RU2545883C2

RU2545883C2 - Preparation of article surface before application of detonation coating

Info

Publication number: RU2545883C2
Application number: RU2013119882/02A
Authority: RU
Inventors: Сергей Александрович Вашин; Виталий Владимирович Гераськин; Светлана Салаватовна Мухаметова; Борис Гаврилович Хамицев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Технологические системы защитных покрытий"
Priority date: 2013-04-30
Filing date: 2013-04-30
Publication date: 2015-04-10
Also published as: RU2013119882A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to gas-thermal coating spraying, particularly, to detonation application of coating. Surface is subjected to abrasive particle flow produced with the help of detonation spraying unit. Powder is fed for cleaning at spraying mode from separate dispenser arranged at a distance from barrel exit. Note here that temperature and rate of cleaning particles at exit allow for maximum activation of sprayed surface. After surface preparation said dispenser is stopped while dispenser with powder for spraying of particles is activated without stoppage of detonation unit.

EFFECT: higher activation of sprayed surface and process efficiency.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области газотермического нанесения покрытий, конкретнее, к технологии подготовки поверхности изделия перед нанесением детонационного покрытия.The invention relates to the field of thermal spray coating, and more particularly, to the technology of preparing the surface of the product before applying the detonation coating.

Из уровня техники известен способ подготовки поверхности перед нанесением покрытия, при котором поверхность изделия подвергается воздействию потока частиц корунда, формируемого с помощью пескоструйной установки, описанной в книге «Газотермическое напыление» под общей ред. Л.Х. Балдаева. - МаркетDC, 2007. - стр.66-67. Данный способ заключается в том, что с помощью струи сжатого воздуха частицы корунда направляются на поверхность детали и активируют ее, создавая требуемый микрорельеф, что необходимо для получения высокой прочности сцепления покрытия с подложкой при напылении.The prior art method of preparing the surface before coating, in which the surface of the product is exposed to a stream of corundum particles formed using a sandblasting machine, described in the book "Thermal spraying" under the general ed. L.Kh. Baldaeva. - Market DC, 2007. - p. 66-67. This method consists in the fact that, using a jet of compressed air, corundum particles are directed to the surface of the part and activate it, creating the required microrelief, which is necessary to obtain high adhesion strength of the coating to the substrate during spraying.

Известный способ имеет ряд недостатков, так выделение этапа подготовки поверхности детали в отдельную операцию приводит к появлению большого промежутка времени между моментом получения ювенильной поверхности при абразивно-струйной очистке и моментом непосредственного напыления покрытия (до нескольких часов). За это время происходит переход поверхности в равновесное состояние. Кроме того, снижается производительность производственного процесса в целом.The known method has several disadvantages, so the allocation of the stage of preparing the surface of the part in a separate operation leads to the appearance of a large period of time between the moment of receiving the juvenile surface during abrasive blasting and the moment of direct spraying of the coating (up to several hours). During this time, the surface transitions to an equilibrium state. In addition, the overall productivity of the production process is reduced.

Наиболее близким к описываемому изобретению является способ подготовки поверхности изделия перед нанесением детонационного покрытия, включающий воздействие на поверхность потока частиц корунда, формируемого с помощью установки детонационного напыления, описанный в книге «Детонационные покрытия в машиностроении», - Бартеньев С.С., Федько Ю.П., Григоров А.И., Ленинград: Машиностроение, 1982, стр.133.Closest to the described invention is a method of preparing the surface of the product before applying the detonation coating, comprising exposing the surface to a flow of corundum particles formed by the detonation spraying apparatus described in the book “Detonation Coatings in Mechanical Engineering” —S. Bartenev S., Fedko Yu. P., Grigorov A.I., Leningrad: Mechanical Engineering, 1982, p. 133.

Указанный способ заключается в том, что подготовка поверхности изделия проводится непосредственно перед нанесением покрытия частицами корунда, ускоренными в самой детонационной установке. При этом подготовка поверхности осуществляется частицами порошка, который в дальнейшем используется для напыления покрытия. Режимы работы детонационной установки подбираются такие, чтобы частицы порошка при выходе из ствола не достигали температуры плавления и сохраняли необходимую твердость для получения требуемого микрорельефа. После завершения этапа подготовки поверхности установку перенастраивают на режимы, при которых температура частиц порошка при выходе из ствола достигает температуры плавления, и начинают процесс напыления покрытия.The specified method consists in the fact that the preparation of the surface of the product is carried out immediately before the coating with corundum particles accelerated in the detonation unit itself. In this case, the surface preparation is carried out by powder particles, which is further used for spraying the coating. The operating modes of the detonation installation are selected such that the particles of the powder upon exit from the barrel do not reach the melting temperature and retain the necessary hardness to obtain the desired microrelief. After the completion of the surface preparation step, the installation is reconfigured to modes in which the temperature of the powder particles, upon exiting the barrel, reaches the melting temperature and the coating spraying process begins.

Однако остановка работы детонационной установки для ее перенастройки с режима подготовки поверхности на режим напыления покрытия требует времени, достаточного для значительного снижения степени активации. Кроме того, данный способ может приниматься лишь при нанесении покрытий из оксида алюминия (Al₂O₃). При напылении других материалов, например металлов, возможность подготовки поверхности напыления становится проблематичной. Размер частиц корунда, применяемого для получения детонационных покрытий, обычно не превышает 50 мкм. Масса таких частиц даже при скорости 300-400 м/с недостаточна для получения качественного микрорельефа при подготовке поверхности. Для достижения максимально возможной степени активации напыляемой поверхности имеется лишь два параметра технологического процесса для варьирования - состав взрывчатой газовой смеси и степень заполнения ствола смесью, что сужает диапазон регулирования скорости и температуры абразивных частиц.However, stopping the operation of the detonation installation for its reconfiguration from the surface preparation mode to the coating spraying mode requires time sufficient to significantly reduce the degree of activation. In addition, this method can only be accepted when applying coatings of aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ). When spraying other materials, such as metals, the possibility of preparing a spray surface becomes problematic. The particle size of corundum used to produce detonation coatings usually does not exceed 50 microns. The mass of such particles, even at a speed of 300-400 m / s, is insufficient to obtain a high-quality microrelief during surface preparation. To achieve the highest possible degree of activation of the sprayed surface, there are only two process parameters for variation — the composition of the explosive gas mixture and the degree of filling of the barrel with the mixture, which narrows the range of regulation of the speed and temperature of abrasive particles.

В связи с вышеуказанными недостатками, несмотря на значительное уменьшение трудоемкости процесса, качество подготовки напыляемой поверхности является невысоким.In connection with the above disadvantages, despite the significant reduction in the complexity of the process, the quality of preparation of the sprayed surface is low.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является улучшение качества поверхности изделия перед нанесением детонационного покрытия.The problem to which the claimed invention is directed, is to improve the surface quality of the product before applying the detonation coating.

Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении степени активации напыляемой поверхности, что приводит к существенному росту прочности сцепления покрытия с подложкой. Кроме того, благодаря устранению операции перехода от одного режима к другому, связанной с остановкой работы установки, увеличивается производительность.The technical result of the claimed invention is to increase the degree of activation of the sprayed surface, which leads to a significant increase in the adhesion strength of the coating to the substrate. In addition, by eliminating the operation of switching from one mode to another, associated with the shutdown of the installation, productivity increases.

Технический результат достигается тем, что способ подготовки поверхности изделия перед нанесением детонационного покрытия включает воздействие на поверхность потока абразивных частиц, формируемого с помощью установки детонационного напыления, а порошок для очистки подается на режимах напыления из отдельного дозатора, расположенного на таком расстоянии от среза ствола, чтобы температура и скорость очищающих частиц на выходе обеспечивали максимальную степень активации, при этом после завершения этапа подготовки поверхности данный дозатор отключают, а дозатор с порошком для напыления частиц включают без остановки работы детонационной установки.The technical result is achieved by the fact that the method of preparing the surface of the product before applying the detonation coating involves exposing the surface to the flow of abrasive particles generated by the detonation spraying unit, and the cleaning powder is fed to the spraying modes from a separate dispenser located at such a distance from the barrel cut that the temperature and speed of the cleaning particles at the outlet ensured the maximum degree of activation, and after completion of the stage of surface preparation, this The batcher is turned off, and the batcher with powder for spraying particles is turned on without stopping the operation of the detonation unit.

Благодаря использованию двух дозаторов предлагаемый способ может применяться не только при напыления оксида алюминия, но и всех материалов, наносимых детонационным методом.Due to the use of two dispensers, the proposed method can be used not only for spraying aluminum oxide, but also for all materials applied by the detonation method.

Использование отдельного дозатора для абразивной обработки напыленной поверхности дает возможность использовать для этого порошок с более крупной грануляцией частиц. Частицы с большой массой создают более ярко выраженный микрорельеф напыляемой поверхности, что способствует росту прочности сцепления покрытия с подложкой (σсц).The use of a separate dispenser for abrasive treatment of a sprayed surface makes it possible to use powder with a larger granulation of particles. Particles with a large mass create a more pronounced microrelief of the sprayed surface, which contributes to an increase in the adhesion strength of the coating to the substrate (σst).

На рисунке 1 изображена схема расположения оборудования для осуществления предлагаемого способа, гдеFigure 1 shows the layout of equipment for implementing the proposed method, where

1 - детонационная установка;1 - detonation installation;

2 - дозатор с порошком для напыления покрытия (дозатор II);2 - dispenser with powder for coating spraying (dispenser II);

3 - дозатор с порошком для абразивной обработки напыляемой поверхности (дозатор I);3 - dispenser with powder for abrasive treatment of the sprayed surface (dispenser I);

4 - деталь, на которую наносится покрытие;4 - detail on which the coating is applied;

5 - манипулятор для закрепления и вращения (перемещения) детали;5 - manipulator for securing and rotating (moving) the part;

S1 - глубина загрузки порошка для абразивной обработки напыляемой поверхности;S1 is the powder loading depth for abrasive treatment of the sprayed surface;

S2 - глубина загрузки порошка для напыления покрытия.S2 - the depth of loading of powder for spraying the coating.

На стволе детонационной установки 1 на определенном расстоянии от среза, называемой «глубиной загрузки» S1, устанавливается дозатор 3 с порошком для абразивной обработки напыляемой поверхности детали 4. Деталь 4 закрепляется для вращения и (или) возвратно-поступательного перемещения в манипуляторе 5.On the barrel of the detonation installation 1 at a certain distance from the cut, called the "loading depth" S1, a dispenser 3 with a powder is installed for abrasive treatment of the sprayed surface of the part 4. The part 4 is fixed for rotation and (or) reciprocating movement in the manipulator 5.

Порошок для нанесения детонационного покрытия находится в дозаторе 2, который закрепляется на стволе детонационной установки на глубине загрузки S2. Глубина загрузки S2, а также другие режимы процесса напыления (состав рабочей взрывчатой смеси газов, степень заполнения ствола рабочей смесью, гранулометрический состав порошка, дистанция напыления, длина ствола, частота стрельбы) выбираются такими, чтобы обеспечить разогрев напыляемых частиц до температуры плавления и их максимально возможной скорости для получения высокой адгезии покрытия.The powder for applying the detonation coating is in the dispenser 2, which is fixed on the barrel of the detonation installation at a loading depth of S2. The loading depth S2, as well as other modes of the spraying process (composition of the working explosive gas mixture, degree of filling of the barrel with the working mixture, particle size distribution, spraying distance, barrel length, firing frequency) are selected so as to ensure heating of the sprayed particles to the melting temperature and their maximum possible speed for high adhesion of the coating.

Пример. Деталь, подлежащую абразивной обработке перед детонационным напылением покрытия, закрепляют в специальном манипуляторе для вращения и линейного перемещения. Включают манипулятор для осуществления вращательного и (или) возвратно-поступательного движения детали. Включают детонационную установку с дозатором I, подающим порошок для абразивной обработки поверхности детали. Деталь обрабатывают абразивами на режимах процесса напыления. После завершения этапа подготовки поверхности одновременно выключают дозатор I, подающий порошок для абразивной обработки, и включают дозатор II, подающий порошок для напыления покрытия, при продолжающей работать детонационной установке.Example. The part to be abrasively treated before detonation coating is fixed in a special manipulator for rotation and linear movement. The manipulator is turned on to effect rotational and (or) reciprocating movement of the part. A detonation unit with a dispenser I feeding powder for abrasive treatment of the surface of the part is turned on. The part is treated with abrasives in the spraying process modes. After completing the surface preparation step, at the same time, dispenser I, the powder supply for abrasive treatment, is turned off, and dispenser II, the powder supply for spraying the coating, is turned on while the detonation unit is still operating.

В результате анализа известных технических решений при проведении патентных исследований авторами не обнаружено технических решений с признаками, сходными с отличительными признаками заявляемого решения, поэтому заявляемое решение обладает существенными отличиями.As a result of the analysis of known technical solutions during patent research, the authors did not find technical solutions with features similar to the distinguishing features of the proposed solution, therefore, the claimed solution has significant differences.

Claims

The method of detonation coating, including preparing the surface of the product by exposing the particle flow to abrasive powder and exposing the treated surface of the product to a stream of powder particles of the coating, which are formed using a detonation spraying apparatus, characterized in that a detonation spraying apparatus containing a dispenser for abrasive powder and a dispenser for powder coating, while for cleaning the abrasive powder is served on the modes dusting, and the dispenser with abrasive powder is placed at a distance from the cut of the barrel, at which the temperature and speed of the cleaning particles at the outlet ensure the maximum degree of activation of the sprayed surface, while after completion of surface preparation, the dispenser with abrasive powder is turned off, and the dispenser with powder for spraying is turned on without stop the detonation installation.