powder particles and air (gas) is directed to the substrates; gas-dynamic spraying of the required thickness occurs.

Применение способа получения слоистых сотовых структур из порошкообразных материалов и устройства для его реализации позволит получить сотовые микроструктуры с размерами ячеек порядка десятков микрон и толщиной слоя до 10 мм. Резко повышаются удельные характеристики сотовых структур, что позволит с их помощью создавать высокоэффективные и малогабаритные устройства, например, комнатные теплообменники, микротеплообменники, фильтрующие системы и т. д. Установка для газодинамического напыления сотовых структур экономична, технологична, высокопроизводительна. The application of the method for producing layered honeycomb structures from powdered materials and a device for its implementation will make it possible to obtain honeycomb microstructures with cell sizes of the order of tens of microns and a layer thickness of up to 10 mm. The specific characteristics of honeycomb structures sharply increase, which will allow using them to create highly efficient and small-sized devices, for example, room heat exchangers, microheat exchangers, filter systems, etc. The installation for gas-dynamic spraying of honeycomb structures is economical, technological, and highly productive.

Технологический процесс получения сотовых структур включает в себя практически две операции: подготовка поверхности сетки или другой основной подложки путем ее обезжиривания; собственно напыление сотовой микроструктуры. The technological process for obtaining honeycomb structures involves almost two operations: preparing the surface of the mesh or other main substrate by degreasing it; the actual deposition of a cellular microstructure.

Напыление сотовых структур на криволинейную поверхность, в том числе, например, на трубу из сетки позволяет получать легкие, жесткие оболочки с поверхностью из сот. Spraying honeycomb structures onto a curved surface, including, for example, onto a pipe from a mesh, makes it possible to obtain light, rigid shells with a surface of honeycombs.

Предлагаемый способ напыления позволяет, используя переносное сопло, нанести сотовую структуру на деталь в составе машины, агрегата, что невозможно при горячем изостатическом формовании. The proposed method of spraying allows, using a portable nozzle, to apply a honeycomb structure to a part in the composition of the machine, unit, which is impossible with hot isostatic molding.

Claims

1. A method for producing layered honeycomb structures, including layer-by-layer spraying of powder particles from a nozzle onto a substrate, characterized in that the spraying is carried out by the gas-dynamic method with heating of the forming gas, and a mesh or perforated plate of a flat or curved configuration is used as the substrate for spraying and set it opposite nozzle cut, while behind the grid or perforated plate place an auxiliary substrate with an air gap between them and with the possibility of reciprocating or rotational motion, wherein a supporting substrate of a material with minimal adhesion to the powder particles, the particle size of the powder for dusting is selected smaller than the transverse size of the grid cell or a perforated plate, and to produce plated degreasing and activation of the substrate for deposition.

2. A device for producing layered honeycomb structures by spraying, containing a feeder filled with powder, a prechamber with a supersonic rectangular nozzle, connected by pneumatic lines with locking and regulating bodies, characterized in that it is equipped with a heater and a regenerative heat exchanger with a ceramic nozzle and a working dust-insulating chamber, in which in the vertical plane along the axis of the nozzle is additionally placed with the possibility of reciprocating movement of the holder, made in the form of a plate on a cat opposite the nozzle exit, the main substrate in the form of a mesh or perforated plate, an annular spacer and an auxiliary substrate of material with minimal adhesion to powder particles are fixed, and the plate with substrates and spacer is pivotally fixed in the housing of the working chamber with the possibility of its fixed inclination to the axis nozzles, and the working chamber body is rigidly docked with the holder.

3. The device according to p. 2, characterized in that the working dust collecting chamber is equipped with an electromechanism of rotation of the holder, the cylindrical end of which, located opposite the blowing nozzle along its axis, is made in the form of two cylindrical coaxial shells separated by two annular spacers, the outer of which is the main a substrate of mesh or rolled up perforated sheet, and the inner auxiliary substrate with minimal adhesion to the sprayed powder.

4. The device according to claim 2, characterized in that the prechamber with a supersonic rectangular nozzle and a regenerative heat exchanger with a ceramic nozzle are placed in the heater chamber, and the working volume of the prechamber and the heat exchanger are separated by a permeable partition in the form of a grid packet.