Лекція 15 Обладнання для газополуменевого напилювання покриттів

1. Газополуменеві розпилювачі

Вони випускаються різних типів і конструкцій для напилення пластмас, легкоплавких металів (Al, Zn), для тугоплавких матеріалів і дроту.

На рис. 15.1 показано загальний вигляд газополуменевого розпилювача до серійної установки УПН 8 – 68. Він розрахований на напилення порошкових матеріалів з температурою плавління до 2273 … 2473 ºК. Тут кисень використовується не тільки для утворення суміші з ацетиленом, але і як транспортувальний і обтискуючий газ. Повертанням обтискуючого сопла 1 навколо своєї осі можна регулювати подачу кисню, який надходить на обтискування факела. У газовому соплі 11 зроблені отвори, через які кисень надходить до порожнини, що утворена зовнішньою поверхнею порошкового струменя і внутрішньою поверхнею факела полум`я.

Рис. 15.1. Газополуменевий розпилювач до установки УПН 8 – 68:

1 – сопло обтискувальне; 2 – гайка; 3 – ніпель; 4,7 – ущільнювач; 5 – вентиль;

6 – інжектор; 8 – гайка; 9 – корпус; 10 – розсікач; 11 – сопло газове; 12 – сопло порошкове.

До ніпеля 3 приєднується гнучкий шланг, через який до розпилювача надходить суміш транспортувального кисню і порошку.

Розпилювачі, які призначені для нанесення дротяних матеріалів, крім розпилювальної головки, мають у своєму складі механізм подання дроту (редуктор і турбінний привод).

1. Установки для газополуменевого напилення

У сучасній промісловій технології найчастіше використовують установки: УГПТ, УПТР 1 – 85, УГПУ та УГМ – 1.

Установки використовують для напилення покриттів металічними, керамічними і композиційними порошками з температурою плавлення до 2200 °К.

Для ручного та механізованого процесів напилення покриттів з тугоплавких порошкових матеріалів широкої номенклатури призначена установка УГПУ, що наведена на рис. 15.2. Вона розрахована на використання сумішей ацетилен-кисень і пропан-бутан-кисень. При роботі на ацетилен-кисневих сумішах можна наносити покриття з матеріалів з температурою плавління до 2050 ^оС (типу Al₂O₃).

П ри роботі на суміші пропан-бутан-кисень можна наносити порошки з температурою плавлення до 1500 ^оС. Установка складається із пульта керування, двох порошкових дозаторів, розпилювача, кисневого, ацетиленового і пропанового редукторів.

Рис. 15.2. Установка УГПУ: 1 – пульт керування; 2 – дозатор для металевих порошків;

3 – дозатор для керамічних порошків; 4 – розпилювач; 5,6,7 – редуктори

Лекція 16 Електродугова металізація

16.1.  Суть та умови електродугового напилення покриттів

Електродугова металізація використовується для нанесення покриттів із металів шляхом розплавлення дроту, що виготовлений з металу, яким напиляють. Джерелом тепла є дуга, що горить між двома електродами з дротинок металу, який напиляють. Дуга плавить дротини, а краплини розплавленого металу переносяться із зони плавлення до поверхні, на яку наносять покриття потоком газу.

Електроди подаються назустріч один одному спеціальним механізмом подачі з такою швидкістю, з якою розпилюються дротини. В якості механізмів подачі використовують пневматичну турбінку або електродвигуни з редукторами.

Швидкість подачі електродів виставляють залежно від режиму горіння дуги з таким розрахунком, щоб протягом процесу металізації підтримувався необхідний проміжок між електродами в зоні горіння дуги (рис.16.1). Плавлення електродів відбувається в основному за рахунок енергії, що виділяється в зоні активних плям. Середньомасова температура рідкого металу , що розпилюється струмом газу, знаходиться в межах , де температури плавлення та кипіння металу електродів. Фронт плавлення дротинок має вигляд площини, нормаль до якої пересікається з віссю електрода під деяким кутом (рис.14.1). Цей кут може змінюватись від до де — кут схрещування осей електродів. Зміна режимів розпилювання дротин приводить до зміни кута нахилу фронту плавлення: якщо швидкість подачі електродів постійна, то збільшення напруги дуги приводить до зменшення кута .

Р ис. 16.1. Схема плавлення електродів при дуговій металізації:

1 – електроди; 2 – дуга; 3 – двофазний потік; 4 – напрям подачі електродів;

5 – розпилювальний газ

При збільшенні швидкості подачі електродів кут збільшується, направляючись до свого попереднього значення. Між середньою швидкістю переміщення фронту плавлення і швидкістю подачі установлюється динамічна рівновага. При такому режимі газовий потік забезпечує зрив з електродів і розпилення рідкого металу до того, як вони утворять коротке замикання. Далі знову рідкий метал накопичується на торці електродів, стовп дуги зменшується, знову проходить зрив металу з електродів і цикл повторюється. Рядом з періодичним викидом рідкого металу із міжелектродного простору при металізації спостерігається також неперервне струйне стікання перегрітого металу з поверхні електродів. Воно пояснюється тим, що при сильному перегріванні розплавленого металу сили поверхневого натягу в ньому зменшуються і стають недостатніми для утримання оплавленого шару на поверхні електродів. Під дією струменя розпилювального газу розплавлений шар металу зривається з поверхні електродів і розпилюється. Маса та розміри частинок, що наплавляються значно менше маси порції металу, що зривається з електродів за один цикл горіння дуги. Так, наприклад, при розпилюванні алюмінію в вигляді дроту діаметром 2 мм, при куті схрещування електродів , витратах розпилювального повітря і діаметрі повітряного сопла 7 мм параметри газового струменя такі, що забезпечують видалення з зони горіння дуги за один цикл порції рідкого металу масою близько . Тим часом середній розмір напилювальних частинок складає близько 100 мкм, що відповідає масі частинки .

Максимальний розмір частинок не перевищує 200 мкм. Таким чином, метал, покинувши електроди, продовжує дробитись під дією газодинамічних сил повітряного струменя. Причому це диспергування набагато залежить від властивостей розплавленого металу, а також від ступеня його перегрівання.

16.2. Енергетичні та фізичні характеристики електродугової металізації

Енергетичні витрати на нагрівання, плавлення і перегрівання рідкого металу характеризуються ефективним ККД нагрівання електродного дроту , що являє собою відношення потужності, яку одержують електроди , до потужності електричної дуги, тобто де I – величина струму і U величина напруги в дузі.