установка для плазменного напыления

Формула изобретения

Установка для плазменного напыления, содержащая теплозвукоизоляционную камеру, отличающаяся тем, что камера состоит из корпуса и крышки, при этом в корпусе выполнены вытяжной трубопровод и транспортирующий рукав, внутри которого закреплена электрическая спираль, а в верхней части крышки соосно с вытяжным трубопроводом неподвижно закреплен стакан с резьбой и гайкой для размещения в ней плазмотрона, причем корпус и крышка соединены между собой дисковыми уплотнителями.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике нанесения газотермических покрытий распылением на изделие.

Известна установка для нанесения газотермических покрытий, содержащая теплозвукоизоляционную камеру, в которой смонтированы приводная от привода бабка и задняя бабка, смонтированная на направляющей балке, снабженной столом для установки на нем плоских изделий. С наружной стороны задней стенки камеры смонтирована направляющая, на которой установлена приводная каретка с возможностью перемещения оси центров, на которой на штанге в направляющих установлен пистолет, имеющий возможность перемещения перпендикулярно оси. Задний конец штанги кинематически связан с приводом, который обеспечивает постоянную скорость перемещения штанги, следовательно, и пистолета перпендикулярно оси центров. Штанга проходит внутрь камеры сквозь щель, выполненную в задней стенке параллельно оси центров по всей длине хода каретки. Щель снабжена системой дисков, изолирующих камеру, но не препятствующих прохождению штанги через щель в процессе ее работы. Передний конец штанги кинематически связан с силовым цилиндром, обеспечивающим отвод пистолета из рабочего вертикального положения в нерабочее наклонное положение. Включение привода и силового цилиндра блокируется.

Недостатком известной установки являются сложность конструкции и низкая адгезионная прочность плазменных покрытий при напылении деталей, имеющих форму тел вращения ввиду отсутствия вытяжки, невозможности защиты плазменной струи и напыляемой поверхности от воздействия кислорода воздуха, а также формирования в покрытии значительных остаточных напряжений. Основной причиной формирования остаточных напряжений является разность температур поверхности детали и напыляемых частиц.

Напыляемые частицы при движении в струе плазмы окисляются. Пленка окислов препятствует протеканию диффузионных процессов между подложкой и расплавленной частицей и, как следствие, образованию прочной адгезионной связи. Кроме того, кислород, присутствующий на поверхности детали, способствует образованию на границе раздела хрупких окислов напыляемого материала, снижающих адгезионную прочность плазменного покрытия.

При выходе напыленного слоя из зоны действия плазменной струи при вращении детали на его поверхности адсорбируется кислород воздуха. По этой причине последующий слой наносится на поверхность, уже покрытую оксидной пленкой. Это способствует значительному снижению адгезионных и когезионных свойств плазменных покрытий.

Изобретение направлено на увеличение адгезионной прочности плазменных покрытий.

Это достигается тем, что камера состоит из корпуса и крышки, при этом в корпусе выполнен вытяжной трубопровод и транспортирующий рукав, внутри которого закреплена электрическая спираль, а в верхней части крышки соосно вытяжному трубопроводу неподвижно закреплен стакан с резьбой и гайкой для размещения в ней плазмотрона, причем корпус и крышка соединены между собой дисковыми уплотнениями.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемая установка отличается от известной тем, что ее конструкция обеспечивает плазменное напыление порошковых материалов на деталь, подогреваемую инертным газом, нагретым до определенной температуры, снижение доступа кислорода воздуха в зону напыления и плазменную струю, вытяжку газов и, как следствие, увеличение адгезионной прочности плазменных покрытий.

На фиг. 1 изображена предлагаемая установка, вид сбоку; на фиг. 2 - корпус и крышка в изометрии; на фиг. 3 - прямоугольная вставка с отверстием; на фиг. 4 - сегмент; на фиг. 5 - неподвижные фиксаторы.

Основой установки для плазменного напыления является теплозвукоизоляционная камера, состоящая из корпуса 1 и крышки 2 (фиг. 1). В корпусе перпендикулярно напыляемой детали выполнены вытяжной трубопровод 3 и транспортирующий рукав 4, внутри которого закреплена электрическая спираль 5. В верхней части крышки соосно вытяжному трубопроводу неподвижно закреплен стакан 6 с резьбой и гайкой 7. Корпус и крышка соединены между собой дисковыми уплотнениями, которые содержат прямоугольную вставку 8 с отверстием, в которую помещены подвижные сегменты 9, зафиксированные в корпусе от осевых перемещений неподвижными фиксаторами 10.

При напылении плазменного покрытия на поверхность детали, имеющую форму тела вращения, например, коренную шейку коленчатого вала 13, последний устанавливают в патрон вращателя. На шатунные шейки, соседние напыляемой коренной, надевают прямоугольные вставки 8 выточками напружу. После этого коленчатый вал устанавливают в патрон вращателя. В выточки вставок 8 устанавливаются подвижные сегменты 9 так, чтобы они охватывали шатунные шейки. Далее вставки 8 с подвижными сегментами 9 помещают в пазы корпуса и фиксируют от осевых перемещений неподвижными фиксаторами 10. Сверху на дисковое уплотнение надевают крышку с пазами, аналогичными пазам корпуса. Крышка на корпусе фиксируется замками 11. Дистанция напыления регулируется гайкой 7, в которой крепится плазмотрон 12.

При напылении деталей с измененным радиусом кривошипа используют сегменты с соответствующим радиусом R (фиг. 4).

Размонтирование камеры осуществляется в обратной последовательности.

Установка работает следующим образом.

После монтирования с деталью 13 включаются вращатель детали, втяжка азов через трубопровод 3, подача инертного газа на деталь через транспортирующий рукав 4, питание электрической спирали 5, подача транспортирующего и плазмообразующего газов через плазмотрон в камеру. При этом кислород воздуха вытесняется из камеры и поверхности напыляемой детали. Напыляемая поверхность подогревается. Сегменты 9, приводимые в движение шатунными шейками 14, вращаются между вставкой 8 и неподвижными фиксаторами 10, обеспечивая изолирование зоны напыления от воздуха. Через 10-15 с после включения вращателя зажигается плазменная дуга, включается подача напыляемого материала и осуществляется напыление покрытия. При напылении покрытия на подогретую и свободную от кислорода поверхность детали уменьшается образование напряжений в покрытии и окислов на границе раздела.

Напыленный слой покрытия, выходя из зоны действия плазменной струи при вращении детали, обдувается инертным газом, нагретым до определенной температуры электрической спиралью. Это предотвращает значительное остывание покрытия, формирование на нем окисной пленки и, как следствие, формирование в покрытии остаточных напряжений и снижение адгезионной и когезионной прочности.

Толщину напыляемого слоя контролируют по времени напыления. После напыления необходимой толщины выключаются подача порошка и электропитание плазмотрона, подача транспортирующего и плазмообразующего газов, электропитание спирали 5 и подача инертного газа в транспортирующий рукав. После этого прекращается откачка газов через трубопровод 3 и выключается вращатель детали.

Применение предлагаемой установки позволяет уменьшить образование остаточных напряжений вследствие подогрева детали газом, нагретым до определенной температуры. Данная установка снижает доступ кислорода воздуха к плазменной струе и поверхности, на которую напыляется покрытие. Все это в целом увеличивает адгезионную прочность плазменных покрытий.