RU2530580C1

RU2530580C1 - Electric arc spraying device

Info

Publication number: RU2530580C1
Application number: RU2013127560/02A
Authority: RU
Inventors: Магомед-Эмин Хасаевич Исакаев; Виталий Брониславович Мордынский; Владимир Александрович Катаржис
Priority date: 2013-06-18
Filing date: 2013-06-18
Publication date: 2014-10-10

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: in electric arc spraying device there are two electrodes and two nozzles installed at convergence angle from 30 up to 45°, the electrodes are located inside nozzles, their axes coincide with axes of the nozzles where they are installed, at that square areas of free annular section of the nozzles, through which gas is supplied, are identical and equal from 10 up to 30 mm², and length of the nozzle channels forming gas flows is not less than 1.5-2.0 times than their diameter.

EFFECT: increasing use efficiency for the sprayed material, adhesion and porosity of the sprayed coatings due to receipt of a more compact metalized flow and speed for particles of the sprayed metals.

1 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к области газотермического напыления, в частности к оборудованию для нанесения износостойких или коррозионостойких металлических покрытий методом электродуговой металлизации при восстановлении, упрочнении или защите рабочих поверхностей деталей. Изобретение относится к технике нанесения газотермических покрытий и может быть использовано в различных отраслях машиностроения, нефтегазодобывающей промышленности, на ремонтных предприятиях других отраслей, связанных с ремонтов быстроизнашивающихся деталей и узлов основного и вспомогательного оборудования путем нанесения покрытий различными материалами.The invention relates to the field of thermal spraying, in particular to equipment for applying wear-resistant or corrosion-resistant metal coatings by electric arc metallization during restoration, hardening or protection of the working surfaces of parts. The invention relates to a technique for applying thermal spray coatings and can be used in various engineering industries, oil and gas industry, repair enterprises in other industries related to repairs of wearing parts and components of the main and auxiliary equipment by coating various materials.

Известен электродуговой распылитель, содержащий блок с каналами для подачи проволок, токосъемные направляющие элементы, разделенное сопло, выполненное в виде цилиндрической трубки с осевым рассекателем внутри, образующим отверстия в виде сегментов, хорды которых параллельны между собой и расположены одна от другой на расстоянии, равном двойному диаметру проволок (А.С. СССР 1565537, кл. B05B 7/22, 1988 г.). Расплавленный металл, частично захватываемый краями воздушных струй, вытекающими из отверстий сопла и инжектируемого атмосферного воздуха, дробится и переносится на изделие. Подсос воздуха увеличивает общую массу потока и существенно снижает его скорость, кроме того, возникающая турбулентность увеличивает угол раскрытия металлизационной струи, что приводит к ухудшению физико-механических свойств покрытия.Known electric arc sprayer containing a block with channels for feeding wires, current-collecting guide elements, a divided nozzle made in the form of a cylindrical tube with an axial divider inside, forming holes in the form of segments, the chords of which are parallel to each other and are located one from another at a distance equal to two wire diameter (A.S. USSR 1565537, class B05B 7/22, 1988). The molten metal, partially captured by the edges of the air jets flowing from the nozzle holes and injected atmospheric air, is crushed and transferred to the product. Air suction increases the total mass of the stream and significantly reduces its speed, in addition, the resulting turbulence increases the opening angle of the metallization stream, which leads to a deterioration in the physical and mechanical properties of the coating.

Известно устройство для электродуговой металлизации, содержащее два соосно установленных электрода и расположенные в плоскости, перпендикулярной плоскости электродов, два сопла для подачи сжатого газа, установленные симметрично относительно плоскости, проходящей через оси электродов, при этом сопла для подачи сжатого газа размещены в вертикальной плоскости и установлены па одной оси, проходящей через центр электрической дуги и перпендикулярно плоскости, проходящей через оси электродов (А.С. СССР 1329835, кл. B05B 7/22, 1985 г.). Недостатком указанной конструкции является широкий угол раскрытия металлизационной струи, имеющей к тому же эллипсообразную форму, что приводит к нестабильности свойств в разных сечениях металлизационного пятна напыления. Кроме того, эвакуация расплавленного электрической дугой металла с поверхности электродов происходит только за счет эжекции, что снижает скорость разгона частиц металла на начальном участке струи.A device for electric arc metallization, containing two coaxially mounted electrodes and located in a plane perpendicular to the plane of the electrodes, two nozzles for supplying compressed gas, installed symmetrically relative to the plane passing through the axis of the electrodes, while nozzles for supplying compressed gas are placed in a vertical plane and installed on one axis passing through the center of the electric arc and perpendicular to the plane passing through the axis of the electrodes (AS USSR 1329835, CL B05B 7/22, 1985). The disadvantage of this design is the wide opening angle of the metallization jet, which also has an elliptical shape, which leads to instability of properties in different sections of the metallization spray spot. In addition, the evacuation of molten metal by an electric arc from the surface of the electrodes occurs only due to ejection, which reduces the rate of acceleration of metal particles in the initial section of the jet.

Наиболее близким по технической сущности к достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является устройство для электродуговой металлизации, содержащее два электрода и два симметричных сопла, размещенные в вертикальной плоскости, которая проходит через центр электрической дуги и расположена перпендикулярно к плоскости, проходящей через оси электродов, с дополнительно установленным центральным соплом, ось которого совпадает с линией пересечения указанных плоскостей», а его сечение в 4-60 раз меньше суммарного сечения симметричных сопел (Патент РФ 2119389. кл. ⁶B05В 7/22, 2001 г.). Недостатком указанной конструкции является низкая эффективность работы дополнительного сопла, дающего узкий поток газа, ось которого трудно совместить с зоной плавления электродов. Особенно заметно эго становится при вибрации электродов, вызываемой динамическим воздействием струй газа, выходящих из основных симметричных сопел.The closest in technical essence to the achieved effect of the present invention is a device for electric arc metallization, containing two electrodes and two symmetrical nozzles placed in a vertical plane that passes through the center of the electric arc and is perpendicular to the plane passing through the axis of the electrodes, with additionally installed the central nozzle, the axis of which coincides with the line of intersection of the indicated planes ”, and its cross section is 4-60 times smaller than the total cross-section nozzles (RF Patent 2119389. cl. ⁶ B05V 7/22, 2001). The disadvantage of this design is the low efficiency of the additional nozzle, giving a narrow gas flow, the axis of which is difficult to combine with the melting zone of the electrodes. The ego becomes especially noticeable when the electrodes vibrate, caused by the dynamic action of gas jets emerging from the main symmetrical nozzles.

Предлагаемое изобретение решает техническую задачу повышения коэффициента использования напыляемого материала и основных свойств (адгезия и пористость) напыляемых покрытий за счет получения более компактной металлизационной струи и увеличения тем самым скорости частиц напыляемых металлов.The present invention solves the technical problem of increasing the utilization rate of the sprayed material and the basic properties (adhesion and porosity) of the sprayed coatings by obtaining a more compact metallization jet and thereby increase the particle velocity of the sprayed metals.

Для решения поставленной задачи в предлагаемом устройстве электродуговой металлизации, содержащем два электрода и два сопла для подачи сжатого газа, установленных с углом схождения or 30 до 45°, электроды расположены внутри сопел, а их оси совпадают с осями сопел, в которых они установлены, при этом площади свободных кольцевых сечений сопел, по которым подается газ, равны между собой и составляют 10-30 мм², а длина каналов сопел £, формирующих газовые струи не менее, чем в 1,5-2,0 раза больше их диаметров.To solve the problem in the proposed device for electric arc metallization, containing two electrodes and two nozzles for supplying compressed gas installed with an angle of convergence of or 30 to 45 °, the electrodes are located inside the nozzles, and their axes coincide with the axes of the nozzles in which they are installed, when In this case, the areas of free annular cross sections of the nozzles through which gas is supplied are equal to each other and amount to 10-30 mm ² , and the length of the nozzle channels £ forming gas jets is no less than 1.5-2.0 times their diameters.

Сущность предложенного решения поясняется схемой, показанной на фигуре.The essence of the proposed solution is illustrated by the scheme shown in the figure.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Через подводящие каналы 1 подается сжатый газ, который затем попадает в сопла 2, после чего, через контактные трубки 3 и мундштуки 4 на проволочные электроды 5, подается ток и зажигается дуга. Металл, расплавленный дугой, подхватывается воздушным потоком и переносится па плоскость подложки.Through the supply channels 1, compressed gas is supplied, which then enters the nozzles 2, after which, through the contact tubes 3 and mouthpieces 4, the wire electrodes 5 are supplied with current and the arc is ignited. The metal, molten by an arc, is picked up by the air stream and transferred to the plane of the substrate.

Пример применения.Application example.

Для улучшения физико-механических свойств покрытий за счет уменьшения угла раскрытия металлизационной струи и увеличения скорости напыляемых частиц, устройство имеет два сопла, расположенных в горизонтальной плоскости и сходящихся под углами 30-45°, внутри которых подаются электроды в виде проволок, оси которых совпадают с осями сопел. Точка схождения электродов совпадает с точкой схождения осей сопел. Воздушные потоки, направленные вдоль проволок-электродов, «прилипают» к ним, поэтому расплавленный электрической дугой металл постоянно находится в центре динамического напора струи и не зависит от вибраций проволок. Расплавленный металл подхватывается воздушным потоком, образованным при взаимодействии двух струй воздуха, каждая из которых вытекает из своего сопла и переносится на подложку.To improve the physicomechanical properties of coatings by reducing the opening angle of the metallization stream and increasing the speed of the sprayed particles, the device has two nozzles located in the horizontal plane and converging at angles of 30-45 °, inside which electrodes are supplied in the form of wires, the axes of which coincide with axes of nozzles. The convergence point of the electrodes coincides with the convergence point of the nozzle axes. Air currents directed along the electrode wires “stick” to them, so the metal melted by the electric arc is constantly located in the center of the dynamic pressure of the jet and is independent of the vibration of the wires. The molten metal is picked up by the air flow generated by the interaction of two jets of air, each of which flows from its nozzle and transferred to the substrate.

Напыление «горки» при использовании алюминиевых проволок диаметром 2 мм с дистанции 100 мм без перемещения металлизатора относительно подложки показало, что при использовании предлагаемого метода диаметр пятна напыления составляет 25-32 мм. При напылении с использованием других конструкций распылителей диаметр пятна составлял 32-42 мм. Кроме того, разность диаметров пятна в двух взаимно перпендикулярных сечениях (одно из сечений совпадает с плоскостью проволок) в предлагаемом варианте не превышала 10%, в то время как при напылении горки серийным металлизатором Ml 2 она достигает более 30%.The spraying of the “slide” when using aluminum wires with a diameter of 2 mm from a distance of 100 mm without moving the metallizer relative to the substrate showed that when using the proposed method, the diameter of the spray spot is 25-32 mm. When spraying using other atomizer designs, the spot diameter was 32-42 mm. In addition, the difference in spot diameters in two mutually perpendicular sections (one of the sections coincides with the plane of the wires) in the proposed embodiment did not exceed 10%, while when spraying the slide with a standard metallizer Ml 2 it reaches more than 30%.

Повышение коэффициента использования напыляемого материала с применением данной конструкции распылительной системы особенно заметно при обработке трубных конструкций и других деталей с малым радиусом кривизны.The increase in the utilization rate of the sprayed material using this design of the spray system is especially noticeable when machining pipe structures and other parts with a small radius of curvature.

Claims

A device for electric arc metallization, containing two electrodes and two nozzles for supplying compressed gas, characterized in that the two electrodes and two nozzles are installed with an angle of convergence from 30 to 45 °, and the electrodes are located inside the nozzles, and their axes coincide with the axes of the nozzles, in of which they are installed, while the areas of free annular sections of the nozzles through which the compressed gas is supplied are equal to each other and range from 10 to 30 mm ² , and the length of the channels of the nozzles forming the gas jets is not less than 1.5-2.0 times their diameters.