Устройство для газотермического напыления покрытия на внутреннюю цилиндрическую поверхность

(51)05 7/16 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАЗОТЕРМИЧЕСКОГО НАПЫЛЕНИЯ ПОКРЫТИЯ НА ВНУТРЕННЮЮ ЦИЛИНДРИЧЕСКУЮ ПОВЕРХНОСТЬ(71) Заявитель Государственное учреждение Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт сварки и защитных покрытий с опытным производством(72) Авторы Яркович Александр Михайлович Хроленок Валерий Васильевич(73) Патентообладатель Государственное учреждение Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт сварки и защитных покрытий с опытным производством(57) Устройство для газотермического напыления покрытия на внутреннюю цилиндрическую поверхность, включающее многосопловой наконечник для подачи горючей смеси и расположенный соосно с ним патрубок для подачи порошка, отличающееся тем, что содержит позиционирующий и регулирующий механизм для изменения расстояния между многосопловым наконечником и патрубком для подачи порошка, расположенным со стороны вершины многосоплового наконечника, наружная поверхность которого выполнена в виде параболического конуса, а оси сопел многосоплового наконечника перпендикулярны его наружной поверхности. Предлагаемое изобретение относится к области технологии машиностроения, в частности к устройствам для газотермического напыления покрытий на внутренние поверхности, и может быть использовано в промышленности и сельском хозяйстве для повышения износостойкости и коррозионной стойкости внутренних цилиндрических поверхностей,например труб. Известно устройство для газотермического напыления покрытий на внутренние поверхности 1. Устройство содержит трубу с газовыми соплами, бункер, причем труба мо 8259 1 2006.08.30 жет вращаться вокруг своей оси, а сопла установлены тангенциально относительно трубы,бункер размещен между соплами, а его отверстия расположены на уровне обрезов газовых сопел. Недостатком данного устройства являются ограниченные технологические возможности, так как указанное устройство предназначено для напыления деталей с диаметром внутренней полости, в 34 раза превышающим диаметр распылительной головки, что составляет 120-150 мм. Наиболее близкой по технической сущности является головка для газопламенного напыления порошковых материалов на внутренние поверхности изделий 2, содержащая корпус с каналами для подачи порошка и горючей смеси, имеющий скошенную переднюю поверхность, к которой примыкает сопловый наконечник с каналами, сообщающимися с каналами корпуса и имеющий возможность поворота относительно оси, а выходные участки каналов соплового наконечника расположены под углом к передней поверхности. Недостатками указанного устройства являются направление подачи порошка совпадает с направлением движения высокотемпературной газовой струи, поэтому возможно напыление внутренних полостей с диаметром, в 34 раза превышающим диаметр распылительной головки, что составляет 120-150 мм при этом необходимо вращение напыляемой детали,кроме того, при малых диаметрах детали расстояние от среза сопла до напыляемой поверхности уменьшается, что приводит к перегреву детали и покрытия, снижению коэффициента использования порошка, за счет уменьшения времени его нахождения в факеле. Техническая задача, решаемая изобретением, - расширение технологических возможностей процесса напыления. Технический результат достигается тем, что в устройстве для газотермического напыления покрытий на внутренние цилиндрические поверхности, включающем многосопловой наконечник для подачи горючей смеси и расположенный соосно с ним патрубок для подачи порошка, наружная поверхность многосоплового наконечника выполнена в виде параболического конуса, причем оси его сопел перпендикулярны к поверхности многосоплового наконечника, патрубок расположен со стороны вершины многосоплового наконечника и расстояние между ними может изменяться при помощи позиционирующего и регулирующего механизма. Использование заявляемого технического решения позволит расширить технологические возможности процесса газотермического напыления и наносить покрытия на внутренние поверхности диаметром 30-35 мм и более. На фигуре представлена схема устройства. Устройство для газотермического напыления покрытий на внутренние цилиндрические поверхности включает многосопловый наконечник 1, наружная поверхность которого выполнена в виде параболического конуса и имеет сопла 2, оси которых перпендикулярны к этой поверхности патрубок 3 для подачи газопорошковой смеси 4. Устройство помещено в деталь 5 с внутренней цилиндрической поверхностью (стрелкой показано движение устройства внутри детали) патрубок и многосопловой наконечник удерживаются соосно на определенном расстоянии, которое может изменяться, при помощи позиционирующего и регулирующего механизма 6. Устройство работает следующим образом. Во внутреннюю полость детали 5 при помощи позиционирующего и регулирующего механизма 6 соосно вводятся многосопловой наконечник 1 и патрубок 3. Высокотемпературная газовая струя образуется за счет горения горючей смеси, истекающей через сопла 2 многосоплового наконечника 1, и движется от него к стенкам детали 5. С противоположной стороны в полость детали на многосопловой наконечник через патрубок 3 вводится газопорошковая смесь 4. Частицы порошка увлекаются высокотемпературной газовой струей и наносятся на деталь 5. При продольном перемещении устройства вдоль детали покрытие наносится по всей длине поверхности. Продукты горения движутся вдоль патрубка 3, нагревают его и находящуюся в нем газопорошковую смесь 4, что исключает охлаждение высокотемпературной газовой струи,2 8259 1 2006.08.30 снижает расход горючих газов за счет утилизации тепла, находящегося в удаляемых из зоны напыления продуктах горения. Траектория частиц в высокотемпературной газовой струе предлагаемого устройства криволинейная и приближается к параболе, что значительно увеличивает время прогрева частиц и, как следствие, процент частиц, перешедших в покрытие. Изменяя расстояние между многосопловым наконечником и патрубком при помощи позиционирующего и регулирующего механизма 6, можно изменять траекторию движения частиц порошка. Параболическая форма многосоплового наконечника обеспечивает фокусирование потока частиц порошка при напылении ограниченных внутренних поверхностей, например кольцевых выточек. При этом размеры самого наконечника могут быть значительно меньше,чем устройства прототипа, за счет изменения траектории частиц и способа подачи их в высокотемпературную газовую струю. Пример При проведении эксперимента использовали порошок марки ПГ-СР 4 ГОСТ 21448-75 с температурой плавления 1320 К, с размером гранул 50100 мкм. Покрытие наносили на внутреннюю поверхность трубы диаметром 32 мм, длиной 200 мм. Многосопловой наконечник выполнен в виде конуса с образующей в форме параболы у 2, имеет 24 сопла диаметром 0,18 мм, равномерно распределенных по поверхности. Установлено, что при напылении порошков типа ПГ-СР 4 наиболее высокие техникоэкономические показатели процесса обеспечиваются при 0,82, диаметре основания конуса 16 мм, высоте 18 мм, расстоянии от патрубка до наконечника 20 мм. Режимы напыления для прототипа и предлагаемого устройства были выбраны одинаковыми и составляли расход кислорода, м 3/ч 1,75 расход ацетилена, м 3/ч 0,95 скорость продольного перемещения устройства, м/ч 18,2 скорость вращения детали, об/мин 300 (для прототипа). Коэффициент использования порошка определяли как отношение массы порошка, перешедшего в покрытие, к массе порошка, поданного в высокотемпературную газовую струю. Основные характеристики покрытий, полученных предлагаемым устройством и устройством-прототипом, приведены в таблице. Показатели Прототип Предлагаемое устройство 1. Коэффициент использования порошка,70-80 80-90 2. Прочность сцепления, МПа 10-12 12-15 3. Пористость,18-20 14-16 4. Остаточные напряжения, МПа 30-40 30-40 5. Минимальный диаметр напыляемой внутрен 120 30 ней поверхности Таким образом, предлагаемое устройство при одинаковых с прототипом расходах горючего газа и кислорода обеспечивает получение более качественного покрытия и более полное использование порошка. Наряду с этим покрытие может быть нанесено на внутренние поверхности небольших размеров (30-35 мм). Источники информации 1. А.с. СССР 556845, МПК В 05 В 7/20, 1977. 2. А.с. СССР 751445, МПК В 05 В 7/16, 1980. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3