Устройство лазерно-газотермического нанесения покрытий
Изобретение может быть использовано для нанесения упрочняющих покрытий на металлические и металлосодержащие поверхности. Устройство состоит из корпуса, электродов, сопла и дозатора, при этом электроды выполнены в форме сегментов гиперболических цилиндров, установлены с эксцентриситетом относительно своих осей на валах с возможностью вращения, связаны с рабочим органом импульсного дозатора порошкообразного материала, для чего на валу одного из электродов установлен контактный барабан, позволяющий замыкать цепь питания электромагнита для создания временного промежутка между подачей порошкового материала и возникновением разряда в межэлектродном пространстве. Устройство позволяет получить форму сечения плазменного сгустка и пятна нагрева, близкую к прямоугольной, и обеспечивает наличие окон прозрачности для свободного прохождения лазерного излучения через плазменный сгусток. 4 ил.
Изобретение относится к устройствам для нанесения покрытий на металлические или металлосодержащие поверхности, и может быть использовано в машиностроении для получения деталей с повышенными эксплуатационными характеристиками.
Известны устройства, предназначенные для получения деталей с повышенными эксплуатационными характеристиками (Кулик А.Я., Борисов Ю.С., Мнухин А.С., Никитин М.Д. Газотермическое напыление композиционных порошков. - Л.: Машиностроение, 1985. Нанесение покрытий плазмой /В.В. Кудинов, П.Ю. Пешков, В.Е. Белащенко и др. - М.: Наука, 1990). Конструкция существующих устройств не предусматривает их использования в составе установок лазерно-плазменного напыления покрытий. Известно устройство для нанесения покрытий плазменным напылением (Кудинов В.В., Бобров Г.В. Нанесение покрытий напылением. Теория, технология и оборудование. Учебник для вузов. М.: Металлургия, 1992, с.270-272). Это установка УН-115. Устройство состоит из корпуса, внутри которого расположены катодный узел и разрядная камера. С целью увеличения ресурса анод имеет вид диска, ось которого параллельна оси катодного узла, при этом край диска располагается перед соплом разрядной камеры. Анод приводится во вращение с помощью электродвигателя и охлаждается водой. Для лазерно-плазменного напыления покрытий такое устройство не применимо, поскольку имеет следующие недостатки: непрерывный режим работы не позволяет нормировать соотношение энерговкладов лазерного излучения и потока плазмы, а круглая форма сечения плазменного сгустка и пятна нагрева на поверхности подложки обуславливает значительное расстояние, проходимое лазерным излучением в плазменном сгустке. Последнее создает значительные потери его энергии и необходимость перекрытия зон обработки, что снижает производительность процесса напыления. В основу изобретения поставлена задача: разработать устройство, которое позволит получить форму сечения плазменного сгустка и пятна нагрева, близкую к прямоугольной, и обеспечить наличие окон прозрачности для свободного прохождения лазерного излучения через плазменный сгусток. В устройстве лазерно-газотермического нанесения покрытий, состоящем из корпуса, электродов, сопла и импульсного дозатора, согласно изобретению, электроды, выполненные в форме сегментов гиперболических цилиндров, установленные с эксцентриситетом относительно своих осей на валах с возможностью вращения, связаны с рабочим органом импульсного дозатора порошкообразного материала, для чего на валу одного из электродов установлен контактный барабан, позволяющий замыкать цепь питания электромагнита для создания временного промежутка между подачей порошкового материала и возникновением разряда в межэлектродном пространстве. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлено устройство в разрезе, на фиг.2 - сечение А-А фиг.1, на фиг.3 - сечение Б-Б фиг.1. Устройство содержит в себе корпус 1, выполненный из изолирующего материала, внутри которого расположены электроды 2, диффузно спаянные с изоляторами 3 из высоко температурной керамики на основе Аl2О3 или Si3N4 с добавками SiC - 5%, Mo и W - 1%. Электроды 2 расположены на валах 4 с эксцентриситетом и зафиксированы пружинами 5 и винтами 6. Подвод электроэнергии происходит через токосъемники 7. Электроды 2 имеют форму гиперболических цилиндров. В корпус электродного блока устанавливается сопло 8. Электродный блок закрывается крышкой 9, снабженной уплотняющей прокладкой 10 и стяжными винтами 11. В верхней части электродного блока винтами 12 закреплен корпус дозатора 13, в котором выполнены бункер 14, газовод 15, выходные отверстия дозатора 16 и рабочая камера 17. В рабочей камере расположен рабочий орган дозатора, представляющий собой набор поршней 18, размещенных на штоке 19, положение которого определяется электромагнитом 20 и возвратной пружиной 21. Натяг пружины устанавливается регулировочным винтом 22. Сверху корпус дозатора закрывается крышкой 23 с герметизирующей прокладкой 24, которые зафиксированы винтами 25. Электроды 2 приводятся во вращение электродвигателем 26 через редуктор 27. На валу одного из электродов расположен контактный барабан 28 с электродами 30. Контактный барабан 28 установлен с возможностью замыкания цепи питания электромагнита 20 для создания временного промежутка между подачей порошкового материала и возникновением разряда в межэлектродном пространстве. Управление дозатором происходит через барабан 28 и токосъемники 29, причем смещение контактов барабана 28 относительно одного из электродов 2 позволяет замыкать барабаном 28 цепь питания электромагнита 20, определяя временной промежуток![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/964.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/964.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/964.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/964.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/964.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/948.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/948.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/948.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/948.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/948.gif)
Формула изобретения
Устройство лазерно-газотермического нанесения покрытий, состоящее из корпуса, электродов, сопла и импульсного дозатора, отличающееся тем, что электроды выполнены в форме сегментов гиперболических цилиндров, установлены с эксцентриситетом относительно своих осей на валах с возможностью вращения, связаны с рабочим органом импульсного дозатора порошкообразного материала, для чего на валу одного из электродов установлен контактный барабан, позволяющий замыкать цепь питания электромагнита для создания временного промежутка между подачей порошкового материала и возникновением разряда в межэлектродном пространстве.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4