×
10.04.2015
216.013.3838

СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ГАЗОТЕРМИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ НА ПОВЕРХНОСТЬ ИЗДЕЛИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002545880
Дата охранного документа
10.04.2015
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области газотермического нанесения покрытий, а именно к технологии подготовки поверхности изделия перед нанесением газотермических покрытий. Способ нанесения газотермического покрытия на поверхность изделия включает совместное воздействие на поверхность потока абразивных и напыляемых частиц, при этом осуществляют импульсную подачу потока абразивных и напыляемых частиц одновременно с помощью детонационной установки, выполненной с двумя дозаторами для абразивных и напыляемых частиц, которые вводят в ствол упомянутой установки на расстоянии между местами ввода не менее 9-ти калибров ствола. Ввод абразивных частиц осуществляют ближе к срезу упомянутого ствола. Повышается степень активации напыляемой поверхности, что обеспечивает существенный рост прочности сцепления первых слоев покрытия с подложкой. 4 ил., 1пр.
Основные результаты: Способ нанесения газотермического покрытия на поверхность изделия, включающий совместное воздействие на поверхность изделия потока абразивных и напыляемых частиц, отличающийся тем, что осуществляют импульсную подачу потока абразивных и напыляемых частиц одновременно с помощью детонационной установки, выполненной с двумя дозаторами для абразивных и напыляемых частиц, которые вводят в ствол упомянутой установки на расстоянии между местами ввода не менее 9-ти калибров ствола, причем ввод абразивных частиц осуществляют ближе к срезу упомянутого ствола.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области газотермического нанесения покрытий, конкретнее, к технологии подготовки поверхности изделия перед нанесением газотермических покрытий.

Известен способ нанесения газотермического покрытия, в котором с целью сокращения промежутка времени между моментом получения ювенильной поверхности при абразивной очистке и моментом непосредственного напыления покрытия напыляемая поверхность подвергается воздействию потоком частиц корунда, формируемым с помощью детонационной установки. При этом установка работает на режимах, при которых частицы корунда сохраняют требуемую твердость. Затем установка перенастраивается на режимы напыления и тем же порошковым материалом наносится покрытие. Данный способ описан в книге «Детонационные покрытия в машиностроении», - Бартенев С.С, Федько Ю.П., Григоров А.И., Ленинград: Машиностроение, 1982, стр. 133.

Указанный способ имеет ряд недостатков.

Выделение этапа подготовки поверхности детали установкой детонационного напыления в отдельную операцию приводит к появлению промежутка времени между моментом получения ювенильной поверхности при абразивно-струйной очистке и моментом непосредственного напыления покрытия (до нескольких минут). За это время может произойти переход активированной поверхности в равновесное состояние.

К недостаткам также следует отнести снижение производительности производственного процесса в целом.

Применение мелкого порошка (до 50 мкм) для абразивной обработки затрудняет получение требуемого микрорельефа поверхности из-за небольшой массы частиц.

Данный способ применим только при напылении покрытий из оксида алюминия. При нанесении покрытий из других материалов требуется замена порошка в дозаторе, что еще больше увеличивает время переналадки.

Наиболее близким к описываемому изобретению является способ нанесения газотермического покрытия путем напыления порошковых металлов с помощью сверхзвукового сопла потоком предварительно нагретого воздуха (газодинамическим методом напыления), описанный в патенте РФ №2183695, кл. С23С 24/04, заявл. 25.08.2000, опубл. 20.06.2002, прототип.

Указанный способ заключается в том, что абразивная подготовка поверхности изделия проводится одновременно с процессом напыления покрытия с помощью сверхзвукового потока.

К основным недостаткам данного способа следует отнести:

- при непрерывном процессе напыления значительная часть металлических частиц, формирующих напыляемый слой, достигает поверхности подложки раньше абразивных частиц, т.е. попадает на неподготовленную поверхность;

- часть абразивных частиц попадает на уже закрепленные на подложке металлические частицы и может либо увязнуть в формируемом слое, либо создать эрозионный эффект;

- невозможно получить однородный слой покрытия, состоящий только из металла или только из керамики, например в покрытии из металла в большом количестве содержатся керамические частицы, а керамические покрытия просто не формируются из-за низкой температуры нагрева частиц;

- размер частиц корунда, применяемого в порошковых смесях для получения покрытий сверхзвуковым потоком предварительно нагретого воздуха, обычно не превышает 50 мкм, поэтому масса таких частиц недостаточна для получения качественного микрорельефа при подготовке поверхности.

В связи с указанными недостатками, несмотря на значительное повышение качества подготовки напыляемой поверхности, качество получаемых покрытий не является достаточно высоким, а диапазон применяемых материалов для напыления весьма узок.

Задачей, на которую направлено настоящее изобретение, является улучшение качества поверхности изделия перед нанесением газотермического покрытия за счет максимального сокращения промежутка времени между этапом абразивной подготовки поверхности напыления и этапом напыления покрытия и увеличения кинетической энергии абразивных частиц.

Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении степени активации напыляемой поверхности, что приводит к существенному росту прочности сцепления покрытия с подложкой. Кроме того, благодаря устранению отдельной операции предварительной подготовки поверхности перед напылением увеличивается производительность в целом.

Технический результат достигается тем, что в способе нанесения газотермического покрытия на поверхность изделия, включающем совместное воздействие на поверхность потока абразивных и напыляемых частиц, осуществляют импульсную подачу потока абразивных и напыляемых частиц одновременно с помощью детонационной установки, выполненной с двумя дозаторами для абразивных и напыляемых частиц, которые вводят в ствол упомянутой установки на расстоянии между местами ввода не менее 9-ти калибров ствола, причем ввод абразивных частиц осуществляют ближе к срезу упомянутого ствола

Благодаря повышению степени активации напыляемой поверхности до уровня ювенильной предлагаемый способ позволяет значительно увеличить прочность сцепления покрытия с подложкой. Совмещение этапов подготовки напыляемой поверхности и напыления повышает производительность.

Благодаря использованию детонационной установки с 2-мя дозаторами предлагаемый способ может применяться не только для напыления пластичных металлов, но и всех материалов, наносимых газотермическими способами напыления.

Использование импульсного процесса и отдельного дозатора для абразивной обработки напыляемой поверхности, расположенного ближе к срезу ствола, дает возможность абразивным частицам достичь подложки на 200-240 микросекунд раньше, чем ее достигают напыляемые частицы, и отрикошетировать. В результате напыленный слой становится однородным, почти не содержащим абразивных частиц.

Для абразивной обработки используется достаточно крупный порошок F-120 со средним размером частиц около 130 мкм. Частицы с большой массой, ускоряемые до значительных скоростей детонационной волной и следующим за ней потоком газов, создают более ярко выраженный микрорельеф напыляемой поверхности, которая становится практически ювенильной, что способствует росту прочности сцепления покрытия с подложкой (σсц).

Предлагаемый способ состоит из следующих основных переходов.

1. Закрепление детали, подлежащей напылению, в специальном манипуляторе для вращения или линейного перемещения.

2. Включение манипулятора для осуществления вращательного и(или) возвратно-поступательного движения детали.

3. Включение детонационной установки с дозаторами I и II одновременно, подающими напыляемый порошок и порошок для абразивной обработки поверхности детали.

На рисунке 1 изображена схема расположения оборудования для осуществления предлагаемого способа, где

1 - детонационная установка;

2 - дозатор с порошком для напыления покрытия (дозатор II);

3 - дозатор с порошком для абразивной обработки напыляемой поверхности (дозатор I);

4 - деталь, на которую наносится покрытие;

5 - манипулятор для закрепления и вращения (перемещения) детали;

S1 - глубина загрузки порошка для абразивной обработки напыляемой поверхности (расстояние от среза ствола до места ввода порошка);

S2 - глубина загрузки порошка для напыления покрытия.

ΔS - расстояние между местами ввода абразивных и напыляемых частиц в ствол детонационной установки.

ΔS выбирается таким образом, чтобы при каждом выстреле абразивные частицы, в основном, достигали поверхности подложки на 200-240 микросекунд раньше, чем напыляемые частицы, и после удара успевали отрикошетировать. При оптимальных режимах напыления ΔS должно быть не менее 9-ти калибров ствола.

На рис. 2 изображен график изменения места положения частиц корунда (с размером частицы 130 мкм) и никеля (размером частицы 45 мкм) в процессе разгона в стволе детонационной установки.

На рис. 3 изображена структура покрытия из никеля, полученного газодинамическим напылением.

На рис. 4 представлена структура слоя покрытия из никеля, полученного предлагаемым способом нанесения.

На стволе детонационной установки 1 на определенном расстоянии от среза, называемом «глубиной загрузки» S1 и S2, устанавливается дозатор 3 и 2 соответственно. В дозаторе 3 порошок для абразивной обработки, а в дозаторе 2 напыляемый порошок. Деталь 4 закрепляется для вращения и(или) возвратно-поступательного перемещения в манипуляторе 5.

Глубина загрузки S2, а также другие режимы процесса напыления (состав рабочей взрывчатой смеси газов, степень заполнения ствола рабочей смесью, гранулометрический состав порошка, дистанция напыления, длина ствола, частота стрельбы) выбираются такими, чтобы обеспечить разогрев напыляемых частиц до температуры плавления и их максимально возможную скорость при встрече с подложкой для получения высокой адгезии покрытия.

При данных режимах напыления глубина загрузки S1 для дозатора 3 с порошком для абразивной обработки выбирается с таким расчетом, чтобы частицы порошка на выходе из ствола оставались в твердом состоянии и имели достаточную скорость для максимальной степени активации напыляемой поверхности.

Следует отметить, что возможность абразивной обработки напыляемой поверхности порошком крупной грануляции позволяет экономить мелкие порошки для напыления, стоимость которых значительно выше.

Пример использования предлагаемого способа нанесения покрытия.

В качестве напыляемого материала выбран никель (Ni). Размер частиц порошка - менее 63 мкм. Данный порошок загружается в дозатор 2, который расположен на расстоянии 400 мм от среза ствола (глубина загрузки S2=400 мм). В качестве абразивного материала для подготовки напыляемой поверхности выбран корундовый шлифпорошок F-120. Средний размер частиц порошка около 130 мкм. Шлифпорошок F-120 загружается в дозатор 3 (глубина загрузки S1=200 мм).

Режимы работы детонационной установки для абразивной подготовки напыляемой поверхности и напыления покрытия назначены следующие:

- состав рабочей взрывчатой смеси - где - расход пропан-бутана, - расход кислорода;

- расход пропан-бутана на 1 цикл - 61 см3;

- расход кислорода на 1 цикл - 236 см3;

- степень заполнения ствола - 82%;

- длина ствола установки - 1000 мм;

- дистанция напыления - 120 мм (расстояние от среза ствола до подложки);

- частота стрельбы - 4 выстр./с;

- частота вращения детали - 78 об/мин;

- скорость линейного перемещения детали - 155 мм/с.

Программное обеспечение применяемой детонационной установки позволяет производить расчет места расположения, скорости и температуры частиц порошка при заданных режимах процесса в любой момент времени, начиная от момента поджига рабочей взрывчатой смеси газов с помощью электрической свечи до момента выхода их из ствола. Как видно из графиков (рис. 2), летящие впереди частицы корунда достигают среза ствола и поверхности подложки на несколько десятков микросекунд раньше, чем следующие за ними частицы никеля. Этого времени достаточно, чтобы абразивные частицы активировали напыляемую поверхность и отрикошетировали. В связи с этим напыляемый слой будет состоять практически из одного никеля. При подобранной глубине загрузки S1 частицы порошка F-120 за время движения в стволе детонационной установки успевают прогреться лишь до температуры 956 К, при этом скорость их на выходе составляет 293 м/с. Таким образом, поток абразивных частиц порошка F-120, имеющих значительную кинетическую энергию и находящихся в твердом состоянии, обладает очень большой активирующей способностью.

Способ нанесения газотермического покрытия на поверхность изделия, включающий совместное воздействие на поверхность изделия потока абразивных и напыляемых частиц, отличающийся тем, что осуществляют импульсную подачу потока абразивных и напыляемых частиц одновременно с помощью детонационной установки, выполненной с двумя дозаторами для абразивных и напыляемых частиц, которые вводят в ствол упомянутой установки на расстоянии между местами ввода не менее 9-ти калибров ствола, причем ввод абразивных частиц осуществляют ближе к срезу упомянутого ствола.
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ГАЗОТЕРМИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ НА ПОВЕРХНОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ГАЗОТЕРМИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ НА ПОВЕРХНОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ГАЗОТЕРМИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ НА ПОВЕРХНОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ГАЗОТЕРМИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ НА ПОВЕРХНОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 25.
10.04.2013
№216.012.335c

Способ нанесения покрытия

Изобретение относится к области химии. На внутреннюю поверхность корпуса аппарата установок очистки природного газа от кислых компонентов, выполненного из стали, в местах длительного контакта с жидкой фазой насыщенного раствора абсорбента наносят покрытие. Покрытие наносят высокоскоростным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478691
Дата охранного документа: 10.04.2013
20.10.2014
№216.012.fe5e

Состав уплотнительного покрытия для модификации элемента статора турбины

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности для получения уплотнительного покрытия методом газотермического напыления. Может использоваться при производстве паровых или газовых турбин для обеспечения стабильности зазоров в сопряженных элементах проточной части турбины....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530974
Дата охранного документа: 20.10.2014
20.10.2014
№216.012.fe5f

Покрытие для нанесения на приводные элементы запорной и регулирующей арматуры

Изобретение относится к машиностроению, в частности к покрытиям для восстановления и упрочнения запорной и регулирующей арматуры. Покрытие для нанесения на приводные элементы запорной и регулирующей арматуры представляет собой двухслойную систему, состоящую из подслоя и основного слоя. Подслой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530975
Дата охранного документа: 20.10.2014
20.10.2014
№216.012.fe62

Состав присадочного материала

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при ремонте деталей паровых турбин. Состав присадочного материала в виде порошка для восстановления жаропрочных сталей характеризуется тем, что он содержит следующие компоненты при их соотношении, мас.%: Cr - 8-15, Si -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530978
Дата охранного документа: 20.10.2014
10.11.2014
№216.013.04e0

Многослойное теплозащитное покрытие

Изобретение относится к многослойному теплозащитному покрытию на детали горячего тракта энергетических газотурбинных установок большой мощности. Многослойное теплозащитное покрытие включает основной металлический подслой, выполненный из сплава на основе никеля, верхний керамический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532646
Дата охранного документа: 10.11.2014
27.02.2015
№216.013.2d81

Способ получения защитного упрочняющего покрытия на деталях запорной арматуры

Изобретение относится к способу получения защитного упрочняющего покрытия на деталях запорной арматуры. Напыление производят высокоскоростным газопламенным методом со скоростью перемещения горелки относительно обрабатываемой поверхности 0,5÷1,0 м/с. Наносимый порошковый материал содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543117
Дата охранного документа: 27.02.2015
10.04.2015
№216.013.3835

Способ ремонтной наплавки лопаток энергетических установок

Изобретение относится к способу ремонта лопаток энергетических установок. Способ включает подготовку поверхности лопатки. Нанесение покрытия с применением лазерного излучения и одновременной подачей порошкообразного присадочного материала в ванну расплава. В процессе наплавки осуществляют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002545877
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.3836

Способ защиты лопаток паровых турбин от парокапельной эрозии

Изобретение относится к защите лопаток паровых турбин от парокапельной эрозии. Способ включает нанесение на лопатку защитного покрытия. Покрытие наносят методом лазерной наплавки. Лазерную головку перемещают со скоростью линейной интерполяции V не более 0,05 м/с. Мощность лазерного излучения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002545878
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.3837

Способ модификации элемента статора энергетической турбины

Изобретение относится к способу получения покрытия на поверхности элемента статора энергетических турбин. Способ включает нанесение покрытия методом плазменного напыления. Порошок покрытия напыляют под углом 55-70 градусов по отношению к поверхности напыления. Скорость перемещения горелки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002545879
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.3839

Способ нанесения многослойного теплозащитного покрытия

Изобретение относится к области энергомашиностроения, в частности к материалам для парогазовых установок на базе газотурбинных установок большой мощности и может быть использовано для защиты лопаток и других деталей газотурбинного двигателя от воздействия высоких температур, эрозионного износа...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002545881
Дата охранного документа: 10.04.2015
Показаны записи 1-10 из 38.
10.04.2013
№216.012.335c

Способ нанесения покрытия

Изобретение относится к области химии. На внутреннюю поверхность корпуса аппарата установок очистки природного газа от кислых компонентов, выполненного из стали, в местах длительного контакта с жидкой фазой насыщенного раствора абсорбента наносят покрытие. Покрытие наносят высокоскоростным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478691
Дата охранного документа: 10.04.2013
20.10.2014
№216.012.fe5e

Состав уплотнительного покрытия для модификации элемента статора турбины

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности для получения уплотнительного покрытия методом газотермического напыления. Может использоваться при производстве паровых или газовых турбин для обеспечения стабильности зазоров в сопряженных элементах проточной части турбины....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530974
Дата охранного документа: 20.10.2014
20.10.2014
№216.012.fe5f

Покрытие для нанесения на приводные элементы запорной и регулирующей арматуры

Изобретение относится к машиностроению, в частности к покрытиям для восстановления и упрочнения запорной и регулирующей арматуры. Покрытие для нанесения на приводные элементы запорной и регулирующей арматуры представляет собой двухслойную систему, состоящую из подслоя и основного слоя. Подслой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530975
Дата охранного документа: 20.10.2014
20.10.2014
№216.012.fe62

Состав присадочного материала

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при ремонте деталей паровых турбин. Состав присадочного материала в виде порошка для восстановления жаропрочных сталей характеризуется тем, что он содержит следующие компоненты при их соотношении, мас.%: Cr - 8-15, Si -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530978
Дата охранного документа: 20.10.2014
10.11.2014
№216.013.04e0

Многослойное теплозащитное покрытие

Изобретение относится к многослойному теплозащитному покрытию на детали горячего тракта энергетических газотурбинных установок большой мощности. Многослойное теплозащитное покрытие включает основной металлический подслой, выполненный из сплава на основе никеля, верхний керамический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532646
Дата охранного документа: 10.11.2014
27.02.2015
№216.013.2d81

Способ получения защитного упрочняющего покрытия на деталях запорной арматуры

Изобретение относится к способу получения защитного упрочняющего покрытия на деталях запорной арматуры. Напыление производят высокоскоростным газопламенным методом со скоростью перемещения горелки относительно обрабатываемой поверхности 0,5÷1,0 м/с. Наносимый порошковый материал содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543117
Дата охранного документа: 27.02.2015
10.04.2015
№216.013.3835

Способ ремонтной наплавки лопаток энергетических установок

Изобретение относится к способу ремонта лопаток энергетических установок. Способ включает подготовку поверхности лопатки. Нанесение покрытия с применением лазерного излучения и одновременной подачей порошкообразного присадочного материала в ванну расплава. В процессе наплавки осуществляют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002545877
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.3836

Способ защиты лопаток паровых турбин от парокапельной эрозии

Изобретение относится к защите лопаток паровых турбин от парокапельной эрозии. Способ включает нанесение на лопатку защитного покрытия. Покрытие наносят методом лазерной наплавки. Лазерную головку перемещают со скоростью линейной интерполяции V не более 0,05 м/с. Мощность лазерного излучения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002545878
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.3837

Способ модификации элемента статора энергетической турбины

Изобретение относится к способу получения покрытия на поверхности элемента статора энергетических турбин. Способ включает нанесение покрытия методом плазменного напыления. Порошок покрытия напыляют под углом 55-70 градусов по отношению к поверхности напыления. Скорость перемещения горелки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002545879
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.3839

Способ нанесения многослойного теплозащитного покрытия

Изобретение относится к области энергомашиностроения, в частности к материалам для парогазовых установок на базе газотурбинных установок большой мощности и может быть использовано для защиты лопаток и других деталей газотурбинного двигателя от воздействия высоких температур, эрозионного износа...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002545881
Дата охранного документа: 10.04.2015
+ добавить свой РИД