Язык: English version
ООО "НТЦ Плазер"

Установка для сверхзвукового электродугового напыления PLAZER15-SA

Назначение установки

Установка предназначена для нанесения износо- и коррозионностойких и специальных покрытий, восстановления изношенных деталей машин путем двухпроволочного электродугового распыления в сверхзвуковом потоке горячих продуктов сгорания углеводородного газа с воздухом электропроводящих материалов в виде проволоки (порошковой проволоки) диаметром 1,6-2,2 мм.

Установка обеспечивает реализацию сверхзвукового режима напыления покрытий без применения дорогих и дефицитных газов. В качестве рабочего газа используется сжатый воздух с небольшой добавкой горючего газа пропана или метан — 5%. Расход воздуха для сверхзвукового электродугового напыления (до 90-120 м3/час) обеспечивает серийный компрессор.

В процессе сверхвукового электродугового напыления с помощью данной установки ге­нерируется сверх­звуковой поток высокоэнтальпийных газов, диспергирующим расплавленный металл проволок и транспортирующим распылённый ме­талл к изделию. Установка обеспечивает схождение напыляемых проволок в одну точку, формирование сверх­звукового поток высокоэнтальпийных продуктов сгорания, диспергирующим расплавленный металл проволок и транспортирующим распылённый ме­талл к изделию (рис. 1). Электрическая дуга, горящая между двумя проволоками (боковой и центральной), расплавляет их. Сверхзвуковой поток горячих нейтральных газов на выходе из сопла формирует сверхзвуковую струю со скоростью более 1500 м / с при 2200 К, направленную в зону дуги, которая расплавляет проволоки, диспергирует расплав на мелкие капли и ускоряет до скорости порядка 200 — 500 м/сек и выше.

Рис. 1. Внешний вид сверхзвуковой струи в процессе двухпроволочного сверхзвукового электродугового напыления.

Преимуществом процесса, который реализуется с помощью данной установки, является уменьшение угла раскрытия двухфазного металлогазового потока, благодаря ламинаризации сверхзвукового течения. При этом резко уменьшается разброс скоростей и температур центральных и периферийных напыляемых частиц. Переход к сверхзвуковой скорости истечения высокотемпературной струи приводит к повышению эффективности разгона напыляемых частиц и снижению интенсивности нагрева. Увеличение скорости частиц напыляемого материала в момент встречи с основой в 3 — 4 раза и выше, по сравнению с традиционным дозвуковым электродуговым напылением, обеспечивает повышение их кинетической энергии в 9 — 16 раз, что приводит к качественному скачку всех служебных свойств напылённых покрытий.

В целом, процесс двухпроволочного сверхзвукового электродугового напыления покрытий, реализуемый с помощью данной установки, по сравнению с традиционным электродуговым напылением при дозвуковых режимах истечения высокотемпературной струи обеспечивает снижение окисления напыляемого материала и выгорание легирующих элементов, увеличение скорости частиц напыляемого материала до 200-500 м/сек, уменьшение угла раскрытия струи, увеличение коэффициента использования материала, уменьшение пористости покрытий и повышения его механических характеристик.

Комплектность установки

п/п

Наименование единиц установки

Количество,

шт. (комплект)

1.

Блок сверхзвукового электродугового металлизатора

1

2.

Система управления

1

3.

Блок газоподготовки

1

4.

Модуль контроля водяного охлаждения сверхзвукового электродугового металлизатора

1

5.

Специализированный источник электропитания

1

6.

Узел нагрева баллона пропан-бутана

1

7.

Кабели и соединительные шланги для газа и воды (кабель-шланговый пакет)

1

8.

Запасные части и инструменты

1

9.

Руководство по эксплуатации

1

Основные технические характеристики

№ п/п

Наименование параметра

Величина

1

Напряжение трехфазной питающей сети переменного тока с частотой 50 Гц, В

380 (-10... +5)

2

Рабочее напряжение на дуге, В

25 — 45

3

Рабочий ток дуги, А

100 — 300

4

Рабочее давление смеси, МПа

0,4 — 0,6

5

Давление воздуха, МПа

0,6-1,0

6

Расход воздуха, н. м. куб. /ч

90 — 120

7

Давление горючего газа (метана), МПа

0,6 — 0,8

8

Расход горючего газа (метана), н. м. куб. /ч.:

1,0 — 2,0

9

Давление охлаждающей воды, МПа

0,3

10

Расход охлаждающей воды, м. куб. /ч

0,6

11

Диаметр напыляемой проволоки, мм

1.6 — 2.2

12

Потребляемая электрическая мощность, кВт, не более

15

13

Габаритные размеры источника питания, мм

не более:

450x300x240

14

Габаритные размеры пульта управления, мм

не более:

600x600x1600

15

Габаритные размеры двухпроволочной системы подачи напыляемого материала, мм не более

720x670x270

16

Масса источника питания, кг не более

15

18

Масса пульта управления, кг не более

130

17

Масса двухпроволочной системы подачи напыляемого материала, кг

22

18

Длина кабель- шлангового пакета, м, не более

7

Общее описание установки сверхзвукового электродугового напыления PLAZER15-SA

Установка сверхзвукового электродугового напыления выполнена в блочно-модульном исполнении.

Система управления, источник электропитания, модуль контроля водяного охлаждения сверхзвукового электродугового металлизатора и блок газоподготовки должны быть смонтированы в напольном шкафу, двухпроволочная система подачи напыляемого материала монтируется на вспомогательном технологическом оборудовании (манипуляторе), в зависимости от типа напыляемой детали.

Общий вид и габаритные размеры установки сверхзвукового электродугового напыления.

Устройство и работа основных единиц установки сверхзвукового электродугового напыления.

Блок сверхзвукового электродугового металлизатора

Блок сверхзвукового электродугового металлизатора напыления объединяет двухпроволочную систему подачи напыляемого материала (далее — систему подачи) и головку электродуговую сверхзвуковую (далее — головка). Блок сверхзвукового электродугового металлизатора соединяется с системой (пультом) управления при помощи комплекта коммуникаций (кабель-шлангового пакета).

а

б

Чертеж внешнего вида и фото блока сверхзвукового электродугового металлизатора.

Корпус 2 блока сверхзвукового электродугового металлизатора обеспечивает крепление двух мотор-редукторов 1 к нижней части корпуса присоединена сверхзвуковая головка. Изолятор 3 служит для размещения присоединительных штуцеров шлангов подачи газовоздушной смеси, подвода и отвода охлаждающей воды и электрических кабелей к горелке. На кронштейне 5 должны быть расположены два механизма подачи проволоки 1 с четырьмя сменными роликами 8, две катушки 4 с напыляемой проволокой и механизмами подтормаживания 6 .

На кронштейне 5 расположены четыре присоединительных отверстия для крепления блока напыления к механизму перемещения. Катушки 4 устанавливаются на ось тормозного механизма и крепятся винтами 8. Напыляемая проволока должна заправляться в механизмы подачи проволоки 1 и далее подается в центральный и боковой мундштуки горелки до касания. Сменные подающие ролики 8 устанавливаются из комплекта запасных частей в зависимости от диаметра напыляемой проволоки. Для охлаждения двигателей подачи проволоки к ним подводится охлаждающий воздух.

Сверхзвуковая электродуговая головка является устройством, которое должно обеспечивать схождение двух напыляемых проволок в одну точку с обеспечением одновременного генерирования сверх­звукового потока высокоэнтальпийных продуктов сгорания, диспергирования расплавленного металла проволок и переноса капель распылённого ме­талла к изделию.

4

PICT3672

а

б

Сверхзвуковая электродуговая головка: а- внешний вид без кабель-шлангового пакета; б — внешний вид в момент зажигания дуги.

Сверхзвуковая электродуговая головка включатет следующие основные узлы, которые выполняют следующие функции:

— корпус должен выполнять функцию камеры сгорания;

— катодный узел, предназначен для обеспечения токоподвода и осевого направления центральной проволоки, формирования течения газовоздушной смеси в камере сгорания и креп­ления свечи, поджигающей газовоздушную смесь;

— боковой мундштук, предназначен для обеспечения токоподвода и направления движения боковой проволоки; накидная ганка;

— узел крепления, должен обеспечивать крепление катод­ного узла к корпусу.

Охлаждение корпуса камеры сгорания и катодного узла осуществляется водой, подаваемой из магистрали или блока автономного охлаждения.

При подаче высокого напряжения на свечу зажигания между её электродами возникает искра, поджигающая горючую смесь. Далее горение происходит в автоматическом режиме. Возбуждение и горение дуги, плавящей проволоки, происходит при включённом источнике питания и механизмов подачи проволок с образованием сверхзвукового высокотемпературного потока.

Система управления

Система управления предназначена для управления режимами работы установки.

Внешний вид шкафа системы управления.

Система управления также выполнена по блочно-модульной схеме.

В функции системы управления входят:

— управление работой приводов подачи боковой и центральной проволок

— управление подачей воздуха, воды и горючего газа на сверхзвуковую электродуговую горелку;

— поджиг электродуговой горелки;

— индикация состояний и параметров установки.

рис

Передняя панель системы управления:

1. индикатор включения клапана подачи газовой смеси на горелку;

2. индикатор подачи воды в систему охлаждения горелки;

3. индикатор подачи воздуха в воздушные линии;

4. индикатор наличия напряжения сети питания (~220 В);

5. автоматический выключатель сети, расположен на правой внутренней стенке пульта управления;

6. переключатель режимов работы («работа-наладка»);

7. мультиметр измерения скорости подачи проволоки бокового привода;

8. потенциометр регулирования скорости подачи проволоки бокового привода;

9. индикатор «Готовность» готовности линий подачи воды и воздуха для пуска установки;

10. мультиметр измерения скорости подачи проволоки центрального привода;

11. потенциометр регулирования скорости подачи проволоки центрального привода;

12. кнопка прямой подачи проволоки приводами в ручном режиме;

13. кнопка реверсной подачи проволоки приводами в ручном режиме;

14. переключатель режимов работы механизмов подачи проволоки :

— (положение 1) одновременная подача центральной и боковой проволок,

— (положение2) подача только боковой проволоки,

— (положение 3) подача только центральной проволоки,

15. кнопка «Пуск» включения установки в автоматическом режиме (положение «1» переключателя 14);

16. кнопка «Стоп» выключения установки в автоматическом режиме (положение «1» переключателя 14);

17. кнопка включения высокого напряжения для поджига газовоздушной смеси в электродуговой горелке;

18. кнопка (с фиксацией) включения клапана подачи газа в блоке газоподготовки;

19. кнопка (с фиксацией) включения клапана подачи воздуха в воздушные линии установки;

20. кнопка (с фиксацией) включения клапана подачи воды в систему охлаждения электродуговой горелки.

2.4.3. Блок газоподготовки.

Блок газоподготовки предназначен для подвода к установке горючего газа и сжатого воздуха, образования в нужной пропорции газовоздушной смеси и подачи ее к электродуговой горелке.

Блок газоподготовки смонтирован в шкафу пульта управления.

Блок газоподготовки

Передняя панель блока газоподготовки:

1. цифровой индикатор расхода воздуха

2. потенциометр для регулировки расхода воздуха

3. электронный ротаметр для регулировки расхода горючего газа

Модуль контроля водяного охлаждения сверхзвукового электродугового металлизатора выполняет следующие функции:

— включение подачи охлаждающей воды в систему охлаждения металлизатора;

— контроль протока охлаждающей воды через металлизатор;

-выключение подачи напряжения на проволоки при прекращении подачи охлаждающей воды в систему металлизатора или при уменьшении расхода воды ниже установленного уровня.

В состав модуля контроля водяного охлаждения входят следующие элементы:

1. электромагнитный клапан включения подачи воды;

2. электронное реле контроля протока жидкости;

3. фильтр очистки воды, поступающей в систему охлаждения электродугового металлизатора;

4. реле давления, обеспечивающее работу системы охлаждения в безопасном режиме;

5. манометр для визуального контроля давления поступающей на охлаждение воды.

Специализированный источник электропитания

Специализированный источник электропитания должен содержать силовой блок, реакторный блок, панель управления, дисплей с клавиатурой.

Источник электропитания преобразует переменное трехфазное напряжение питающей сети 380В в постоянное выходное напряжение от 0,3 до 50В.

Источник функционально состоит из низкочастотного трехфазного выпрямителя, сглаживающего фильтра, инвертора, трансформатора, выходного высокочастотного выпрямителя и LC фильтра.

Сетевое напряжение поступает на неуправляемый трехфазный выпрямитель, с выхода которого постоянное напряжение через сглаживающий LC-фильтр подается для питания инвертора. Напряжение с вторичной обмотки выпрямляется диодами выходного выпрямителя и через выходной LC-фильтр поступает на нагрузку.

Панель индикации специализированного источника электропитания расположена на лицевой части шкафа источника и должна включать в себя: плату индикации, графический жидкокристаллический дисплей и клавиатуру.

Панель управления специализированного источника электропитания обеспечивает установку, стабилизацию и контроль рабочего напряжения на дуге сверхзвуковой электродуговой головки.

2013-03-15_103929

Рис. 8. Панель управления специализированного источника электропитания.

Кабели и соединительные шланги для газа и воды (кабель-шланговый пакет)

Комплект кабелей и соединительных шлангов (кабель-шланговый пакет) обеспечивает подачу в блок сверхзвукового металлизатора электроэнергии, охлаждающей жидкости и газовой смеси.

Включает: рукав газо-воздушной смеси, рукава для подачи и слива воды, провод для питания свечи.

Длина кабель-шлангового пакета от пульта системы управления до блока сверхзвукового электродугового металлизатора — до 7 м.

Запасные части и инструменты

п/п

Наименование

Количество, шт

11

Сопло

2

22

Наконечник

6

33

Ролики

8

Руководство по эксплуатации

Руководство по эксплуатации (руководство по основным приемам работы и обслуживания установки) включает следующие пункты: описание работы установки, информацию о предназначении установки, порядок соблюдения мер безопасности, порядок монтажа и подготовки к работе, порядок контроля за работой, регулирования и наладки, поиска неисправностей, технического обслуживание, перечень запасных частей, инструментов и аксессуары. Также данное руководство включает приложения: схему подключения, схему соединения установки, пневмогидравлическую схему. Руководство по эксплуатации предоставляется на английском и русском языках..

Главная | Статьи | Презентации | Оборудование | Технологии | Видеоматериалы | Партнеры | Контакты

Плазер на русском | Карта сайта | Plazer in english