RU2156170C2 - Coating application device - Google Patents
Coating application device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2156170C2 RU2156170C2 RU96112442A RU96112442A RU2156170C2 RU 2156170 C2 RU2156170 C2 RU 2156170C2 RU 96112442 A RU96112442 A RU 96112442A RU 96112442 A RU96112442 A RU 96112442A RU 2156170 C2 RU2156170 C2 RU 2156170C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channel
- particles
- nozzle
- acceleration
- drive
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims description 18
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims description 13
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 19
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 16
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002360 explosive Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 12
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- -1 borides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010283 detonation spraying Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 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
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Nozzles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области технологии обработки материалов - нанесения покрытия в виде мелкодисперсных частиц на твердые и эластичные изделия. Данное решение предназначено для нанесения разнородных покрытий механическим путем. The invention relates to the field of processing technology of materials - coating in the form of fine particles on solid and elastic products. This solution is intended for applying heterogeneous coatings mechanically.
Простейшими устройствами этого вида являются краскопульты, пескоструйные аппараты и др. По причине незначительных разгонных скоростей с помощью таких устройств невозможно производить покрытия из таких пар материалов, как металл-металл, оксиды (бориды) металлов-металл и пр. The simplest devices of this type are spray guns, sandblasting machines, etc. Due to the low acceleration speeds it is impossible to use such devices to produce coatings from such pairs of materials as metal-metal, metal-metal oxides (borides), etc.
Одно из таких устройств предназначено для очистки и покрытия полимерным материалом отрезка трубчатого изделия (1). Последнее включено в тракт газа, осуществляющего продвижение абразива или материала для напыления. Внутри трубы помещен перекатываемый резиновый (эластичный) тороид. One of such devices is intended for cleaning and coating with a polymer material a segment of a tubular product (1). The latter is included in the gas path, promoting the abrasive or spraying material. A rolled rubber (elastic) toroid is placed inside the pipe.
Известно аналогичное устройство (2), предназначенное для очистки и покрытия полимером отрезка трубы, через который пропускается инертный газ с полимерными частицами. На трубу надет электромагнитный вибратор для создания пульсирующего потока. A similar device (2) is known for cleaning and coating a pipe segment with a polymer through which an inert gas with polymer particles is passed. An electromagnetic vibrator is put on the pipe to create a pulsating flow.
С помощью данного устройства и аналогичных других средств невозможно качественно наносить, например, металл на металл или на металл тугоплавкие полимеры, соли металлов и пр. Причина этого простая - это невозможность получения устойчивых высокоскоростных потоков частиц (до нескольких сотен м/с). Using this device and similar other means it is impossible to apply high-quality, for example, metal to metal or metal refractory polymers, metal salts, etc. The reason for this is simple - the inability to obtain stable high-speed particle flows (up to several hundred m / s).
Последнее десятилетие проводятся научные и конструкторские работы по созданию газодетонационного напыления, основной функцией которого является получение высокоскоростных потоков. Газовая детонация среды с горючим газом и, возможно, окислителем позволяют получить в широких пределах различные высокоскоростные потоки и варьировать их температуру, плотность, крутизну фронта и динамическую энергию. Такие параметрические возможности позволяют производить напыление материалов: пластмасс, металлов, окислов, нитридов, боридов, карбидов. При такой технологии покрытия обладают повышенной прочностью и временной надежностью (3). Over the past decade, research and development work has been carried out to create gas detonation spraying, the main function of which is to obtain high-speed flows. Gas detonation of a medium with a combustible gas and, possibly, an oxidizing agent makes it possible to obtain various high-speed flows over a wide range and vary their temperature, density, front slope, and dynamic energy. Such parametric capabilities allow spraying of materials: plastics, metals, oxides, nitrides, borides, carbides. With this technology, coatings have increased strength and temporary reliability (3).
Устройство имеет разгонный канал для подрываемой газовой смеси, выходное сопло которого пропущено через дозатор с напыляемым материалом. Последнее сочленено с манипулятором перемещения изделия для многократных циклов напыления как при многоразовом нанесении на одной площадке изделия, так и по всей поверхности. Устройство имеет также узел газообеспечения и баллоны с кислородом, азотом и горючим газом, а также узел инициирования для поджига горючей смеси. Все узлы и элементы связаны с пультом управления, который может иметь микроЭВМ. The device has an acceleration channel for an explosive gas mixture, the output nozzle of which is passed through a dispenser with sprayed material. The latter is articulated with the manipulator for moving the product for multiple spraying cycles, both during repeated application on one site of the product, and over the entire surface. The device also has a gas supply unit and cylinders with oxygen, nitrogen and combustible gas, as well as an initiation unit for igniting the combustible mixture. All nodes and elements are connected to the control panel, which may have a microcomputer.
Данное устройство представляет сложную систему, в которой используются дорогостоящие средства взрывобезопасности. Для эксплуатации необходимы взрывоопасные газы, окислители и пр. Поскольку конструкция подвергается воздействию критических температур и ударных нагрузок, то для нее требуются высококачественные металлы и металлокерамические сплавы. Эксплуатация таких устройств требует высокой квалификации, частых профилактики и ремонтов. Значительным недостатком является также образование больших объемов газовых отходов и, соответственно, нарушение экологической обстановки. This device is a complex system that uses expensive means of explosion safety. Operation requires explosive gases, oxidizing agents, etc. Since the structure is exposed to critical temperatures and shock loads, it requires high-quality metals and ceramic-metal alloys. The operation of such devices requires high qualifications, frequent preventive maintenance and repairs. A significant drawback is the formation of large volumes of gas waste and, accordingly, the violation of the environmental situation.
Известно устройство, использующее "холодный" принцип для получения высоких скоростей для напыления частиц (4). В таких технических средствах применена инертная газовая среда, не смешиваемая с напыляемым материалом. Ускорение последних осуществляется некоторой подвижной преградой, разгоняемой сжатым газом. "Холодный" принцип - это условная характеристика; она обозначает состояние разгоняемых частиц, находящихся при температуре ниже точки плавления. A device is known that uses the "cold" principle to obtain high speeds for spraying particles (4). In such technical means an inert gas medium is used, not miscible with the sprayed material. The acceleration of the latter is carried out by a certain mobile barrier accelerated by compressed gas. The “cold” principle is a conditional characteristic; it denotes the state of accelerated particles at a temperature below the melting point.
Такое устройство (4) имеет дозатор-смеситель с выходом на сопло. Перед соплом установлено изделие для напыления. Последнее размещено в пылеизолирующей камере. Дозатор-смеситель соединен с коллектором высокого давления, с которым связано также сопло инжектора, установленное в инжекторной камере, примыкающей к пылеизолирующей камере. Коллектор высокого давления подключен к баллону с гелием. Изделие, подвергаемое напылению, жестко соединено с координатником, что необходимо при циклическом позиционировании в тех случаях, когда размер сопла меньше размера обрабатываемого изделия. Such a device (4) has a dispenser-mixer with access to the nozzle. In front of the nozzle installed product for spraying. The latter is placed in a dustproof chamber. The metering mixer is connected to a high pressure collector, to which is also connected an injector nozzle mounted in the injection chamber adjacent to the dustproof chamber. The high pressure manifold is connected to a helium cylinder. The product being sprayed is rigidly connected to the coordinator, which is necessary for cyclic positioning in cases where the nozzle size is less than the size of the workpiece.
Данное устройство имеет также сложную структуру механических узлов, кинематику функционирования и общую систему управления, требует высокой квалификации обслуживания. This device also has a complex structure of mechanical units, kinematics of functioning and a general control system, requires high qualification of service.
Эти устройства в течение нескольких лет используются в промышленном производстве, но из-за дороговизны оборудования и эксплуатации применяются для упрочнения путем покрытия некоторых деталей авиационных двигателей и деталей для изделий специального назначения. These devices have been used in industrial production for several years, but because of the high cost of equipment and operation, they are used for hardening by coating certain parts of aircraft engines and parts for special-purpose products.
Принципиальной основой аналогичных устройств являются конструкция разгонного канала, вид используемой для разгона частиц энергии и характер введения энергии в контакт с напыляемыми частицами. The fundamental basis of similar devices is the design of the acceleration channel, the type of energy used to disperse the particles, and the nature of the introduction of energy into contact with the sprayed particles.
Для упрощения устройства, исключения из процесса газов цепи высокого давления, получения непрерывного цикла нанесения частиц на металлы, сплавы и полимеры предложено следующее устройство. В качестве главного элемента использован разгонный канал с открытым концом-соплом, специально изготовленным в виде вставного элемента на его открытом конце (для нескольких разгонных каналов - несколько сопел). Роль сопла может выполнять открытый конец разгонного канала. Разгонный канал жестко установлен на оси привода. В средней части разгонного канала выполнено отверстие для подачи мелкодисперсных частиц наносимого материала. С отверстием последовательно совмещены дозатор с бункером. Вдоль периметра вращения сопел установлены изделия, детали и пр., на которые наносят слой или слои материала: упрочняющего, антикоррозийного, абразивного и т.п. To simplify the device, to exclude high-pressure chains from the process of gases, to obtain a continuous cycle of applying particles to metals, alloys and polymers, the following device is proposed. An acceleration channel with an open end-nozzle specially made in the form of an insert element at its open end is used as the main element (for several acceleration channels, several nozzles). The role of the nozzle may be performed by the open end of the booster channel. The acceleration channel is rigidly mounted on the axis of the drive. In the middle part of the booster channel, a hole is made for supplying fine particles of the applied material. A dispenser and a hopper are sequentially combined with the hole. Along the perimeter of the nozzle rotation are installed products, parts, etc., on which a layer or layers of material is applied: reinforcing, anti-corrosion, abrasive, etc.
В одном из возможных вариантов разгонный канал с соплом выполнен в виде одного активного отрезка, асимметричного по отношению к оси вращения привода и уравновешенного симметричным телом в виде регулируемого рычага или заглушенного канала и пр. Разгонный канал выполнен в виде двух открытых отрезков с двумя соплами, симметричными относительно оси привода. In one of the possible variants, the acceleration channel with the nozzle is made in the form of one active segment, asymmetric with respect to the axis of rotation of the drive and balanced by a symmetrical body in the form of an adjustable lever or a muffled channel, etc. The acceleration channel is made in the form of two open segments with two nozzles, symmetrical relative to the axis of the drive.
Кроме того, разгонные каналы выполнены в виде турбинного диска и образуют многоканальную систему нанесения покрытий. Каналы с соплами имеют выходные отверстия по окружности боковой стороны диска. In addition, the booster channels are made in the form of a turbine disk and form a multi-channel coating system. Channels with nozzles have outlets around the circumference of the side of the disk.
В дополнение к этому концы разгонных каналов выполнены в виде сопла Лаваля или другого ускоряющего и фокусирующего поток профиля. In addition to this, the ends of the booster channels are made in the form of a Laval nozzle or another profile accelerating and focusing the flow.
Можно также для ламинаризации потока установить в зоне сочленения дозатора с разгонными каналами уравнитель потока частиц в виде радиальных пластин с центральным заостренным штырем. It is also possible to install a flow equalizer of particles in the form of radial plates with a central pointed pin in the zone of junction of the dispenser with the accelerating channels to laminarize the flow.
Желательно также в случае окисляемых пар материалов технологические узлы устройства разместить в вакуумной камере. It is also desirable in the case of oxidizable material pairs to place the technological units of the device in a vacuum chamber.
Универсальность предложенного устройства определяется достигаемой максимальной скоростью разгона наносимых частиц. Скорость частиц в зоне напыляемой площадки сравнима со скоростью частиц в устройствах, использующих газодетонационный и газодинамический принцип. Поэтому номенклатура пар металлов и пар пластмасс и металлов, характерная для известных устройств, сохраняется для покрытия в предложенном устройстве. Вместе с тем, не требуется применение специальных газов. Устройство обладает относительной простотой, т.к. в нем используется разгон частиц за счет центробежных сил, отнесенных к выходу сопла. The universality of the proposed device is determined by the achieved maximum acceleration rate of the applied particles. The speed of particles in the area of the sprayed area is comparable to the speed of particles in devices using the gas detonation and gas-dynamic principle. Therefore, the nomenclature of pairs of metals and pairs of plastics and metals, characteristic of known devices, is stored for coating in the proposed device. However, the use of special gases is not required. The device has relative simplicity, because it uses particle acceleration due to centrifugal forces attributed to the nozzle exit.
Новыми предложенными признаками являются: конструктивное решение разгонного канала, например, в виде трубы с соплами на его открытых концах, установленной симметрично на валу привода. В средней части разгонного канала выполнено отверстие, сочлененное с выходом дозатора. В частном случае разгонный канал может быть выполнен в виде одной несимметричной части, скомпенсированной балластным рычагом, или нескольких разгонных каналов в виде турбинного диска с выходом сопла на выходную боковую стенку диска. Изделия, детали и пр. установлены в непосредственной близости к движущимся соплам. Новым второстепенным признаком является применение уравнителя распределения потока, который установлен в зоне сочленения дозатора с разгонными каналами. The new proposed features are: a constructive solution for the booster channel, for example, in the form of a pipe with nozzles at its open ends, mounted symmetrically on the drive shaft. In the middle part of the booster channel, a hole is made articulated with the outlet of the dispenser. In a particular case, the acceleration channel can be made in the form of one asymmetric part, compensated by a ballast lever, or several acceleration channels in the form of a turbine disk with the nozzle exit to the output side wall of the disk. Products, parts, etc. are installed in close proximity to moving nozzles. A new secondary feature is the use of a flow distribution equalizer, which is installed in the joint zone of the dispenser with booster channels.
Предложенная совокупность признаков авторам не известна из общетехнической конструкторской и справочной литературы. The proposed set of features to the authors is not known from the general technical design and reference literature.
Предложенное техническое решение иллюстрируется следующими графическими материалами:
Фиг. 1 - общий структурный вид устройства для нанесения покрытия.The proposed technical solution is illustrated by the following graphic materials:
FIG. 1 is a general structural view of a coating apparatus.
Фиг. 2 (а, б) - варианты выполнения разгонных каналов, где а - канал в одном центробежном плече и уравновешенный другим плечом; б - компоновка каналов в виде турбины. FIG. 2 (a, b) - embodiments of the acceleration channels, where a is the channel in one centrifugal arm and balanced by the other arm; b - channel layout in the form of a turbine.
Фиг. 3 (а, б) - уравнитель потока, где а - вид сверху; разрез по mn. FIG. 3 (a, b) - flow equalizer, where a is a top view; section along mn.
Предложенное устройство в качестве главного конструктивного элемента имеет разгонный канал 1 (приведен симметричный вариант) в виде трубы, имеющей на своих открытых концах сопла 2. Ортогонально оси сопел 2 установлены изделия 3, на которые наносится слой покрытия из одного или нескольких материалов. Изделия более или менее плоской формы могут быть размещены по всему периметру. В качестве изделия может быть обрабатываемая внутренняя поверхность трубы. The proposed device as the main structural element has an acceleration channel 1 (a symmetrical version is shown) in the form of a
Разгонный канал 1 установлен на оси 4 привода 5. Над центральным отверстием разгонного канала установлен питатель 6 с напыляемыми частицами 7 и дозатор 8. The
Разгонный канал 1 с изделиями помещен в пылезащищенный кожух 9, к которому примыкает инжекторная камера 10 с инжекторным соплом 11. В нижней части кожуха 9 расположен сборник 12 неотработанных частиц. The accelerating
В зоне сочленения дозатора 8 с разгонным каналом 1 установлен уравнитель распределения потока частиц 13 в виде радиальных пластин с центральным заостренным стержнем. На оси привода расположен также вентилятор 14 для питания инжекторного тракта с соплом 11 и продувки пылезащищенного кожуха 9. In the zone of articulation of the dispenser 8 with the
Разгонный канал 1 может быть выполнен (фиг.2а) в виде одной половины относительно оси 4 трубы 5 с соплом 2. При этом вторая половина трубы 16 уравновешивает разгонный канал. The
Представляет интерес устройство в виде турбины 17, в теле которой 18 имеются разгонные каналы 1 с соплами 2 (фиг. 2б). Приведен 4-х канальный вариант такой турбины. Ее изготовление наиболее просто выполнено в производственных условиях. При симметричном количестве разгонных каналов не требуется специальных мер по балансировке при больших оборотах двигателя. Of interest is a device in the form of a
Возможно разгонные каналы выполнены криволинейными, изогнутыми в направлении вращения турбины или отдельного канала, что необходимо для снижения трения. Это целесообразно для частиц со значительным абразивным эффектом и большими оборотами канала. Perhaps the acceleration channels are made curved, curved in the direction of rotation of the turbine or a separate channel, which is necessary to reduce friction. This is advisable for particles with significant abrasive effect and large revolutions of the channel.
В зоне вхождения частиц 7 в разгонный канал 1 установлен уравнитель потока 13 (фиг. 3а). Показан вариант из четырех вертикальных пластин 19 с центральными заостренными штырями 20 (фиг. 3б). In the zone of entry of particles 7 into the
Принцип работы состоит в следующем. Вблизи периметра движения сопла 2 устанавливают изделия (детали), предназначенные для нанесения на них слоя (слоев) частиц, например инородного сплава на металл. Питатель 6 наполняется соответствующими мелкодисперсными частицами. Далее запускается высокооборотный привод 5. При этом частицы 7 попадают в разгонный канал 1 и центробежным усилием разгоняются до расчетной скорости и при значительном динамическом давлении вводятся в контакт, где и осаждаются. The principle of operation is as follows. Near the perimeter of the movement of the
Экспериментами установлено, что процесс закрепления частиц на изделии происходит в три приема. Первые соударения частиц с поверхностью металла очищают его и создают нестационарные микроскопические кратеры неровности. Второй этап соударения активирует поверхность. Предположительно, тип активации, с одной стороны, представляет избыток электронов или, с другой стороны, тонкослоистый нагрев. На третьем этапе осуществляется прочное осаждение порошка в виде разнофазного оплавления, поверхностно-структурного перемешивания материалов, физико-химических превращений, слипания и т.п. совместно или раздельно. The experiments established that the process of fixing particles on the product takes place in three stages. The first collisions of particles with a metal surface clean it and create unsteady microscopic craters of roughness. The second stage of collision activates the surface. Presumably, the type of activation, on the one hand, is an excess of electrons or, on the other hand, thin-layer heating. At the third stage, a solid deposition of the powder is carried out in the form of different-phase melting, surface-structural mixing of materials, physicochemical transformations, adhesion, etc. together or separately.
Тип и качество соединения зависят от скорости разгона частиц, используемых пар материалов и ряда других внешних факторов - наличия окислителей, запыленности. The type and quality of the compound depends on the acceleration rate of the particles, the pairs of materials used and a number of other external factors - the presence of oxidizing agents, dustiness.
Вместе с тем, основой качественного нанесения слоев и широты возможных для нанесения пар материалов является скорость частиц на выходе разгонного канала. At the same time, the basis for high-quality deposition of layers and the breadth of materials possible for deposition of pairs is the particle velocity at the exit of the acceleration channel.
Центробежный принцип разгона частиц по величинам скоростей аналогичен устройствам газодетонационного нанесения покрытий и газодинамического напыления. При этом частицы в несколько микрон могут быть ускорены до 1000 м/с. The centrifugal principle of particle acceleration in terms of velocity is similar to gas-detonating coating and gas-dynamic spraying devices. In this case, particles of several microns can be accelerated to 1000 m / s.
Для практических целей достаточны скорости разгона частиц по 600 м/сек. В предложенном устройстве указанные скорости достигаются без особых проблем. Для этого достаточно число оборотов привода от 30 до 100 тыс. об/мин и размеров разгонных каналов от 10 до 3 см. При этом в качестве изделия могут быть использованы чугун, сталь, никель, кобальт, медь, алюминий, всевозможные сплавы. For practical purposes, particle acceleration rates of 600 m / s are sufficient. In the proposed device, these speeds are achieved without any problems. For this, the speed of the drive from 30 to 100 thousand rpm and the dimensions of the acceleration channels from 10 to 3 cm are sufficient. In this case, cast iron, steel, nickel, cobalt, copper, aluminum, and all kinds of alloys can be used.
На различных подложках возможны покрытия из стали, чугуна, никеля, кобальта, меди, алюминия, всевозможных сплавов, бария, хрома, титана, боридов никеля, железа, оксидов циркония и т.д. Coatings made of steel, cast iron, nickel, cobalt, copper, aluminum, all kinds of alloys, barium, chromium, titanium, nickel borides, iron, zirconium oxides, etc. are possible on various substrates.
Предложенное устройство, кроме упрощения конструкции, исключения использования газов, повышения безопасности эксплуатации, обладает возможностью введения непрерывного технологического цикла, что повышает производительность нанесения покрытия и надежность основных узлов из-за циклических ударных нагрузок в известных устройствах. The proposed device, in addition to simplifying the design, eliminating the use of gases, increasing the safety of operation, has the ability to introduce a continuous technological cycle, which increases the coating productivity and reliability of the main components due to cyclic shock loads in known devices.
ЛИТЕРАТУРА
1. Способ нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубы и устройство для его осуществления. А.С. N 1824772, B 05 D 7/22.LITERATURE
1. The method of coating the inner surface of the pipe and device for its implementation. A.S. N 1824772, B 05 D 7/22.
2. Способ получения антикоррозионного покрытия. А.С. N 1040681, B 05 D 7/22. 2. A method of obtaining an anti-corrosion coating. A.S. N 1040681, B 05 D 7/22.
3. Теория и практика упрочнения материалов в экстремальных условиях. "Наука", Новосибирск, 1992, стр. 132. 3. Theory and practice of hardening materials in extreme conditions. "Science", Novosibirsk, 1992, p. 132.
4. Теория и практика упрочнения материалов в экстремальных условиях. "Наука", Новосибирск, 1992, стр. 148. 4. Theory and practice of hardening materials in extreme conditions. "Science", Novosibirsk, 1992, p. 148.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96112442A RU2156170C2 (en) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | Coating application device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96112442A RU2156170C2 (en) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | Coating application device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU96112442A RU96112442A (en) | 1998-09-27 |
| RU2156170C2 true RU2156170C2 (en) | 2000-09-20 |
Family
ID=20182172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96112442A RU2156170C2 (en) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | Coating application device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2156170C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2369445C1 (en) * | 2008-05-21 | 2009-10-10 | Павел Иванович Зубков | Coating method and device |
| RU2566246C2 (en) * | 2013-12-24 | 2015-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный технический университет" | Method and apparatus for applying titanium nitride-based coatings |
| RU175551U1 (en) * | 2017-09-07 | 2017-12-08 | Константин Дмитриевич Клочков | SPRAY BOX |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1036529A (en) * | 1963-12-13 | 1966-07-20 | United States Steel Corp | Facing of concrete pipe |
| SU547234A1 (en) * | 1975-07-17 | 1977-02-25 | Научно-Исследовательский Институт Научно-Производственного Объединения "Лакокраспокрытие" | Device for painting the internal surfaces of products of non-circular cross section |
| US5141774A (en) * | 1988-01-14 | 1992-08-25 | Prittinen Michael W | Method and apparatus for coating internal cavities of objects with fluid |
-
1996
- 1996-06-18 RU RU96112442A patent/RU2156170C2/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1036529A (en) * | 1963-12-13 | 1966-07-20 | United States Steel Corp | Facing of concrete pipe |
| SU547234A1 (en) * | 1975-07-17 | 1977-02-25 | Научно-Исследовательский Институт Научно-Производственного Объединения "Лакокраспокрытие" | Device for painting the internal surfaces of products of non-circular cross section |
| US5141774A (en) * | 1988-01-14 | 1992-08-25 | Prittinen Michael W | Method and apparatus for coating internal cavities of objects with fluid |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Папырин А.Н. и др. - Новосибирск, Наука, Теория и практика упрочнения материалов в экстремальных процессах, 1992, с.132, 148. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2369445C1 (en) * | 2008-05-21 | 2009-10-10 | Павел Иванович Зубков | Coating method and device |
| RU2566246C2 (en) * | 2013-12-24 | 2015-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный технический университет" | Method and apparatus for applying titanium nitride-based coatings |
| RU175551U1 (en) * | 2017-09-07 | 2017-12-08 | Константин Дмитриевич Клочков | SPRAY BOX |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100387386B1 (en) | Apparatus for Gas-Dynamic Coating | |
| RU2261763C1 (en) | Device and nozzle for cold powder spraying | |
| RU2213805C2 (en) | Method of application of coats made from powder materials and device for realization of this method | |
| EP1383610B1 (en) | An apparatus and process for solid-state deposition and consolidation of high velocity powder particles using thermal plastic deformation | |
| CA2870682C (en) | Integrated fluidjet system for stripping, prepping and coating a part | |
| US8052074B2 (en) | Apparatus and process for depositing coatings | |
| KR20090006119A (en) | Cold gas sprayer | |
| US20180021793A1 (en) | Directional cold spray method | |
| EP2110178A1 (en) | Cold gas-dynamic spray nozzle | |
| EP2052788B1 (en) | Apparatus and method for improved mixing of axial injected material in thermal spray guns | |
| RU2156170C2 (en) | Coating application device | |
| JP2012140707A (en) | Nozzle for use with spray coating gun | |
| EP0721374B1 (en) | Improvements in and relating to powder spray coating | |
| GB2439934A (en) | Laser-assisted spray system and nozzle | |
| US7341533B2 (en) | CVT housing having wear-resistant bore | |
| RU2179076C2 (en) | Method of and device for applying corrosion-resisting coating on internal surface of pipeline | |
| KR101361729B1 (en) | Methods and apparatuses for material deposition | |
| EP0644016A1 (en) | Process for coating the internal surface of hollow bodies | |
| RU10352U1 (en) | COATING DEVICE | |
| RU2245938C1 (en) | Method for gasothermic applying of coating onto inner surfaces of openings | |
| Sakaki | Cold Spray Process~ Overview and Application Trends~ | |
| RU2229944C2 (en) | Apparatus for gasodynamic applying of coatings of powder materials | |
| RU2369445C1 (en) | Coating method and device | |
| JPH08109463A (en) | Ultra-high-speed plasma jet generator and method for producing thermal spray coating using the same | |
| RU2505622C2 (en) | Device for gas-dynamic application of coatings onto external cylindrical surfaces of products |