Устройство для прецизионного напыления детонационных покрытий

Устройство для прецизионного напыления детонационных покрытий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

оп ислние

И ЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Респуублик (п)993128 (61) Дополнительное к-авт. с вид-ву (22) Заявлено 18.03.81 (21) 3262640/1 8-10 с присоединением заявки № - (53)N. Кл.

6 01 Р S/18

В 05 В 7/20

ГваударстевнеФ кемнтет

СССР па делам кзебреаккк,- к еткрыткк (23) Приоритет

Опубликовано 30.01 83. Бюллетень ¹ 4 (53) УДК532.574 (088.8}

Дата опубликования описания 30.01.83.

Х -": ъ сл

%: д

Э. 3. Конторовский и Ю. П. Ф едько "" ":-

/ °:" с Ф!

>ъ. ;

Ордена Трудового Красного Знамейи науащц- Йб институт технологии автомобильной промыщлен (72) Авторы изобретения (73) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕПИЗИОННОГО НАПЫЛЕНИЯ

QETOHAUMOHH bIX ПОКРЫТИЙ

Изобретение относится к технике нанесения покрытий н может быть использовано, в частности, для оптимитизации технологических процессов и повышения качества нанесения износостойких покрытий, а также при разработке технолот ий получения новых, высококачественных покрытий.

Качество детонацнонных покрытий в значительной степени определяется скоростными и энергетическими характеристиками частиц напыляемого порошка.. Скорости частиц и их распределения зависят от конструктивных особенностей, режимов напыления детонационной установки и физико-химических свойств материалов. В связи с этим целесообразно производить предварительную оценку скоростных и энергетических характеристик и в процессе напыления производить го селекцию непыляемых частиц, имеющих наибо пшую температуру и оптимальную скорость, для формирования покрытий.

Известно устройство для нанесения детонационных покрытий, содержащее детонационную установку с системой зажигания и клапанами )1)

Однако указанное устройство не позволяет производить такую селекцию, что существенно сказывается на качестве получаемых покрытий и не позволяет ос ущес твлять его кокгроль.

Известно устройство для определения скоростей частиц, содержащее быстроходный диск, имеющий,две ступени: наружную с равномерно расположенными по окружности отверстиями и внутреннюю. !

Перед диском на определенном расстоянии помещен ствол детонационной установки. Между диском и стволом размещен экран с отверстием, обеспечивакхпим определение скорости частиц в нужной части поперечного сечения ствола (2 j .

К недостаткам устройстве следует отнести, во-первых, невозможность пс лучения распределений потока частиц по

9931 скорос гям и качественных многослойных покрытий при напылении в промышленных условиях ввиду отсутствия в стройстве синхронизации для обеспечения совпадения картин напыления на дисках при многократном повторении процесса, во-вторых, низкую разрешающую способность устройства ввиду того, что определение скорости частиц осуществляется по результатам одного детонациоиного цик- }0 ла °

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее детонационную установку, блок зажигания, источник питания, исполнительные элементы, выполненные в виде электромагнитных клапанов, соединенных с блоком управления клапанами, блок синхронизации дисковый анализатор, связанный с приводом,и измеритель частоты вращения (3 )

Однако в известном устройстве доза порошка при загрузке его в ствол не нормируется и ее местоположение в стволе детонационной установки не определено, характеристики устройства предполагают его работу только в одном фиксированном режиме ручного управления и не позволяют его использовать в реальных условиях многократного напыления, не предусмотрена возможность управления моментом зажигания газовой смеси . относительно момента поступления сигнала с датчика, т. е. невозможно автоматизировать процесс детонационного напыления качественных покрытий.

Цель изобретения — повышение качества нанесения покрытий.

Укаэанная пель достигается тем, что оно снабжено управляющей системой, 40 включающей блок автоматического запуска, блок одиночного запуска, блок непрерывного инициирования разрядов, программный блок и две схемы задержки, при этом выходы дискового анализатора сое45 динены со входом измерителя частоты ! вращения диска и с первым входом блоza синхронизации, выход которого, а также выходы блоков автоматического запуска, одиночного запуска и непрерывного инициирования разрядов подключены ко входам программного блока, первый выход которого связан со вторым входом блока синхронизации, а второй — со входом первой схемы задержки, один выход которой соединен со входом блока управления клапанами, дополнительный выход которого подключен ко второму входу первой схемы задержки, другой выход

28

4 которой соединен со входом второй схемы задержки, выход которой соединен со входом блока зажигания.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — диск с прорезью.

Устройство содержит блоки функционального назначения, задающие режимы работы детонационной установки, и блоки управления и контроля за работой устройства.

Блоки функционального назначения содержат детонационную установку 1; дисковый анализатор, включающий диск

2, снабженный электроприводом 3, и фотоэлектрический цатчик 4 положения диска 2 по отношению к срезу ствола детонационной установки 1 и контроля частоты вращения диска 2 вокруг своей оси; датчик имеет возможность перемещаться вдоль окружности диска 2; блок

5 синхронизации частогы вращения и положения диска 2 по отношению х срезу ствола с частотой зажигания горючей смеси в детонационной установке 1, функционально включающей в себя узел формирования конечного числа синхронизирующих импульсов (пачек) .

Блок 5 сихронизации выполнен в виде совокупности транзисторного импульсного усилителя, формирователя прямоу- . гольных импульсов и емкостной схемы выделения конечного числа импульсов; блок 6 автоматического запуска для задания частоты и числа циклов детонации, задающий скорострельность детонационной установки при многократном синхронизированном напылении в автоматическом режиме. Блок 6 автоматического запуска выполнен в виде несимметричного транзисторного мультивибратора с раздельными выходами и плавной регулировкой частоты и скважности генерируемых импульсов с помощью } С-цепочек, блок 7 одиночного запуска, обеспечивающий синхронную работу устройства в одиночном режиме по разовой команде оператора, Блок 8 непрерывного инициирования разряда на схему зажигания выполнен в виде симметричного транзисторного мультивибратора. Блоки управления вклю чают в себя программный блок 9, обеспечивающиА выбор любого режима работы устройства, две схемы 10-задержки клапанов и разрядов, первая из которых служит для задания и регулирования времени включения и выключения электромагнитных клапанов 11 подачи порошковых материалов, вторая схема 10 служит для регулирования сдвига во време5 9931 ни момента инициирования разряда блокол1 12 зажигания ло отношению к мо-. менту прихода синхрониэирующего импульса с датчика 4 положения диска 2.

Схемы 10 задержки выполнены в виде транзисторных одновибраторов с коллекторно-базовыми связями и плавной регулировкой времени с помощьюЯ С-цепочекк.

Блок 12 зажигания предназначен для 10 генерации высоковольтных импульсов на свечу 13 зажигания газовой смеси, блок 14 — управления электромагнитными клапанами подачи газов и порошковых материалов в ствол детонационной установки. Блок 14 управления работой клапанов и блок 12 зажигания, выполнены по схемам тиристорного управления с емкостным накоплением энергии и индика-цией процесса. 26

Кроме того, устройство содержит измеритель 15 частоты (угловой скорости) вращения диска 2 анализатора и числа детонационных циклов; источник 16 стабилизированного питания; прорезь 25

17 во вращающемся диске, предназначенную для пролускания только качественной части газопорошкового потока; напыляемую деталь 18.

Устройство работает следующим об- Зй разом;

С помощью электропривода 3 диск

2 разгоняется до известной угловой скорости (частоты), например 100 Гц, регистрируемой измерителем 15 часто;ты с помощью фотоэлектрического датчика 4.

Импульсы с фотоэлектрического дат-. чика 4 с частотой, соответствующей частоте вращения диска 2 анализатора, поступают на вход блока 5 синхронизации.

С помощью программного блока 9 устройство настраивается таким образом, чтобы команда на инициирование взрыва с блока 12 зажигания подава« лась только после поступления на вход блока 5 синхронизации импульсного сиг-нала с датчика 4 и соответствующего преобразования этого сигнала в схемах

50 управления (схемы 10 и блок 14).

В ствол детонационной установки 1 с помощью блока 14 управления работой клапанов подается смесь горючих газов, например ацетилена и кислорода.

Одновременно с блока 6 автоматическо55

ro запуска или с блока 7 одиночного заByoKB (B зависимости 0Т режима работы, выбранного с помощью программного

28 6 блока 9) подается команда на узел фор-мирования конечного числа импульсов (пачек), функционально входящий в блок

5 синхронизации.

Импульсный фотоэлектрический сигнал с датчика 4, вырабатываемый при каждом . обороте диска 2, усиливается и формируется в блоке 5 синхронизации, но на схемы 10 и блоки 11 — 14 управления пропускается с помощью узла формирования конечного числа импульсов (пачек) только в нужный момент, когда под срезом ствола детонационной установки 1 находится прорезь 17 в диске 2.

При работе в одиночном режиме это достигается подачей оператором комаиды с помощью кнопки в блоке 7 одиночного запуска. При работе в автоматическом (многократном) или непрерывном режимах это достигается подачей сигналов (посредством включения блока 6 автоматического запуска или блока. 8 непрерывного инициирования) с помощью программного блока 9.

Временные характеристики определякл° ся блоком 6 автоматического запуска с плавной регулировкой времени цикла при работе в автоматическом режиме или блоком 8 непрерывного инициирования разряда при работе в режиме непрерывного зажигания горючей смеси, например, со стороны выходного среза ствола при постоянном его заполнении газами.

Осуществление с помощью программного блока 9 двухсторонней связи между блоком 5 синхронизации и блоком 6 автоматического запуска обеспечивает пропускание первого (после подачи команды) синхрониэирующего импульса с датчика 4 положения диска.

Синхронизирующий преобразованный сигнал с выходов функциональных блоков 5 (или 6, или 7, или 8) через блок

9 поступает на вход блоков управления: ,схемы 10 задержки клапана, задающей . временные диапазоны срабатывания и отключения электромагнитных клапанов

11 ввода порошка в ствол и блока 14 управления клапанами. Елок 14 улравле>ния клапанами, в свою очередь, открывает электромагнитный клапан 11 подачи порошка в ствол детонационной установки 1, и доза налыляемого порошка с помощью потока транспортирующего газа подается в ствол детонационной установки 1.

После закрывания электромагнитного клапана 11 подается синхронизирован993128 ная команда на инициирование зажигания горючей смеси свечей 13 с помощью блока 12 зажигания.

В стволе детонационной установки 1 развивается газовая детонация с последующим напылением порошка продуктами детонации на поверхность детали 18 только через прорезь 17 во вращающемся диске 2.

На поверхности диска 2 в процессе многократного напыления образуется временная развертка, по которой в процессе дальнейшего анализа определяют скоростные распределения частиц.

Предлагаемое устройство позволяет 35 не только определять скоростные характеристики частиц, но и автоматически управлять процессом качественного многократного, т.е. промышленного детонационного напыления. Это достигает- 2о ся тем, что вращающийся диск 2 с прорезью 1 7 в случае многократного напыления выполняет роль своеобразной маски и работает следующим образом. Под прорезью 1 7 устанавливается обрабаты- 25 ваемая деталь 18. Устройство управления (фиг. 1) выводится на технологический режим, который заранее определен с помощью временных разверток на диске 2. С помощью блока 5 синхрониза- gp ции осуществляется многократное, послойное напыление порошка на поверхность детали 18 только через прорезь 17 во вращающемся диске 2.

Таким образом, в каждый момент времени на деталь 18 направляется из ствола детонационной установки 1 только заранее определенная с помощью разверток часть газопорошкового потока, состоящая из высокоскоростных и высокотемпературных частиц, способных сформировать на поверхности обрабатываемой детали 18 качественное, прецизион ное покрытие с оптимальными технолоr0secKHMH H эксплуатauHoHHsmm свойствами.

Некачественные области газопорошкового потока {с малой температурой и недостаточной скоростью) в этом случае отсекаются вращающимся диском 2 и оседают на его поверхности, не попадая на деталь 18. Использование перемещения фотоэлектрического датчика 4 вдоль окружности диска 2 дает возможность производить послойное напыление различными частями газопорошкового потока, используя заранее полученные с помощью рассматриваемого устройства контрольные скоростные распределения частиц (развертки).

Предлагаемое устройство позволяет получать временные развертки детонационных покрытий, образованных сериями из 5-500 и более циклов детонации; следующих друг за другом с плавно регулируемой частотой в диапозоне 0,1—

10 и более циклов в секунду.

При каждом последующем цикле частипы порошка с одними и теми же оптимальными скоростями и энергетическими характеристиками попадают в заведомо известную и строго определенную область поверхности вращающегося диска (в прорезь), накладываются друг на друга вследствие наличия синхронизации положения диска с моментом зажигания горючей смеси и образуют качественные прецизионные покрытия на поверхности обрабатываемых деталей или узлов.

Ф ормула изобретения

Устройство для прецизионного напыления детонационных покрытий, содержащее детонационную установку, блок зажигания, источник питания, исполнительные элементы, выполненные в виде электромагнитных клапанов, соединенных с блоком управления клапанами, блок синхронизации, дисковый анализатор, связанный с приводом, и изме ритель частоты вращениядиска,о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повы- щения качества покрытий, оно снабжено управляющей системой, включающей блок автоматического запуска, блок одиночного запуска, блок непрерывного инициI ирования разрядов, программный блок и две схемы задержки, при этом выходы дискового анализатора соединены с входом измерителя частоты вращения диска и с первым входом блока синхронизации, выход которого, а также выходы блоков автоматического запуска, одиночного запуска и непрерывного инициирования разрядов подключены к входам программного блока, первый выход которого г связан с вторым входом блока синхронизации, а второй — с входом первой схемы задержки, один выход которой соединен с входом блока управления клапанами, дополнительный выход которого подключен к второму входу первой схемы задержки, другой выход которой соединен ,с входом второй схемы задержки, выход

9 993128 . которой соединен с входом блока зажигания . ч

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США М 3884415, кл. 239-79, 1975.

2. Illopmopos М. X. и др. Физико-химиеские основы детонационно-газов то напыления покрытий. М., "Наука", 1978, с. 55-57.

3. Авторское свидетельство СССР

N 705343, кл. С 01 Р 5/18 1975 (прототип) .

993128

Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/ ">

Заказ 446/59

Филнал ППП Патент", г. Ужгород. ул. Проектная, 4

Составитель Е. Сыс

Редактор Л. Фролова ТехредЖ.Кастелевич Корректор В. Прохненко