При наближенні до галтелі швидкість переміщення розпилювача

зменшується до нуля, а при зворотному русі знову забезпечується прискорене переміщення розпилювача до середини шийки. Привод кулачка здійснюється від шківа обертання деталі через ремінну передачу передаточним числом 1:3, що забезпечує 33 подвійних коливань за хвилину. Розпилювач закріплюється у розрізній втулці нижнього кінця важільного механізму. Верхній кінець важеля має гвинт регулювання 1, який дає змогу змінювати співвідношення довжин плеч, чим забезпечується регулювання амплітуди коливань розпилювача.

Для спостереження за процесом нанесення покриття передбачена захисна пластина 3. Порошок для напилення надходить від дозатора 12. Для збирання частинок передбачений уловлювач 7 порошку із висувним ящиком 6, в якому концентруються крупні частинки. Дрібні частинки потрапляють у систему вентиляції і пиловловлювання.

3. Переваги та недоліки плазмового напилювання покриттів

Плазмове напилювання використовується для нанесення покриттів різного призначення при використанні порошків чи дроту. Найчастіше товщина покриттів знаходиться в межах 0,5 – 2 мм. Їх використовують для підвищення зносостійкості, теплостійкості, корозійної стійкості як ізоляційні електричні теплоізоляційні матеріали та ін.

Переваги плазмового методу

1. Висока продуктивність процесу, яка залежно від потужності плазмотрона коливається від 2 до 80 кг/год.

2. Універсальність, щодо розпилюваного матеріалу (порошок, дріт).

3. Велика кількість параметрів робить гнучким регулювання режимів.

4. Високе значення КВМ 0.7 – 0.85 при напилюванні дротом і 0,2 – 0,8 при напиленні порошком.

5. Широка доступність методу, економічність, невисока ціна обладнання і можливість його автоматизації.

Недоліки

1. Невисоке значення використання енергії 0,02 – 0,18 при напиленні дротом і 0,001 – 0,02 при напилюванні порошком.

2. Значна пористість (2 – 15 %).

3. Незначна адгезійна і когезійна міцність. Максимальне значення її становить 80 – 100 МПа.

Але з розвитком плазмового методу, появою нового більш сучасного обладнання ці недоліки зменшуються.

Так використання надзвукових методів витікання плазмового струменя різко підвищить міцність зчеплення покриття з основою, а пористість знизить до 0,5 –1 %.

Тому цей метод є перспективним і подає великі надії.

Лекція 14 Газополуменеве напилювання

1. Газове полум`я як джерело нагрівання і розпилення матеріалів

Газове полум`я одержують при спалюванні горючих газів у кисні чи повітрі. У спеціальних пальниках-розпилювачах по периферії сопла подається горюча суміш, а по центру – розпилюваний матеріал.

Рис. 14.1. Газополуменевий метод напилювання покриттів при розпилюванні дроту:

1 – дріт; 2 – полум`я; 3 – кінець дроту, що плавиться; 4 – потік повітря;

5 – частинки металу; 6 – покриття; 7 – деталь; 8 – насадка;

9 – суміш кисень-ацетилен; 10 – стиснене повітря

Рис. 14.2. Газополуменевий метод нанесення покриттів

при розпилюванні порошкових матеріалів:

1 – сопло; 2 – факел; 3 – покриття; 4 – деталь

В якості горючих газів використовують: ацетилен (C₂H₂); метан (CH₄); пропан (C₃H₈); бутан (C₄H₁₀) і водень (H₂), а також суміші пропан-бутан. Коротка характеристика цих газів наведена в табл. 14.1.

Таблиця. 14.1

Фізико-хімічні властивості горючих газів

Параметри	Ацетилен	Метан	Пропан	Бутан	Водень
Відносна щільність до повітря	0,91	0,56	1,57	2,1	0,07
Теплотворна здатність при 25 оС і 0,1 МПа,	56,5	35,8	93,5	125,1	10,8
Теплота виділена при нейтральному загорянні,	18,5	1,4	12,6	———-	————-
Тепловій потік полум`я,	44,8	—————-	10,8	————	14
Швидкість розповсюдження газового полум`я в суміші з киснем, м/с	13,5	3,3	3,7	————	8,9
Максимальна температура газового полум`я в суміші з киснем, К.	3100-3200	2000-2100	2400-2700	2400-2700	2000-2100

Реакції горіння в середовищі кисню на 1моль горючого газу виражається рівняннями

C₂H₂ + 2.5 O₂ = 2 CO₂ + H₂O + 1.265

CH₄ + 2 O₂ =С O₂ + 2 H₂O + 0.803

C₃H₈ + 5 O₂ = 3 CO₂ + 4 H₂O + 2.05

C₄H₁₀ + 6.5 O₂ = 4 CO₂ + 5 H₂O + 2.66

H₂ + 0.5 O₂ = H₂O + 0.244

Ці рівняння виражають сумарні реакції. Насправді процес горіння складається з декількох. Наприклад, горіння ацетилену починається з його розпаду і має такий вигляд:

C₂H₂ 2 C + H₂ +Q₁

2 C + O₂ 2 CO + Q₂

2 H₂ + O₂ 2 H₂O + Q₃

2 CO + O₂ 2 CO₂ + Q₃

Найвища температура у суміші ацетилену і кисню але найвища теплотворна здатність пропану і бутану. Тому найчастіше для газополуменевого напилення використовують або суміш ацетилену з киснем, або пропано-бутано-кисневу суміш.

2. В останні декілька років для газополуменевого напилювання почали використовувати суміш газів основою яких є метил-ацетиленова фракція (МАФ). Він являє собою суміш: метил-ацетилену

аллена = С = , пропілена СН = і дивиніла (бутадієна) = СН - СН =

В таб. 14,2 приведені основні характеристики цього газу.

Таблиця 14.2

Метил-ацетилен-аленова фракція. Технічні характеристики.

Показники	МАФ	Ацетилен	Пропан
Безпека,чутливість до	Стабільний	Нестабільний	Стабільний
удару
Межа вибуху у кисні %	2,5 - 60	2,3 - 93	2,4 - 57
Межа вибуху у повітрі %	3,4-10,8	2,2-81	2,0 - 9,5
Межа допустимого тиску в Редукторі, кгс/см2	Балон	Балон	Балон
Швидкість згорання в	4697	6097	3718
кисні, мм/с
Схильність до зворотнього	Незначна	Значна	Незначна
удару
Токсичність	Незначна	Незначна	Незначна
Реакції зі звичайними	Уникнення	Уникнення	Незначне
металами	спл. з вмістом > 67% міді	спл.з вмістом > 70% міді	обмеження
Питома вага при 15,6 °С	575	-	513
(рідина), кг/мЗ
Питома вага при 15,6 °С	0,55	0,91	0,54
1 літра(газ), кг
Температура полум'я, °С	2927	3087	2526
Нища тепл. згор.газової суміші	21000	12600	21795
за нормальних умов, кДж
Загальна теплота згорання	49000	50000	51000
(після випаровування), кДж

Упаковка - цистерни або балони для зріджених газів. МАФ застосовується як замінник ацетилену у всіх процесах газополуменевої обробки металів, інших процесах.

10.4.Технічні особливості способу газополуменевого напилення

Ознаки цього методу:

1. Вигляд розпилюваного матеріалу (дріт, порошок).

2. Тип горючого газу.

3. Ступінь механізації (ручний, повністю механізований).

До конструктивних параметрів, які найбільш впливають на ефективність процесу, належать: діаметр газового сопла , діаметри отворів по периферії сопла, кут нахилу осей отворів до осі розпилювача, . Найбільш значним параметром режиму роботи газополуменевого розпилювача є рід горючого, його тиск на вході в розпилювач і його витрати, тиск окислювального газу та його витрати, співвідношення між цими газами. Тиск горючого газу визначає його витрати. = 0,03 – 0,05 МПа, що відповідає витратам 1 – 2 . Велику роль відіграє відношення витрат кисню до горючого газу , яке позначають через . У практиці напилення =1:1 для суміші O₂ і C₂H₂, а для киснево-пропано-бутанової суміші β=4. Тиск кисню становить 0,35 – 0,45 МПа, що відповідає його витраті: .

Для стискування полум`я використовують повітря під тиском 0,3 – 0,4 МПа, що відповідає витратам 30 – 40 .

Дисперсність порошкових частинок при газополум`яному напиленні становить 10 – 100 мкм. Більш крупні порошки не встигають прогріватись. Витрати порошку становлять 0,5 – 3 кг/год. В багатьох випадках порошок висипається з живильника під дією власної ваги за участю інжекції струменя, в інших конструкціях він подається транспортувальним газом.

При цьому тиск транспортувального газу (кисень чи повітря) знаходиться в межах 0,1 – 0,2 МПа, а витрати 0,3 – 0,6 . Діаметр розпилюваного дроту становить 1 – 5 мм. Швидкість подачі дроту в полум`я знаходиться в межах 180 – 500 м/год (5 – 30 кг/год).

Максимальну продуктивність одержують при використанні високих потужностей і товщини дроту. Дистанція напилення 100 – 200 мм, швидкість переміщення плями напилення становить 0,2 – 0,3 м/с. Максимальна температура біля зрізу сопла становить 2500 – 3200 ^оС, швидкість струменя газу – 150 – 200 м/с. Довжина високотемпературної частини струменя для ацетилено-кисневої суміші становить 150 – 200 мм. Температура частинок твердої фази при порошкових способах не перевищує 2200 ^оС, а при розпилюванні дроту досягає 2700 ^оС. Швидкість частинок біля поверхні напилення становить 15 – 20 м/с, щільність потоку