[go: up one dir, main page]

RU2765851C1 - Metal spraying apparatus for restoring the wear of a part - Google Patents

Metal spraying apparatus for restoring the wear of a part Download PDF

Info

Publication number
RU2765851C1
RU2765851C1 RU2020138959A RU2020138959A RU2765851C1 RU 2765851 C1 RU2765851 C1 RU 2765851C1 RU 2020138959 A RU2020138959 A RU 2020138959A RU 2020138959 A RU2020138959 A RU 2020138959A RU 2765851 C1 RU2765851 C1 RU 2765851C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
metal
metal powder
restored
electrode
particles
Prior art date
Application number
RU2020138959A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алмаз Анзяпович Хафизов
Рамиль Ильдарович Валиев
Роберт Султанович Ахметшин
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ)
Priority to RU2020138959A priority Critical patent/RU2765851C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2765851C1 publication Critical patent/RU2765851C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P6/00Restoring or reconditioning objects
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/134Plasma spraying
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/26Plasma torches
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/26Plasma torches
    • H05H1/32Plasma torches using an arc
    • H05H1/34Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H05H1/40Details, e.g. electrodes, nozzles using applied magnetic fields, e.g. for focusing or rotating the arc

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

FIELD: physics.SUBSTANCE: invention relates to the field of materials science, in particular, to restoration of worn metal parts. The apparatus for spraying metal onto the surface of a part consists of an electrode cathode configured to supply a negative direct current potential thereto, a metal powder sprayer configured to supply a metal powder by an air flow into the electric arc between the cathode and the restored part configured to be supplied with a positive potential, as an anode, solenoid, and electromagnetic inductor. The solenoid is configured to provide an electromagnetic field for retaining molten metal particles from the electrode and metal powder in said arc, directing and concentrating said particles on the restored part. The electromagnetic inductor is made for heating the restored part with an electromagnetic field with a frequency of up to 8 kHz.EFFECT: increase in the efficiency of restoration of a worn metal part by spraying particles and ions with the applied metal powder and material of an electrode is provided.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области материаловедения, в частности восстановлению изношенных металлических деталей.The invention relates to the field of materials science, in particular the restoration of worn metal parts.

Технико-экономически рентабельно и в производстве используется восстановление изношенных металлических деталей механизмов относительно изготовления новых.It is technically and economically profitable and the production uses the restoration of worn metal parts of mechanisms relative to the manufacture of new ones.

Известно [1] устройство восстановления наплавлением порошкового материала на изношенное место детали. Однако, это устройство [1] обладает недостатком, заключающееся в том, что эффективность работы снижается из-за сложности дозировки порошкового материала при наплавлении.It is known [1] recovery device fusing powder material on the worn part of the part. However, this device [1] has the disadvantage that the work efficiency is reduced due to the difficulty of dosing the powder material during welding.

Известно [2] устройство электросварочного наплавления определенными электродами. Это устройство [2] также не лишено недостатка, заключающееся в том, что электросварочный метод изменяет структуру металла на месте наплавления.It is known [2] a device for electric welding deposition with certain electrodes. This device [2] is also not devoid of the disadvantage that the electric welding method changes the structure of the metal at the site of welding.

Известно [3] устройство наплавления порошкового материала огнепламенным методом (горючим газом): порошок расплавляется в струе пламени горючего газа и наносится на место наплавления на деталь. Это устройство [3] имеет небольшой диапазон наименований (типов) порошка из-за относительно низкой температуры их плавления.It is known [3] a device for fusing powder material by the flame method (combustible gas): the powder is melted in a jet of combustible gas flame and applied to the place of deposition on the part. This device [3] has a small range of names (types) of powder due to their relatively low melting point.

Цель технического предлагаемого решения: повышение эффективности восстановления изношенной металлической детали методом напыления частиц и ионов, наносимыми сыпучим материалом и материалом от электрода.The purpose of the technical solution proposed is to increase the efficiency of the restoration of a worn metal part by spraying particles and ions applied by bulk material and material from the electrode.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что: устройство напыления металла на поверхность детали, характеризующееся тем, что состоит из электрода-катода, выполненного с возможностью подачи на него отрицательного потенциала постоянного тока, распылителя металлопорошка с возможностью подачи воздушным потоком металлопорошка в электрическую дугу между катодом и восстанавливаемой деталью, выполненный с возможностью подачи на нее положительного потенциала, в качестве анода, соленоида, выполненного с возможностью обеспечения электромагнитного поля для удерживания в упомянутой дуге расплавленных частиц металла от электрода и металлопорошка, направления их и концентрирования на восстанавливаемой детали и электромагнитного индуктора, выполненного для разогрева восстанавливаемой детали электромагнитным полем с частотой до 8 кГц.The essence of the proposed technical solution lies in the fact that: a device for spraying metal onto the surface of a part, characterized in that it consists of an electrode-cathode, made with the possibility of supplying a negative DC potential to it, a metal powder atomizer with the possibility of supplying metal powder with an air flow into an electric arc between a cathode and a part to be restored, made with the possibility of applying a positive potential to it, as an anode, a solenoid made with the possibility of providing an electromagnetic field for holding molten metal particles from the electrode and metal powder in the said arc, directing them and concentrating them on the part being restored and the electromagnetic inductor, made for heating the part to be restored by an electromagnetic field with a frequency of up to 8 kHz.

Предлагаемое устройство, работает следующим образом: электрод 1 и восстанавливаемая деталь 3 находится в зоне дуги постоянного тока, в котором расплавляются в образуемой дуге 2, частиц металла от электрода и напыляемого сыпучего материала от распылителя 9, оседающие на поверхности восстанавливаемой изношенной детали 3. Дуга 2, параметры которой определены величиной поданного напряжения на электрод 1, на зажимах 6 постоянного тока и напряжения может быть откорректирована по направлению, в пространстве, смещением соленоида, катушки индуктивности 4, определенное электрическое напряжение подается на его зажимы 7. Предварительный разогрев детали 3 до определенной температуры, соответствующей температуре в дуге 2 достигается подаваемым параметром тока и напряжения в индуктор 5 через его зажим 8 от стороннего источника высокочастотного тока и напряжения.The proposed device operates as follows: the electrode 1 and the part to be restored 3 are located in the zone of the DC arc, in which metal particles from the electrode and the sprayed bulk material from the sprayer 9 are melted in the formed arc 2, deposited on the surface of the restored worn part 3. Arc 2 , the parameters of which are determined by the magnitude of the voltage applied to the electrode 1, at the terminals 6 of direct current and voltage can be corrected in direction, in space, by displacing the solenoid, inductor 4, a certain electrical voltage is applied to its terminals 7. Preheating of part 3 to a certain temperature , corresponding to the temperature in the arc 2, is achieved by the current and voltage supplied to the inductor 5 through its clamp 8 from a third-party source of high-frequency current and voltage.

Размеры частиц от массы электрода на электрической дуге зависит от величины постоянного напряжения, поданного на зажимы 6, и интенсивности воздушного потока, подаваемая через распылитель с сыпучим металлопорошком.The size of the particles from the mass of the electrode on the electric arc depends on the magnitude of the DC voltage applied to the clamps 6, and the intensity of the air flow supplied through the atomizer with loose metal powder.

Относительно небольшое смещение дуги формируется изменением положения соленоида 4 в пространстве, а также значительным изменением в пространстве самой восстанавливаемой детали 3.A relatively small displacement of the arc is formed by a change in the position of the solenoid 4 in space, as well as a significant change in the space of the most restored part 3.

Производительность, мощности, габариты и конструкционные особенности предлагаемого устройства зависят от параметров восстанавливаемой детали: ее веса, габарита и конструкции.The performance, power, dimensions and design features of the proposed device depend on the parameters of the restored part: its weight, size and design.

Дополнительно необходимый металлопорошок наносится распылителем 9 для восстановления детали 3 воздушным потоком в область дуги 2. Три источника электрической мощности, используемых в устройстве гальванически не связаны между собой, то есть имеют независимые источники питания.Additionally, the necessary metal powder is applied by sprayer 9 to restore part 3 with air flow into the arc area 2. Three sources of electrical power used in the device are not galvanically connected to each other, that is, they have independent power sources.

Сценарий рабочего процесса:Workflow scenario:

1. Сначала на поверхность детали с помощью включенного статического поля напылением наносится сыпучий материал мелкой дисперсии, окислитель и легирующий материал (присадки).1. First, a loose material of fine dispersion, an oxidizing agent and an alloying material (additives) are sprayed onto the surface of the part using the included static field.

2. Далее отключают поле по П. 1 и включают высокочастотное электромагнитное поле для нагревания детали до определенной температуры, зависящее от состава сплава детали, температурных параметров окислителя и легирующего материала.2. Next, turn off the field according to Clause 1 and turn on the high-frequency electromagnetic field to heat the part to a certain temperature, depending on the alloy composition of the part, the temperature parameters of the oxidizer and alloying material.

3. Далее, не отключая, но регулируя необходимую температуру (как отмечено в П. 2 зависит от сплава детали и видов окислителя и легирующих материалов (присадок), а также дополнительного сыпучего материала), наносят массу (объем) сыпучего материала необходимого для восстановления детали.3. Further, without turning off, but adjusting the required temperature (as noted in Clause 2, it depends on the alloy of the part and the types of oxidizing agent and alloying materials (additives), as well as additional bulk material), apply the mass (volume) of bulk material necessary to restore the part .

Использованные источникиUsed sources

1. Патент № RU 2113915 С1, Российская Федерация, МПК В05В 13/06, В05С 7/08. Устройство для нанесения порошковых материалов на внутреннюю поверхность цилиндрических изделий. №94016715/25: заявл. 04.05.1994: опубл. 27.06.1998 / Белинский В.Н., Новичков В.И., Воровченко А.В., Ахметшин Р.С. - 4 с.1. Patent No. RU 2113915 C1, Russian Federation, IPC B05B 13/06, B05C 7/08. A device for applying powder materials to the inner surface of cylindrical products. No. 94016715/25: App. 05/04/1994: publ. 06/27/1998 / Belinsky V.N., Novichkov V.I., Vorovchenko A.V., Akhmetshin R.S. - 4 s.

2. Патент № KZ 864, Республика Казахстан, МПК В23К 9/04. Способ электродуговой наплавки коленчатых валов. №3635648/25-27: заявл. 03.12.1993: опубл. 15.06.1994 Бюл. №2 / Иминов М.И., Егоров В.П., Стручков В.В. - 4 с.2. Patent No. KZ 864, Republic of Kazakhstan, IPC V23K 9/04. Method of arc welding of crankshafts. No. 3635648/25-27: Appl. 12/03/1993: publ. 06/15/1994 Bull. No. 2 / Iminov M.I., Egorov V.P., Struchkov V.V. - 4 s.

3. Патент № RU 44067 U1 Российская Федерация, МПК В05В 7/00. Устройство нанесения защитного напыления поверхности: №2004124793/22: заявл. 16.08.2004: опубл. 27.02.2005 / Воровченко А.В., Ахметшин Р.С. - 5 с.3. Patent No. RU 44067 U1 Russian Federation, IPC B05V 7/00. Device for applying a protective coating of the surface: No. 2004124793/22: Appl. 08/16/2004: publ. 02.27.2005 / Vorovchenko A.V., Akhmetshin R.S. - 5 s.

Claims (1)

Устройство напыления металла на поверхность детали, отличающееся тем, что оно состоит из электрода-катода, выполненного с возможностью подачи на него отрицательного потенциала постоянного тока, распылителя металлопорошка с возможностью подачи воздушным потоком металлопорошка в электрическую дугу между катодом и восстанавливаемой деталью, выполненной с возможностью подачи на нее положительного потенциала, в качестве анода, соленоида, выполненного с возможностью обеспечения электромагнитного поля для удерживания в упомянутой дуге расплавленных частиц металла от электрода и металлопорошка, направления их и концентрирования на восстанавливаемой детали, и электромагнитного индуктора, выполненного для разогрева восстанавливаемой детали электромагнитным полем с частотой до 8 кГц.A device for spraying metal onto the surface of a part, characterized in that it consists of a cathode electrode configured to supply a negative DC potential to it, a metal powder sprayer capable of supplying metal powder with an air flow into an electric arc between the cathode and the part to be restored, configured to supply a positive potential on it, as an anode, a solenoid designed to provide an electromagnetic field for holding molten metal particles from the electrode and metal powder in the said arc, directing them and concentrating them on the part to be restored, and an electromagnetic inductor made to heat the part to be restored by an electromagnetic field with frequency up to 8 kHz.
RU2020138959A 2020-11-25 2020-11-25 Metal spraying apparatus for restoring the wear of a part RU2765851C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020138959A RU2765851C1 (en) 2020-11-25 2020-11-25 Metal spraying apparatus for restoring the wear of a part

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020138959A RU2765851C1 (en) 2020-11-25 2020-11-25 Metal spraying apparatus for restoring the wear of a part

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2765851C1 true RU2765851C1 (en) 2022-02-03

Family

ID=80214834

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020138959A RU2765851C1 (en) 2020-11-25 2020-11-25 Metal spraying apparatus for restoring the wear of a part

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2765851C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1081237A1 (en) * 1982-09-03 1984-03-23 Предприятие П/Я А-1264 Powder feeder
SU1042586A1 (en) * 1982-01-07 1995-08-27 Новосибирский государственный университет им.Ленинского комсомола Electric-arc plasma generator for coating
US6043451A (en) * 1997-11-06 2000-03-28 Promet Technologies, Inc. Plasma spraying of nickel-titanium compound
JP2001052893A (en) * 1999-07-28 2001-02-23 Sulzer Metoco Ag Plasma spraying device
RU2320102C1 (en) * 2006-05-30 2008-03-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Восточно-Сибирский государственный технологический университет Spraying plasmatron

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1042586A1 (en) * 1982-01-07 1995-08-27 Новосибирский государственный университет им.Ленинского комсомола Electric-arc plasma generator for coating
SU1081237A1 (en) * 1982-09-03 1984-03-23 Предприятие П/Я А-1264 Powder feeder
US6043451A (en) * 1997-11-06 2000-03-28 Promet Technologies, Inc. Plasma spraying of nickel-titanium compound
JP2001052893A (en) * 1999-07-28 2001-02-23 Sulzer Metoco Ag Plasma spraying device
RU2320102C1 (en) * 2006-05-30 2008-03-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Восточно-Сибирский государственный технологический университет Spraying plasmatron

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR900000507B1 (en) Semi transferred arc in a liquid stabilized plasma generator and method for utilizing the same
CN107584195B (en) Alternating electric arc fuse argon tungsten-arc welding system and method for aluminum alloy piping welding
CN106862718B (en) Exchange main arc exchanges the composite arc forming manufacturing method of heated filament electric arc with bypass
RU2650222C2 (en) Plasma spraying method
KR890000690A (en) Thermal spray coatings and methods of forming coatings having improved fixability, low residual strain and improved spalling resistance
RU2765851C1 (en) Metal spraying apparatus for restoring the wear of a part
Khafizov et al. Steel surface modification with plasma spraying electrothermal installation using a liquid electrode
CN107904543A (en) High densification copper alloy coating and preparation method thereof
RU2686505C1 (en) Method of plasma processing of metal products
CN115415641A (en) A single melting electrode arc cladding additive system and method
JP2001096201A (en) Electrostatic coating device
RU2155822C1 (en) Process of plasma plating
RU2645421C1 (en) Method of application of metallic powder coating to the surface of metal constructions
RU2595185C2 (en) Method of plasma treatment of metals
Chen et al. Effect of torch height on arc stability in divided-arc processes
RU2763808C1 (en) Welding method by combination of compressed and free arcs
RU2705847C1 (en) Plasmatron for plasma-selective frying of metal powders
JPS6439360A (en) Treatment for internal tube surface
CN108165977B (en) A high-efficiency additive repair and remanufacturing method and equipment for cluster electrode EDM deposition-synchronous powder feeding
RU2653027C1 (en) Method for arc welding with two electrodes
US10955133B2 (en) Method for flame straightening and burner assembly for this purpose
Khafizov et al. Plasma spray coating with ferromagnetic powder by thermo-electric plasma equipment
RU2843641C1 (en) Combined laser-plasma head
RU150716U1 (en) PLASMA SPRAYING DEVICE
RU2715928C1 (en) Method for electric spark hardening of article surface made of current-conducting material