Способ металлизации

Способ металлизации

Реферат

 

Использование: в технике напыления расплавленного металла на поверхность изделия, в частности путем электродугового расплавления проволок, а именно в машиностроении для металлизации изношенных поверхностей при обеспечении стабильного и качественного процесса металлизации за счет исключения попадания брызг металла на сопло. Сущность изобретения: зону плавления создают за срезом сопла на расстоянии не более 8 радиусов сопла.

Изобретение относится к технике напыления расплавленного металла на поверхность изделий, в частности, путем электродугового расплавления проволок и может быть использовано в машиностроении для металлизации изношенных поверхностей.

Известен способ напыления металла [1] в котором металл, расплавленный в друге между двумя проволоками, инжектируется в воздушную струю, образующую конус, вершина которого находится перед точкой плавления.

Однако инжекционный способ распыления металлических частиц обладает существенным недостатком в сравнении с осевым, когда струя воздуха направляется в точку плавления металла. При инжекционном способе распыления частицы расплавленного металла разлетаются под большим углом в случае близкого расположения вершины конуса струи (большой угол при вершине конуса), что приводит к снижению коэффициента использования металла. В случае же удаления вершина конуса струи от точки плавления на большее расстояние угол распыла уменьшается, но увеличивается подсос воздуха во внутреннее пространство конуса струи. В результате уменьшается разность давлений между точкой плавления электродов и вершиной конуса струи, что ведет к уменьшению инжекции, падению скорости частиц и, следовательно, снижение качества покрытия.

Наиболее близким к предлагаемому является способ металлизации изделий, при котором две проволоки, подлежащие распылению, подают в сопло, через которое истекает транспортирующий газ, таким образом, что точка пересечения проволок находится в плоскости передней кромки сопла [2] Недостатком указанного способа-прототипа является необходимость частых остановок процесса металлизации для очистки сопла от налипших брызг расплавленного металла, нарушающих геометрию сопла, что вызывает ухудшение аэродинамических характеристик транспортирующего газа (уменьшение скорости и смещение струи от оси истечения), основной причиной этому является движение доли частиц в поперечном направлении за счет электродинамического воздействия дуги.

Задача изобретения обеспечение стабильного и качественного процесса металлизации за счет исключения попадания брызг металла на сопло.

Для решения задачи в известном способе металлизации, заключающемся в подаче через сопло проволок, расплавлении их электрической дугой, возбуждаемой между концами проволок для создания зоны плавления и распылении полученного расплавленного металла потоком транспортирующего газа, проходящего через указанное сопло, создают зону плавления на расстоянии не более 8 радиусов сопла после его среза.

Плавление металла происходит в области дуги между двумя проволоками, расположенными под углом 40 60^o друг к другу, поэтому в расплавленном состоянии на каждой проволоке металл находится в достаточно протяженной зоне, так что правильнее говорить не о точке плавления а о зоне плавления. К примеру, если поток транспортирующего газа направлен по результирующей оси движения проволок диаметром 1,8 мм, расположенными под углом 60^o друг к другу, то длина зоны плавления составит 3 6 мм (с учетом выдувания дуги).

Хотя доля частиц так же, как и в способе-прототипе, будет двигаться в поперечном направлении, эти частицы на сопло попадать по предлагаемому техническому решению не будут. Опыт показывает, что при достаточном давлении и скорости транспортирующего газа результирующая от электродинамической силы дуги и аэродинамической силы сопротивления потока направлена в направлении основного потока, что исключает попадание частиц на сопло.

Для обеспечения высокой скорости напыляемых частиц, а следовательно, и качества покрытия, необходимо, чтобы скорость транспортирующего газа при попадании в зону плавления проволок была максимальна. Это выполняется на начальном участке струи, где скорость газа по оси еще не начала уменьшаться. В данном случае транспортирующий газ можно представить как турбулентную струю, истекающую из осесимметричного сопла (3). Тогда длина начального участка струи L составит L 12,4 R, где R радиус сопла из условия обеспечения нахождения зоны плавления проволок в границах ядра турбулентной струи, где скорость струи постоянна по всему объему, учитывая ее протяженность и величину дугового промежутка, выбрано, что зона плавления проволок расположена на расстоянии до 8 радиусов сопла.

Указанные отличия от прототипа позволяют сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решению критерию "новизна". Признаки, отличающие предлагаемое от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежных областей техники и, следовательно, обеспечивают предлагаемому изобретению соответствие изобретательскому уровню.

Предлагаемый способ металлизации реализуется следующим образом. В серийно выпускаемом электродуговом металлизаторе ЭМ-14М стальные проволочные электроды диаметром 1,8 мм отрегулированы так, что зона плавления начинается на расстоянии 4 мм от среза сопла радиусом 3 мм. При токе 200 А и напряжении 30 В процесс идет стабильно и налипания брызг металла на сопло не происходит.

Использование предлагаемого способа металлизации изделий исключает налипание брызг металла на сопло, что позволяет вести процесс стабильно при обеспечении качества.

Формула изобретения

Способ металлизации, заключающийся в том, что через сопло подают проволоки, расплавляют их электрической дугой, возбуждаемой между их концами для создания зоны плавления, и распыляют расплавленный металл потоком транспортирующего газа, который пропускают через сопло, отличающийся тем, что зону плавления создают за срезом сопла на расстоянии не более 8 радиусов сопла.