способ металлизации

Формула изобретения

Способ металлизации, заключающийся в том, что через сопло подают проволоки, расплавляют их электрической дугой, возбуждаемой между их концами для создания зоны плавления, и распыляют расплавленный металл потоком транспортирующего газа, который пропускают через сопло, отличающийся тем, что зону плавления создают за срезом сопла на расстоянии не более 8 радиусов сопла.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике напыления расплавленного металла на поверхность изделий, в частности, путем электродугового расплавления проволок и может быть использовано в машиностроении для металлизации изношенных поверхностей.

Известен способ напыления металла [1] в котором металл, расплавленный в друге между двумя проволоками, инжектируется в воздушную струю, образующую конус, вершина которого находится перед точкой плавления.

Однако инжекционный способ распыления металлических частиц обладает существенным недостатком в сравнении с осевым, когда струя воздуха направляется в точку плавления металла. При инжекционном способе распыления частицы расплавленного металла разлетаются под большим углом в случае близкого расположения вершины конуса струи (большой угол при вершине конуса), что приводит к снижению коэффициента использования металла. В случае же удаления вершина конуса струи от точки плавления на большее расстояние угол распыла уменьшается, но увеличивается подсос воздуха во внутреннее пространство конуса струи. В результате уменьшается разность давлений между точкой плавления электродов и вершиной конуса струи, что ведет к уменьшению инжекции, падению скорости частиц и, следовательно, снижение качества покрытия.

Наиболее близким к предлагаемому является способ металлизации изделий, при котором две проволоки, подлежащие распылению, подают в сопло, через которое истекает транспортирующий газ, таким образом, что точка пересечения проволок находится в плоскости передней кромки сопла [2]

Недостатком указанного способа-прототипа является необходимость частых остановок процесса металлизации для очистки сопла от налипших брызг расплавленного металла, нарушающих геометрию сопла, что вызывает ухудшение аэродинамических характеристик транспортирующего газа (уменьшение скорости и смещение струи от оси истечения), основной причиной этому является движение доли частиц в поперечном направлении за счет электродинамического воздействия дуги.

Задача изобретения обеспечение стабильного и качественного процесса металлизации за счет исключения попадания брызг металла на сопло.

Для решения задачи в известном способе металлизации, заключающемся в подаче через сопло проволок, расплавлении их электрической дугой, возбуждаемой между концами проволок для создания зоны плавления и распылении полученного расплавленного металла потоком транспортирующего газа, проходящего через указанное сопло, создают зону плавления на расстоянии не более 8 радиусов сопла после его среза.

Плавление металла происходит в области дуги между двумя проволоками, расположенными под углом 40 60^o друг к другу, поэтому в расплавленном состоянии на каждой проволоке металл находится в достаточно протяженной зоне, так что правильнее говорить не о точке плавления а о зоне плавления. К примеру, если поток транспортирующего газа направлен по результирующей оси движения проволок диаметром 1,8 мм, расположенными под углом 60^o друг к другу, то длина зоны плавления составит 3 6 мм (с учетом выдувания дуги).

Хотя доля частиц так же, как и в способе-прототипе, будет двигаться в поперечном направлении, эти частицы на сопло попадать по предлагаемому техническому решению не будут. Опыт показывает, что при достаточном давлении и скорости транспортирующего газа результирующая от электродинамической силы дуги и аэродинамической силы сопротивления потока направлена в направлении основного потока, что исключает попадание частиц на сопло.

Для обеспечения высокой скорости напыляемых частиц, а следовательно, и качества покрытия, необходимо, чтобы скорость транспортирующего газа при попадании в зону плавления проволок была максимальна. Это выполняется на начальном участке струи, где скорость газа по оси еще не начала уменьшаться. В данном случае транспортирующий газ можно представить как турбулентную струю, истекающую из осесимметричного сопла (3). Тогда длина начального участка струи L составит

L 12,4 R, где R радиус сопла

из условия обеспечения нахождения зоны плавления проволок в границах ядра турбулентной струи, где скорость струи постоянна по всему объему, учитывая ее протяженность и величину дугового промежутка, выбрано, что зона плавления проволок расположена на расстоянии до 8 радиусов сопла.

Указанные отличия от прототипа позволяют сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решению критерию "новизна". Признаки, отличающие предлагаемое от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежных областей техники и, следовательно, обеспечивают предлагаемому изобретению соответствие изобретательскому уровню.

Предлагаемый способ металлизации реализуется следующим образом. В серийно выпускаемом электродуговом металлизаторе ЭМ-14М стальные проволочные электроды диаметром 1,8 мм отрегулированы так, что зона плавления начинается на расстоянии 4 мм от среза сопла радиусом 3 мм. При токе 200 А и напряжении 30 В процесс идет стабильно и налипания брызг металла на сопло не происходит.

Использование предлагаемого способа металлизации изделий исключает налипание брызг металла на сопло, что позволяет вести процесс стабильно при обеспечении качества.