RU2369445C1 - Coating method and device - Google Patents
Coating method and device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2369445C1 RU2369445C1 RU2008120283/12A RU2008120283A RU2369445C1 RU 2369445 C1 RU2369445 C1 RU 2369445C1 RU 2008120283/12 A RU2008120283/12 A RU 2008120283/12A RU 2008120283 A RU2008120283 A RU 2008120283A RU 2369445 C1 RU2369445 C1 RU 2369445C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channels
- coating
- accelerating
- periphery
- section
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области технологии обработки материалов путем нанесения покрытия в виде мелкодисперсных частиц или молекул на твердые или эластичные изделия. Данный способ и устройство на его основе предназначены для нанесения разнородных покрытий механическим путем: частиц металла, пластмассы, керамики, газов на внутреннюю цилиндрическую поверхность труб, отдельные плоские изделия, изделия другой формы. Изобретение предназначено для использования в машиностроении, строительстве, ремонтно-технических предприятиях и других областях промышленности.The invention relates to the field of technology for processing materials by coating in the form of fine particles or molecules on solid or elastic products. This method and device based on it are intended for applying heterogeneous coatings mechanically: particles of metal, plastic, ceramics, gases on the inner cylindrical surface of pipes, individual flat products, products of a different shape. The invention is intended for use in mechanical engineering, construction, repair and technical enterprises and other industries.
Известен способ нанесения цементно-песчаного покрытия на внутреннюю поверхность трубы (патент РФ №2255816, 2003 г., B05D 7/22), при котором покрытие наносят с помощью вращающейся центробежной головки, в которой смесь из корпуса-емкости с цементно-песчаной смесью выдавливается через отверстия в стенке емкости по трубкам наружу.A known method of applying a cement-sand coating to the inner surface of the pipe (RF patent No. 2255816, 2003,
Известна приводная центробежная разбрызгивающая головка для нанесения защитного покрытия из цементно-песчаной смеси на внутреннюю поверхность стенки трубы (патент РФ 2272682, 2003 г., B05C 7/02).Known drive centrifugal spray head for applying a protective coating of cement-sand mixture to the inner surface of the pipe wall (RF patent 2272682, 2003,
Данный способ и устройство используют разгон потока массы центробежными силами, возникающими при вращении центрального корпуса-емкости и каналов подачи покрытия, для нанесения покрытий.This method and device use the acceleration of the mass flow by centrifugal forces arising from the rotation of the Central body of the vessel and the feed channels of the coating, for coating.
С помощью данного устройства и аналогичных других средств невозможно получить потоки частиц или молекул высокой скорости (до нескольких сотен метров в секунду).Using this device and similar other means it is impossible to obtain flows of particles or molecules of high speed (up to several hundred meters per second).
Известен способ получения композиционных материалов и покрытий из порошков и устройство для его осуществления (патент РФ 2181788, 2000 г., МПК-7, C23C 24/04, 4/00, B05D 7/24). В этом изобретении высокоскоростной поток частиц организован газодинамическим методом для получения композиционных материалов из порошковых компонентов на поверхности подложки. При газодинамическом воздействии ускоренного в сопле газопорошкового потока на подложку осуществляют инициирование химического взаимодействия порошковых компонентов экзотермического состава, в результате которого получают композиционный материал, который может быть отделен от подложки или сохранен в покрытии.A known method of producing composite materials and coatings from powders and a device for its implementation (RF patent 2181788, 2000, IPC-7, C23C 24/04, 4/00,
Известна установка для газодинамического нанесения покрытия из порошковых материалов (патент РФ №2181390, 2002 г.). Изобретение направлено на получение покрытий методом газодинамического напыления на изделиях любой геометрической формы и размеров из различных порошковых материалов: металлов и их сплавов, керамики, пластмассы.A known installation for gas-dynamic coating of powder materials (RF patent No. 2181390, 2002). The invention is directed to obtaining coatings by gas-dynamic spraying on products of any geometric shape and size from various powder materials: metals and their alloys, ceramics, plastics.
Недостатком данного способа и устройства является сложная конструкция и сложная система управления, требующая высокой квалификации обслуживания. Этот способ и устройство экологически опасны, энергозатратны, используют высокое давление, предназначены для работы с порошками, а не с газами.The disadvantage of this method and device is the complex design and complex control system that requires high qualification of service. This method and device are environmentally hazardous, energy-consuming, use high pressure, are designed to work with powders, and not with gases.
Наиболее близким по технической сущности заявляемому изобретению является устройство для нанесения покрытий (патент РФ №2156170, 1996 г., B05B 7/22), основанное на механическом формировании потока материальных частиц. Устройство содержит разгонные каналы, которые могут быть расположены в теле турбинного диска, защитный кожух и сборник технологически не использованных частиц. Разгонные каналы расположены на валу привода устройства. В средней части разгонных каналов выполнено отверстие для подачи мелкодисперсных частиц наносимого материала. С отверстием последовательно совмещены дозатор и бункер. Вдоль периметра вращения разгонных каналов установлены изделия, детали и пр., на которые наносят слой или слои материала: упрочняющего, антикоррозийного, абразивного и т.п.The closest in technical essence of the claimed invention is a coating device (RF patent No. 2156170, 1996,
Таким образом, в данном устройстве центробежными силами может быть сформирован высокоскоростной поток мелкодисперсных частиц для нанесения покрытия из металла, сплавов, керамики, пластмассы на металлические поверхности, поверхности из сплавов.Thus, in this device, a high-speed stream of fine particles can be formed by centrifugal forces for coating metal, alloys, ceramics, plastic on metal surfaces, surfaces from alloys.
В данном устройстве для разгона частиц до нужной скорости требуется много времени и энергетических затрат. Прочность устройства недостаточна при больших скоростях вращения.In this device, it takes a lot of time and energy to accelerate particles to the desired speed. The strength of the device is insufficient at high speeds.
Задачей заявляемого изобретения является уменьшение времени разгона турбинного диска до требуемых оборотов, уменьшение энергозатрат для разгона материала до скоростей выше 500 м/с для нанесения покрытий на поверхности из металлов, сплавов, керамики и пластмассы. Также задачей данного изобретения является его применение для разгона газов с атомным весом, большим атомного веса фосфора.The objective of the invention is to reduce the time to accelerate the turbine disk to the required speed, reduce energy consumption to accelerate the material to speeds above 500 m / s for coating surfaces of metals, alloys, ceramics and plastic. Another objective of the invention is its use for dispersing gases with an atomic weight greater than the atomic weight of phosphorus.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для нанесения покрытий, в котором центробежными силами механическим образом получают высокоскоростной поток материала, сечение разгонных каналов уменьшается от центра к периферии. Это позволяет сосредоточить основную массу разгонных каналов или турбинного диска в их центре, что уменьшает время разгона разгонных каналов до нужных скоростей, уменьшает энергетические затраты для разгона и увеличивает прочность устройства.The problem is solved in that in a coating device in which a high-speed material flow is mechanically obtained by centrifugal forces, the cross-section of the acceleration channels decreases from the center to the periphery. This allows you to concentrate the bulk of the acceleration channels or turbine disk in their center, which reduces the acceleration time of the acceleration channels to the desired speeds, reduces energy costs for acceleration and increases the strength of the device.
Стенки разгонных каналов в продольном сечении могут иметь форму гиперболы.The walls of the booster channels in longitudinal section may have the form of a hyperbola.
Если разгонные каналы расположены в теле турбинного диска, то поперечное сечение турбинного диска уменьшается от центра к периферии.If the acceleration channels are located in the body of the turbine disk, the cross section of the turbine disk decreases from the center to the periphery.
Материал поверхности изделия для нанесения покрытия при напылении газов рекомендуется выбирать таким, чтобы межатомные расстояния в нем были больше размеров атомов или молекул напыляемого газа.It is recommended to choose the material of the surface of the product for coating during gas spraying so that the interatomic distances in it are larger than the sizes of atoms or molecules of the sprayed gas.
Универсальность предложенного способа и устройства определяется достигаемой максимальной скоростью разгона наносимых частиц или молекул газа при минимальных энергетических затратах, минимальном времени разгона и прочностью устройства. Новым предложенным признаком способа является то, что нанесение покрытий на поверхность изделия осуществляют мелкодисперсными частицами или газом с атомным весом, большим, чем атомный вес фосфора, а материал поверхности изделия выбирают таким, чтобы межатомные расстояния в нем были больше размеров атомов или молекул напыляемого газа. Новыми предложенными признаками устройства являются: конструктивное решение разгонных каналов, поперечное сечение которых сужается от оси привода к периферии, при этом продольное сечение канала может быть выполнено по гиперболе, конструктивное решение турбинного диска, поперечное сечение которого уменьшается от оси привода к периферии, вследствие чего основная масса диска расположена в его центральной части.The universality of the proposed method and device is determined by the achieved maximum acceleration rate of the applied particles or gas molecules with minimum energy costs, minimum acceleration time and the strength of the device. A new proposed feature of the method is that the coating on the surface of the product is carried out with fine particles or a gas with an atomic weight greater than the atomic weight of phosphorus, and the material of the surface of the product is chosen so that the interatomic distances in it are larger than the sizes of atoms or molecules of the sprayed gas. The new proposed features of the device are: a constructive solution for accelerating channels, the cross section of which narrows from the axis of the drive to the periphery, while the longitudinal section of the channel can be made along a hyperbole, a constructive solution of the turbine disk, the cross section of which decreases from the axis of the drive to the periphery, as a result of which the main the mass of the disk is located in its central part.
Указанные признаки не выявлены в других технических решениях при изучении уровня данной области техники и, следовательно, решение является новым и имеет изобретательский уровеньThese signs are not identified in other technical solutions when studying the level of this technical field and, therefore, the solution is new and has an inventive step
На чертежах представлен общий вид устройства для нанесения покрытий для осуществления способа нанесения покрытий.The drawings show a General view of the device for coating for implementing the method of coating.
Фиг.1 - общий структурный вид устройства для нанесения покрытий.Figure 1 - General structural view of the device for coating.
Фиг.2 - разгонный канал с поперечным сечением, выполненным по гиперболе.Figure 2 - accelerating channel with a cross section made on the hyperbole.
Фиг.3 - а) турбинный диск с разгонными каналами, б) поперечное сечение турбинного диска.Figure 3 - a) a turbine disk with booster channels, b) a cross section of a turbine disk.
Устройство для нанесения покрытий (фиг.1) содержит в качестве главного конструктивного элемента разгонный канал 1. Разгонный канал 1 установлен на оси 2 привода 3 (приведен симметричный вариант) в виде сужающейся к периферии трубы, имеющей на своих открытых концах сопла 4. Ортогонально оси каналов 1 установлены изделия 5, 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 coating device (Fig. 1) contains, as the main structural element, the
Над центральным отверстием разгонного канала установлен питатель 6 с напыляемым материалом 7 и дозатор 8.A
Разгонный канал 1 и изделия 5 помещены в пылезащищенный кожух 9. В нижней части кожуха 9 расположен сборник 10 неотработанного материала. На оси привода расположен также вентилятор 11 для продувки пылезащитного кожуха.The
Продольное сечение разгонного канала 1 может быть выполнено по гиперболе (фиг.2).A longitudinal section of the
Разгонные каналы 1 могут быть расположены в теле турбинного диска 12 (фиг.3, а), поперечное сечение которого (фиг.3, б) уменьшается от оси 2 привода 3 к периферии.
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
Вблизи периметра движения разгонного канала устанавливают изделия (детали), предназначенные для нанесения на них слоя (слоев) материала, например, инородного сплава на металл. Питатель 6 наполняют соответствующим материалом. Далее запускают высокооборотный привод 3. При этом материал попадает в разгонный канал 1. Центробежным усилием материал разгоняют до расчетной скорости, и он при значительном динамическом давлении входит в контакт с материалом поверхности изделий 5, где и осаждается.Near the perimeter of the motion of the booster channel, articles (parts) are installed for applying a layer (s) of material on them, for example, a foreign alloy on a metal.
Для разгона газов с атомным весом, большим атомного веса фосфора, технологические узлы установки размещают в вакуумной камере, а материал поверхности изделия для нанесения покрытия выбирают таким, чтобы межатомные расстояния в нем были больше размеров атомов или молекул напыляемого газа.To disperse gases with an atomic weight greater than the atomic weight of phosphorus, the technological units of the installation are placed in a vacuum chamber, and the surface material of the coating product is chosen so that the interatomic distances in it are larger than the sizes of atoms or molecules of the sprayed gas.
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 диапазона пар материалов является скорость частиц на выходе разгонного канала. 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, а газы до 2000 м/с. Нет ограничений на толщину покрытия - она может иметь наноразмеры, составлять всего несколько атомов.At the same time, the basis for the high-quality deposition of layers and the range of material pairs is the particle velocity at the exit of the acceleration channel. 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 up to 1000 m / s, and gases up to 2000 m / s. There are no restrictions on the thickness of the coating - it can have nanoscale, amount to only a few atoms.
Для практических целей достаточны скорости разгона материала до 600 м/с. В предложенном устройстве указанные скорости достигаются за малый промежуток времени. Изменение геометрии разгонных каналов позволяет достичь оборотов привода до 100 тыс. об/мин и размеров разгонных каналов от 10 до 30 см. При этом в качестве изделия могут быть использованы чугун, сталь, никель, кобальт, медь, алюминий, всевозможные сплавы.For practical purposes, acceleration speeds up to 600 m / s are sufficient. In the proposed device, these speeds are achieved in a short period of time. Changing the geometry of the acceleration channels allows the drive to reach speeds of up to 100 thousand rpm and the size of the acceleration channels from 10 to 30 cm. In this case, cast iron, steel, nickel, cobalt, copper, aluminum, and all kinds of alloys can be used as products.
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.On various substrates, coatings of steel, cast iron, nickel, cobalt, copper, aluminum, all kinds of alloys, barium, chromium, titanium, nickel borides, iron, zirconium oxides, etc. are possible.
Использование заявляемого изобретения позволяет при упрощении конструкции, уменьшении энергозатрат, увеличении прочности устройства вести обработку поверхности высокоскоростным потоком частиц или газа для упрочнения поверхности, нанесения покрытий, изменения свойств приповерхностного слоя.Using the claimed invention allows to simplify the design, reduce energy consumption, increase the strength of the device to conduct surface treatment with a high-speed stream of particles or gas to harden the surface, coating, changing the properties of the surface layer.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008120283/12A RU2369445C1 (en) | 2008-05-21 | 2008-05-21 | Coating method and device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008120283/12A RU2369445C1 (en) | 2008-05-21 | 2008-05-21 | Coating method and device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2369445C1 true RU2369445C1 (en) | 2009-10-10 |
Family
ID=41260841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008120283/12A RU2369445C1 (en) | 2008-05-21 | 2008-05-21 | Coating method and device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2369445C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2593041C2 (en) * | 2014-10-23 | 2016-07-27 | Акционерное общество "Конструкторское бюро специального машиностроения" | Method of gas-dynamic sputtering of anticorrosion coating from a corrosion-resistant composition onto the surface of container for transporting and/or storing spent nuclear fuel, made from high-strength iron with globular graphite |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1036529A (en) * | 1963-12-13 | 1966-07-20 | United States Steel Corp | Facing of concrete pipe |
| US5141774A (en) * | 1988-01-14 | 1992-08-25 | Prittinen Michael W | Method and apparatus for coating internal cavities of objects with fluid |
| RU2156170C2 (en) * | 1996-06-18 | 2000-09-20 | Зубков Павел Иванович | Coating application device |
| RU2181390C2 (en) * | 2000-06-06 | 2002-04-20 | Дикун Юрий Вениаминович | Plant for gas-dynamic deposition of coat from powdery materials |
| RU2181788C1 (en) * | 2000-08-08 | 2002-04-27 | Дикун Юрий Вениаминович | Method of producing composite materials and coats made from powders and device for realization of this method |
| RU2255816C2 (en) * | 2003-09-04 | 2005-07-10 | Аюков Алексей Алексеевич | Method of application of cement-sand coating to inner surface of pipe |
| RU2272682C2 (en) * | 2003-09-04 | 2006-03-27 | Алексей Алексеевич Аюков | Underwater centrifugal spraying head |
-
2008
- 2008-05-21 RU RU2008120283/12A patent/RU2369445C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1036529A (en) * | 1963-12-13 | 1966-07-20 | United States Steel Corp | Facing of concrete pipe |
| US5141774A (en) * | 1988-01-14 | 1992-08-25 | Prittinen Michael W | Method and apparatus for coating internal cavities of objects with fluid |
| RU2156170C2 (en) * | 1996-06-18 | 2000-09-20 | Зубков Павел Иванович | Coating application device |
| RU2181390C2 (en) * | 2000-06-06 | 2002-04-20 | Дикун Юрий Вениаминович | Plant for gas-dynamic deposition of coat from powdery materials |
| RU2181788C1 (en) * | 2000-08-08 | 2002-04-27 | Дикун Юрий Вениаминович | Method of producing composite materials and coats made from powders and device for realization of this method |
| RU2255816C2 (en) * | 2003-09-04 | 2005-07-10 | Аюков Алексей Алексеевич | Method of application of cement-sand coating to inner surface of pipe |
| RU2272682C2 (en) * | 2003-09-04 | 2006-03-27 | Алексей Алексеевич Аюков | Underwater centrifugal spraying head |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2593041C2 (en) * | 2014-10-23 | 2016-07-27 | Акционерное общество "Конструкторское бюро специального машиностроения" | Method of gas-dynamic sputtering of anticorrosion coating from a corrosion-resistant composition onto the surface of container for transporting and/or storing spent nuclear fuel, made from high-strength iron with globular graphite |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0484533B1 (en) | Method and device for coating | |
| CN104894554B (en) | A kind of preparation method and application of high-compactness cold spraying metal/metal base lithosomic body | |
| US9505566B2 (en) | Powder feeder method and system | |
| US9328918B2 (en) | Combustion cold spray | |
| RU2145644C1 (en) | Method and device for producing coat from powder materials | |
| Lima et al. | Deposition efficiency, mechanical properties and coating roughness in cold-sprayed titanium | |
| US20040191449A1 (en) | Cold spray nozzle design | |
| US20070207266A1 (en) | Method and apparatus for coating particulates utilizing physical vapor deposition | |
| AU2015246650A1 (en) | Process for producing a preform using cold spray | |
| CN103953772B (en) | Tungsten carbide nitrogenizes the superhard wear valve of chromium composite coat | |
| CN109778105A (en) | A kind of amorphous composite coating and preparation method thereof | |
| EP2052788B1 (en) | Apparatus and method for improved mixing of axial injected material in thermal spray guns | |
| Tewari et al. | Innovative coating methods for the industrial applications | |
| CN105734553A (en) | Preparation method for sliver coating | |
| JP2021522081A (en) | Equipment and methods for surface treatment of materials | |
| KR20130102107A (en) | Film forming method | |
| RU2369445C1 (en) | Coating method and device | |
| CN106319430A (en) | Preparation method of remanufactured coating for inner wall of air cylinder sleeve | |
| KR101482412B1 (en) | Powder spray coating apparatus | |
| SU1618778A1 (en) | Method of producing coatings | |
| CN111647838B (en) | Method for spraying abradable coatings on rings with uneven walls | |
| CN105327804A (en) | Novel supersonic-speed arc spray gun, spraying device and method for preparing Fe-Cr-Ni composite coating | |
| CN104946871A (en) | Nano-crystallization device for centrifugal accelerating injection bombardment of metal surfaces | |
| RU2195515C2 (en) | Method for applying coats of powder materials | |
| RU2430995C2 (en) | Procedure for manufacture of composite coating |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170522 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20180813 |