close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY3298

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 3298
(13)
C1
(51)
(12)
6
C 23C 4/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
(21) Номер заявки: 960066
(22) 1996.02.15
(46) 2000.03.30
СПОСОБ ПЛАЗМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ
(71) Заявитель: Научно-исследовательский
институт
порошковой металлургии (BY)
(72) Авторы: Верстак А.А., Талако Т.Л., Коваль В.А.
(BY)
(73) Патентообладатель: Научно-исследовательский
институт порошковой металлургии (BY)
(57)
Способ плазменного напыления покрытий, включающий осуществление процесса нанесения покрытий
под водой с вводом напыляемого материала в сопло либо сопловую насадку плазмотрона, отличающийся
тем, что в зону наибольшего градиента температур между напыленным покрытием и окружающей водой подают струю воды расходом от 2 до 15 л/мин.
BY 3298 C1
(56)
1. A.c. CCCP 284881, MПK C23С 7/00,1972.
2. Заявка ФРГ 3216025, MПK C23С 7/00,1983.
3. RU 2029792 C1, MПK C23C 4/00, 1995 (прототип).
4. Барвинок В.А. Управление напряженным состоянием и свойства плазменных покрытий. – М., 1990. –
С.134-137.
Изобретение относится к области газотермического нанесения покрытий, в частности к способам плазменного напыления.
Известен способ плазменного напыления покрытий, включающий зажигание дуги плазмотрона и выход
на рабочие режимы на воздухе, после чего плазмотрон погружают в воду и проводят напыление покрытия в
воде [1]. В результате увеличения давления газов в плазменной струе под водой, вызванного испарением воды, улучшается теплообмен напыляемого материала с газами струи, что позволяет повысить плотность покрытий. Интенсивное охлаждение покрытия в воде снижает остаточные напряжения и приводит к увеличению прочности сцепления покрытий с основой. Недостатком способа являются сравнительно высокие
термические напряжения в покрытиях, что в ряде случаев приводит к их растрескиванию и отслаиванию.
Известен способ плазменного напыления, отличающийся тем, что в зону контактирования напыляемого материала
с основой в момент начала образования покрытия точно дозированной тонкой струей подается охладитель [2]. За счет
использования охладителя во время напыления удается сократить градиент температур между последовательно наносимыми слоями покрытия, а также понизить уровень остаточных напряжений у этих слоев за счет образования известного количества микротрещин вследствие резкого охлаждения. Недостатком способа является снижение температуры в пятне напыления, что затрудняет (снижает скорость) физико-химическое взаимодействие напыляемого
материала с основой, следствием чего является ухудшение когезионных связей в покрытии.
В качестве прототипа выбран способ плазменного напыления под водой с использованием эжектирования воды из окружающей среды по периферии сопла либо сопловой насадки [3]. Дополнительное “обжатие”
плазменной струи за счет давления пара эжектированной воды увеличивает температуру плазменной струи,
улучшает распределение частиц напыляемого материала и теплообмен в струе, что позволяет повысить
плотность покрытий. Уменьшение размеров плазменной струи под водой обусловливает снижение дистанции напыления до 5-20 мм и уменьшение диаметра пятна напыления до 5-7 мм. В результате значительно
увеличивается тепловой поток от плазменных газов к напыляемой поверхности, что требует более интенсивного теплоотвода от нее. Недостатком способа является невозможность эффективного регулирования скорости охлаждения покрытий.
BY 3298 C1
Техническая задача, которую решает предлагаемое изобретение, заключается в увеличении прочности
сцепления покрытий с основой путем снижения остаточных напряжений за счет увеличения скорости охлаждения покрытий.
Поставленная техническая задача решается тем, что в известном способе в зону наибольшего градиента
температур между напыленным покрытием и окружающей водой подают дозированную струю воды расходом от 2 до 15 л/мин.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. В процессе охлаждения покрытия в воде у его поверхности образуется тепловой пограничный слой. Толщина этого слоя играет существенную
роль в теплообмене покрытия с окружающей средой (водой), так как указанный слой оттесняет последнюю
от поверхности покрытия. Между покрытием и водой образуется как бы дополнительное тело, которое вносит дополнительное термическое сопротивление, численное значение которого пропорционально его толщине. В свою очередь толщина пограничного слоя зависит от скорости обтекания его окружающей средой.
Подача струи воды в зону наибольшего градиента температур уменьшает толщину пограничного слоя и интенсифицирует процессы теплообмена. При подаче струи воды расходом менее 1 л/мин скорость охлаждения покрытий увеличивается незначительно. Подача струи расходом более 15 л/мин связана со сложностью
ее технической реализации.
Изобретение дает возможность существенно повысить скорость охлаждения покрытий и увеличить прочность сцепления покрытий с основой за счет снижения остаточных напряжений. Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Оценивали скорость охлаждения медного блока после обработки его плазменной струей в воде. Медный блок размером 75х75х75 мм обрабатывали плазменной струей при следующих параметрах работы плазмотрона: ток дуги 500 А, расход плазмообразующих газов - аргона 50 л/мин, водорода 12 л/мин, диаметр анода 6 мм, расстояние от сопла плазмотрона до поверхности медного блока – 20 мм. В зону
наибольшего градиента температур между напыленным покрытием и окружающей водой через 4 отверстия
диаметром 1,5 мм в кольцевой сопловой насадке плазмотрона параллельно оси плазменной струи подавали
струю воды расходом 4 л/мин. Скорость охлаждения медного блока оценивали по коэффициенту теплоотдачи, определяемому с помощью методики, описанной в [4].
Коэффициент теплоотдачи медного блока при использовании охлаждающей струи воды составлял около
100 кВт/м2, в то время как в спокойной воде его величина была порядка 1 кВт/м2.
Пример 2. Проводили нанесение покрытия из порошка Ni-Cr-B-Ti сплава марки “Амперит-9930” фракции 40-63 мкм. Покрытие наносили на поверхность образцов из среднеуглеродистой стали размером
100х40х5 мм. Покрываемую поверхность предварительно подвергали струйно-абразивной обработке корундом. Процесс напыления осуществляли на оборудовании фирмы “Plasma-Technik АG” типа “ALLGAS” с порошковым питателем “TWIN-10” и плазмотроном типа F4. Покрытия наносили в камере, заполненной на 3/4
объема водой. Для предотвращения налипания частиц напыляемого материала на сопло плазмотрона использовали противоток при угле ввода газа 45-60°. Струю воды подавали, как в примере 1.
Режим нанесения покрытия: ток дуги 650 А, напряжение 60 В, расход плазмообразующих газов - аргона
65 л/мин, водорода 5 л/мин, расход порошка 0,1 г/с, расход транспортирующего газа (аргона) / противотока 3/5 л/мин, дистанция напыления – 18 мм.
Прочность сцепления покрытий с основой определяли штифтовым методом.
Сравнительные данные свойств покрытий представлены в таблице.
№
1.
2.
3.
4.
5.
Способ напыления
Прототип
Напыление без дополнительного охлаждения
Предлагаемое изобретение
Подача в зону наибольшего градиента температур между напыленным
покрытием и окружающей водой струи воды расходом 2 л/мин
Подача в зону наибольшего градиента температур между напыленным
покрытием и окружающей водой струи воды расходом 4 л/мин
Подача в зону наибольшего градиента температур между напыленным
покрытием и окружающей водой струи воды расходом 6 л/мин
Подача в зону наибольшего градиента температур между напыленным
покрытием и окружающей водой струи воды расходом 6 л/мин
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
Прочность сцепления,
МПа
19
21
24
29
32
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
120 Кб
Теги
by3298, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа