Распылительная головка электрометаллизатора

СОЮЗ СО 8 ЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 19) П 1) 3(59 В 05 В 7/2 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ женеров 11 К ОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Одесский институт инморскогб флота(54)(57) РАСПЫЛИТЕЛЬНАЯ ГОЛОВКАЭЛЕКТРОМЕТАЛЛИЗАТОРА, содержащая инжекторную насадку с сопловым аппаратом для подачи транспортирующего газа и токоподводящие башмаки с направляющими каналами для подачи про волок, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения стабильности режима работы и качества покрытия, а также обеспечения возможности нанесения покрытия на труднодоступные поверхности изделия, инжекторная насадка выполнена в виде С- образной поворотной скобы с внутрен ними каналами, для транспортирующего газа, закрепленной на полых цапфах, общая ось которых лежит в плоскости подачи проволок и проходит через точку их пересечения.Изобретение относится к техникенапыления расплавленного металлана поверхность, в частности путемэлектродугового расплавления проволоки и распыления частиц сжатымгазом, и может быть использованов машиностроении и судорембнте дляметаллизации поверхностей деталейв целях защиты от коррозии, преиму-.щественно для нанесения защитныхпокрытий на внутренние поверхностипазов шириной 50 мм и более.Известна распылительная головкаэлектрометаллизатора, содержащая сопловой аппарат, создающий основнуюрабочую) струю транспортирующегогаза, предназначенный для дробленияи разгона частиц напыляемого материала до рабочих скоростей, а такжеорган формирующий дополнительныйстабилизирующий попутный поток газа, окружающий рабочую струю и оттесняющий распыленные частицы спериферийных во внутреннюю, болеевысокоскоростную зону рабочей струии повышающий этим качество напыленного покрытия 11,Данная распылительная головка обладает низкой экономичностью, обусловленной повышенным расходом сжатого газа, необходимого для создания 30дополнительного попутного потока.Более близкой к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является распылителвная головка электрометаллизатора,содержащая инжекторную насадку с сопловым аппаратом для подачи транспортирующего газа и токоподводящие башмаки с направляющими каналамидля подачи 1 роволок. Кроме того, распылительная головка содержит проволокоподающий механизм.В такой конструкции стабилизирующий попутный поток образуется засчет инжекции подсоса) основной рабочей струей воздуха из окружающейсреды и на его образование не требуется дополнительного расхода сжатогогаза 1:23.Однако известные конструкции не обладают свойством стабилизации режима горения дуги: дуга не горит, под действием проволокоподающего механизма происходит сближение и замыкание концов распыляемых проволок проходящий ток нагревает проволоки, наиболее интенсивное тепловыделение происходит в месте их касания, где начинается плавление, а затем под воздействием электродинамических сил происходит выброс расплава иэ эоны 60 контакта, и между концами проволок загорается дуга, при ее горении часть материала проволок разбрызгивается в виде мелких капель, а часть в виду очень высокой температуры в 65 дуге (порядка 6000 С) переходит в парообразное состояние. Пары распыляемого металла дополнительно ионизируют дуговой промежуток, в результате чего увеличиваетсвя поперечное сечение дуги, а также растут потребляемые ею ток и мощность, это приводит к быстрому росту длины дугового промежутка. Начиная с некоторой критической величины дугового промежутка поток транспортирующего газа сдувает пары металла, нарушает равномерность ионизации дугового промежутка и стремится "выдуть" дугу из зазора между проволоками - длина дуги возрастает, одновременно за счет уменьшения турбулентности потока электрическим разрядом снижается гидравлическое сопротивление движению транспортирующего газа в зазоре между про. волоками, что в свою очередь увеличивает скорость транспортирующего газа и еще больше увеличивает длину дуги. Этот процесс развивается лавинообразно и дуга гаснет ,на таком- принципе работают так называемые воздушные выключатели тока). Затем проволокоподающий механизм опять замыкает проволоки и цикл повторяется.Цикличность работы распылительной головки является причиной неравномерного фракционного состава напыляемого покрытия, что снижает его качество, а также причиной повышенного шума, создающего неудобства оператору.Для устранения этого явления в качестве питающих используют источники постоянного тока, в которых для стабилизации горения дуги электрометаллизатора к токовым шинам дополнительно подведено высокое высокочастотное напряжение, получаемое от осциллятора, однако наличие его в источнике тока, увеличивает габариты, вес, стоимость оборудования.Цель изобретения - повышение стабильности режима работы и качества покрытия и обеспечение возможности нанесения покрытия на труднодоступные поверхности изделия.Указанная цель достигается тем, что в распылительной головке электрометаллизатора, содержащей инжекторную насадку с сопловым аппаратом для подачи транспортирующего газа и токо- подводящие башмаки с направляющими каналами для подачи проволок, инжекторная насадка выполнена в виде С- образной поворотной скобы с внутренними каналами для транспортирующего газа, закрепленной на полых цапфах, общая ось которых лежит в плоскости подачи проволок, и проходит через точку их пересечения.Такое конструктивное выполнение инжекторной насадки способствуетобразованию двух устойчивых вращающихся вихрей, состоящих из смеси паров распыляемого металла с воздухом,откуда они подсасываются в дуговойпромежуток, где создают повышеннуюионизацию, достаточную для обеспечения устойчивого режима работы распылительной головки, повышают качество наносимого покрытия и обеспечивает посредством поворота инжекторной насадки изменение направления 10напыления на 180 без изменения пространственного положения электрометаллизатора,На фиг. 1 приведена головка, поперечный разрез; на фиг. 2 - распылительная головка, вид в плане; нафиг, 3 - узел 1 на фиг. 2; на фиг,4 - часть распылительной головки(увеличенный масштаб) в процессе нанесения покрытия. 20Распылительная головка электрометаллизатора состоит из инжекторной насадки 1, выполненной в форме С- образной скобы подвижно (с возможностью поворота вокруг оси 2) закреп ленной на полых цапфах 3, На внутренней стороне 4 скобы 1 выполнены соп - ла 5 для подачи транспортирующего газа. Сопла расположены симметрично относительно вертикальной плоскости 30 симметрии головки, а динамические оси истекающих из них газовых пото- ков пересекаются в верхней части дугового промежутка 6. Сопла 5 соединены внутренними каналами 7 с полос тями 8 цапф 3. Уплотнительные кольца 9, выполненные из резийы, предназначены для герметизации подвижных соединений С-образной скобы 1 с полыми цапфами 3. Ось вращения 2 С образной скобы 1 проходит через точку пересечения распыляемых проволок 10 и лежит в горизонтальной плоскости симметрии направляющих каналов 11 токоподводящих башмаков 12, т,е. в плоскости подачи распыляемых проволок. Полости цапф 3 (фиг, 2) посредством трубок 13, предназначенных для подачи к соплам 5 транспортирующего газа, соединены с коллектором 14 посредством угольников 15 с каналами 16, Соединение трубок 13 с угольниками 15 неразъемное. Коллектор 14 окружен электроизолирующим корпусом 17, предназначенным для предохранения от случайного касания оператором электрических шин 18 и фиксации их положения. Электроизолирующий корпус 17 с коллектором 14 прикреплены к проволокоподающему механизму 19. Между полыми цапфами 3 и б 0 электроизолирующим корпусом 17 к трубкам 13 прикреплена выполненная из электроиэоляционного материала сборная траверса 20, в которой закреплены посредством электропроводящих б 5 бобышек 21 концы направляющих трубок 22, предназначенных для подачи распыляемых проволок 10 и одновременно служащих для подвода питающего напряжения к токоподводящим башмакам 12, закрепленным с возможностью регулировки на бобышках 21, Вторые концы направляющих трубок 22 пропущены через электроизолирующий корпус 17, коллектор 14 и закрейлены в передней стенке проволокоподающего механизма 19.К направляющим трубкам 22 в местах их прохождения сквозь электроизолирующий корпус 17 присоединены шины 18, свободные концы которых предназначены для присоединения к токоведущим кабелям 23. Упругие втулки, 24 фиксируют положение щитков 25, назначение которых - защита направляющих трубок 22 и воздушных трубок 13 от механических повреждений, а также предохранение оператора от случайного прикосновения к токоведущим деталям. В целях создания одинаковой ионизации по всей длине дугового промежутка 6 (фйг. 3) сопла 5 выполнены удлиненными в направлении пода-чи распыляемых проволок 10, длина сопла превышает длину дугового промежутка, ширина определена из условия прохождения ядра начального участка струи транспортируюшего газа через дуговой промежуток. Выполнение инжекторной насадки в виде С-образной скобы обеспечивает условия для образования в ней обратных течений транспортирующего газа (фиг, 4),которые при приближении скобы к обрабатываемой поверхности 26 превращаются в два вращающихся вихря 27, основной компонент которых (пары распыляемого металла), является активным ионизатором, помещение оси вращения скобы в точке пересечения распыляемых проволок (дуговом промежутке) позволяет повернуть скобу 1 на цапфах 3 вокруг геометрической оси 2 на 180 и, не меняя пространственного положения распылительной головки (а вместе с ней и электрометаллизатора) обрабатывать любую из двух противоположных поверхностей паза (либо деталей судо вого набора), что исключает работу оператора в неудобном положении и тем самым расширяет технологические возможности электрометаллизатора,Расстояние Ь между внутренней поверхностью скобы 1 и распыляемыми проволоками 10 органичено: минимальная величина из условия электрической прочности в условиях ионизации парами и мелкодисперсными частицами распыляемого металла и его окислов; максимальная - длиной начального участка истекающей из сопла струи транспортирующего газа. Оптимальнаягде Ъ - ширина сопла, 101 - длина сопла,угол между проволоками вместе их пересечения.Опытным путем получены соотношения,по которым определяют. оптимальные раз 5меры скобы С = 446 а Б = С + Ьдо 7 20 (у с 75 20 где С - расстояние между обрабатываемой поверхностью и поворотной скобой 1, 25Б - ширина зева скобы,Ь - расстояние напыления в пределах 15-40 мм в зависимостиот ширины обрабатываемогопаза и конструктивных особенностей распылительной головки),угол напыления распылительной головки (может варьироваться в широких пределах 35посредством изменения взаимного положения сопел 5).Такие размеры обеспечивают достаточную для устойчивой работы головки иониэацию поступаюшего в дуговой 40промежуток транспортируюшего газаи в то же время не приводят к значительному возрастанию ее габаритов.Распылительная головка работаетследующим образом. 45Оператор проверяет положение точки пересечения проволок 10, которуюрасполагают напротив середины сопел5, для чего предусмотрена регулировка изменением положения токоподводящих башмаков 12. Эатем присоединяют токоподводящие кабели к сети,подают транспортирующий гаэ в коллектор 14, включают проволокоподающиймеханизм 19. При горении дуги плавятся и частично испаряются внутренние края проволок 10, при этом движущиеся в поперечном (по отношениюпроволокам 10 направлении и пересекающиеся в дуговом промежутке высокоскоростные струи траспортирующего 60газа срывают мелкие капли расплаваи пары металла, увлекают их по направлению к обрабатываемой поверхности 26, При ударе об обрабатываемуюповерхность частицы металла привари ваются к ней и образуют слой покрытия, а насыщенный парами и окисламираспыляемого металла поток транспортирующего газа меняет направлениесвоего движения и уходит к зазорумежду обрабатываяой поверхностьюи корпусом скобы 1, при этом частьпотока входит в соприкосновение свнутренней поверхностью 4 скобы идвижется вдоль ее в направг.енин ксоплам 5, образуя два симметричныхФвозвратных потока ионизированных га-.зов, которые интенсивно подсасываются истекающими иэ сопел струямитоанспортирующего газа, перемешиваются с ними и увлекаются в дуговойпромежуток. А излишки потока ионизированных газов из попутного потока уходят в зазор между обрабатываемой поверхностью и С-образной скобой, а также через ее торцы.В результате иониэации парами распыляемого металланапример алюминия), потенциал иониэации паров которого составляет 5,96 эв, что гораздо меньше, чем потенциал ионизации аргона. равный 15, 7 эв электропроводность поступающей в дуговой промежуток смеси транспортирующего газас насыщенными парами распыляемогометалла газами возвратных потоковзначительно возрастает - это стабилизирует режим дуги, обеспечивая условия ее непрерывного горения в верхней части дугового промежутка, а также ниже, где эти условия менее жестки. Вовлекаемые в движение в зевескобы пары и мельчайшие частички распыляемого металла образуют два устойчивых вихря вращающихся с большой линейной скоростью. Вихри оттесняют напыляемые частицы в среднююнаиболее высокоскоростную часть струитранспортирующего газа и одновременно уменьшают завихрения на ее периферийной части,Таким образом, попутный поток газов в предлагаемой конструкции выполняет одновременно две функции, наначальном участке стабилизирует режим горения дуги, устраняя необходимость в наложении на питающее напряжение дополнительного высокочастотного напряжения, вследствие чего упрощается конструкция источника тока,выравнивается Фракционный состав иповышается качество наносимого покрытия, после дугового промежуткапопутный поток устраняет завихрениепериферийной части рабочей струи. Дополнительное свойство стабилизациирежима горения дуги попутным потокомраспылительная головка приобрелавследствие выполнения инжекторной на"садки в форме С-образной скобы, выполнение насадки в виде поворотной скобы, закрепленной на полых цапфахобщая ось которых проходит черезточку пересечения распыляемых проволок и лежит в плоскости их подачи,позволяет менять направление движения потока транспортирующего газа,а с ним и направление полета распыляемых частиц беэ нарушения режимаработы головки и не меняя пространственного положения электрометаллизатора. Обеспечивается возможность последовательной обработки двух противоположных поверхностей узкого паза из положения электрометаллиэатора, наиболее удобного для оператора, что расширяет его технологическиеэможности.1113177Составитель Л.Янковская Редактор И.Ковальчук Техред М.Надь Корректор В.Синицкая Заказ 6494/9 Тираж 671 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП"Патент", г. Ужгород, ул. Проектная , 4