Применение пульсирующей распыляющей струи при электродуговой металлизации
Представлены результаты исследования применения пульсирующей распыляющей струи воздуха при электродуговой металлизации. Для обеспечения пульсирующего режима разработано соответствующее устройство, позволяющее управлять истечением струи с частотой в пределах 0…130 Гц. Приведены осциллограммы изменен...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Datum: | 2014 |
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2014
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102162 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Применение пульсирующей распыляющей струи при электродуговой металлизации / В.А. Роянов, В.И Бобиков. // Автоматическая сварка. — 2014. — № 6-7 (733). — С. 128-131. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-102162 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Роянов, В.А. Бобиков, В.И. 2016-06-10T19:15:07Z 2016-06-10T19:15:07Z 2014 Применение пульсирующей распыляющей струи при электродуговой металлизации / В.А. Роянов, В.И Бобиков. // Автоматическая сварка. — 2014. — № 6-7 (733). — С. 128-131. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. 0005-111X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102162 621.791.037 Представлены результаты исследования применения пульсирующей распыляющей струи воздуха при электродуговой металлизации. Для обеспечения пульсирующего режима разработано соответствующее устройство, позволяющее управлять истечением струи с частотой в пределах 0…130 Гц. Приведены осциллограммы изменения динамического напора. Показана зависимость свойств пульсирующей распыляющей струи воздуха от частоты перекрытия канала сопла металлизатора. Представлены микроструктуры покрытий. Показано влияние частоты пульсаций на химический состав напыленных покрытий проволокой ПП-ММ-2. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Материалы для механизированных способов сварки Применение пульсирующей распыляющей струи при электродуговой металлизации Application of pulsed spraying jet in electric-arc metallizing Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Применение пульсирующей распыляющей струи при электродуговой металлизации |
| spellingShingle |
Применение пульсирующей распыляющей струи при электродуговой металлизации Роянов, В.А. Бобиков, В.И. Материалы для механизированных способов сварки |
| title_short |
Применение пульсирующей распыляющей струи при электродуговой металлизации |
| title_full |
Применение пульсирующей распыляющей струи при электродуговой металлизации |
| title_fullStr |
Применение пульсирующей распыляющей струи при электродуговой металлизации |
| title_full_unstemmed |
Применение пульсирующей распыляющей струи при электродуговой металлизации |
| title_sort |
применение пульсирующей распыляющей струи при электродуговой металлизации |
| author |
Роянов, В.А. Бобиков, В.И. |
| author_facet |
Роянов, В.А. Бобиков, В.И. |
| topic |
Материалы для механизированных способов сварки |
| topic_facet |
Материалы для механизированных способов сварки |
| publishDate |
2014 |
| language |
Russian |
| container_title |
Автоматическая сварка |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Application of pulsed spraying jet in electric-arc metallizing |
| description |
Представлены результаты исследования применения пульсирующей распыляющей струи воздуха при электродуговой металлизации. Для обеспечения пульсирующего режима разработано соответствующее устройство, позволяющее
управлять истечением струи с частотой в пределах 0…130 Гц. Приведены осциллограммы изменения динамического
напора. Показана зависимость свойств пульсирующей распыляющей струи воздуха от частоты перекрытия канала сопла
металлизатора. Представлены микроструктуры покрытий. Показано влияние частоты пульсаций на химический состав
напыленных покрытий проволокой ПП-ММ-2.
|
| issn |
0005-111X |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102162 |
| citation_txt |
Применение пульсирующей распыляющей струи при электродуговой металлизации / В.А. Роянов, В.И Бобиков. // Автоматическая сварка. — 2014. — № 6-7 (733). — С. 128-131. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT roânovva primeneniepulʹsiruûŝeiraspylâûŝeistruipriélektrodugovoimetallizacii AT bobikovvi primeneniepulʹsiruûŝeiraspylâûŝeistruipriélektrodugovoimetallizacii AT roânovva applicationofpulsedsprayingjetinelectricarcmetallizing AT bobikovvi applicationofpulsedsprayingjetinelectricarcmetallizing |
| first_indexed |
2025-11-24T16:02:12Z |
| last_indexed |
2025-11-24T16:02:12Z |
| _version_ |
1850850417974444032 |
| fulltext |
128 6-7/2014
Конференция «Сварочные материалы»
УДК 621.791.037
применение пУльсирУЮщей распылЯЮщей стрУи
при элеКтрОДУГОвОй металлиЗации
В. А. РОЯНОВ1, В. И. БОБИКОВ2
1приазов. гос. техн. ун-т. 87500, Донецкая обл., г. мариуполь, ул. Университетская, 7. E-mail: royanov@pstu.ed
2паО «азовобщемаш». 87535, Донецкая обл., г. мариуполь, машиностроителей, 1. E-mail: voffka-008@mail.ru
представлены результаты исследования применения пульсирующей распыляющей струи воздуха при электродуго-
вой металлизации. Для обеспечения пульсирующего режима разработано соответствующее устройство, позволяющее
управлять истечением струи с частотой в пределах 0…130 Гц. приведены осциллограммы изменения динамического
напора. показана зависимость свойств пульсирующей распыляющей струи воздуха от частоты перекрытия канала сопла
металлизатора. представлены микроструктуры покрытий. показано влияние частоты пульсаций на химический состав
напыленных покрытий проволокой пп-мм-2. библиогр. 15, рис. 6.
К л ю ч е в ы е с л о в а : электродуговая металлизация, пульсирующий режим, распыляющая струя воздуха, канал сопла
металлизатора, микроструктура покрытий, истечение, стационарный разрыв, динамический напор струи
электродуговая металлизация (эДм) является одним
из способов нанесения газотермических покрытий
(Гтп) и отмечается высокой производительностью,
достаточно экономичным и простым в осуществле-
нии процессом напыления покрытий. Как известно, в
процессе напыления жидкий металл расплавленных
торцов электродов направляется распыляющей струей
воздуха на изделие [1, 2]. Качество полученных покры-
тий зависит от количества кислорода, растворенного в
металле частиц. Данные, приведенные в работах [3–8],
показывают, что в процессе напыления происходит ин-
тенсивное химическое взаимодействие распыляющей
струи воздуха с распыляемым материалом, которое
приводит к значительному выгоранию легирующих
элементов. интенсивность окисления увеличивает-
ся с ростом параметров, таких как давление сжатого
воздуха, расстояние от сопла аппарата до напыляемой
детали, что оказывает отрицательное влияние на меха-
нические свойства покрытий. степень окислительной
реакции зависит от жаростойкости распыляемого ма-
териала, дисперсности частиц, сродства компонентов к
кислороду. Количественная оценка степени окисления
компонентов распыляемого электродного материала
дана в работах [5–7].
с целью снижения окислительного воздействия
распыляющей струи на жидкий металл торцов пла-
вящихся электродов предлагается использовать
пульсирующую распыляющую струю воздуха. Для
решения поставленной задачи необходимо было
разработать соответствующее устройство.
в ранее приведенных работах [9–12] отмеча-
лись примеры совершенствования конструкции
электродугового металлизатора путем примене-
ния вставок и устройств для обеспечения пуль-
саций распыляющей струи воздуха, однако они
оказались не приемлемы в силу своей сложной
конструкции и инерционности в работе.
на кафедре оборудования и технология сва-
рочного производства пГтУ (приазовского го-
сударственного технического университета, г.
мариуполь) разработан метод электродуговой
металлизации с применением пульсирующей
распыляющей струи воздуха. исследования про-
водили на стационарном электродуговом метал-
лизаторе эм-17 с устройством обеспечивающим
пульсирующий режим истечения распыляющей
струи.
Конструктивно пульсирующее устройство (в
дальнейшем пульсатор) представляет собой ци-
линдрический корпус с входным и выходным па-
трубком для подвода и вывода сжатого воздуха,
внутри которого установлен вал с отверстием и
возможностью вращения. Установлено устрой-
ство соосно с каналом сопла металлизатора пе-
ред распыляющим соплом. вследствие вращения
вала с отверстием происходит переидическое пе-
рекрытие подачи сжатого воздуха по каналу сопла
металлизатора к распыляющему соплу, в резуль-
тате чего обеспечивается пульсирующий режим
истечения. пульсатор позволил получить пульси-
рующий режим истечения распыляющей струи в
пределах 0…130 Гц. схема разработанной пуль-
сирующей распыляющей головки представлена на
рис. 1.
при разработке устройства исследовали эф-
фективность динамического напора струи и
форму импульсов в зависимости от проходного
сечения канала сопла металлизатора. эксперимен-
тальные замеры формы импульсов и динамиче-
ского напора в зависимости от частоты осущест-
вляли методом воздействия распыляющей струи
© в. а. роянов, в. и. бобиков, 2014
1296-7/2014
Материалы для механизированных способов сварки
на металлическую пластинку, на которой устанав-
ливали тензодатчик (рис. 2). сигналы с тензодат-
чика регистрировали с помощью осциллографа.
из приведенных осциллограмм видно, что рас-
пыляющая струя носит пульсирующий характер с
временными промежутками. Как показали иссле-
дования, применение различного проходного се-
чения канала сопла позволяет изменять и характер
нарастания самого импульса. так при использова-
нии круглого сечения импульс имеет плавновоз-
ростающюю форму (рис. 2, а, б). Общим свой-
ствам синусоподобной и прямоугольной форм
перекрытия (рис. 2, в, г) является наличие паузы
в распылении, необходимом для обра-
зования жидкого металла на торце элек-
тродов. в дальнейшем в работе прово-
дились исследования с прямоугольной
формой импульсов.
исследование зависимости характе-
ра пульсирующей распыляющей струи
воздуха от проходного канала сопла
проводили с помощью теневого метода.
Газоспектрограмма газовой струи без
пульсаций (рис. 3, а) характеризует не-
стационарное пространственно неодно-
родное газовое образование [13]. все об-
ласти струи находятся в колебательном
движении относительно геометрической оси соп-
ла, из которого она истекает. наблюдается бочко-
образная волновая структура начального и перехо-
дящего участков с пилообразным распределением
давления вдоль оси струи. У среза сопла возни-
кает течение разрежения в виде центрированной
волны.
распыляющая струя с пульсацией воздушного
потока (рис. 3, б, в, г) также представляет собой
неоднородное газовое образование, однако имею-
щее иной вид.
так при частоте пульсаций в 25 Гц (рис. 3, б)
газовая струя при выходе из сопла образует цен-
трированную конусообразную зону, ограничен-
ную волнами разряжения. при частотах 56 и 85
Гц (рис. 3, в, г) все области струи находятся в ко-
лебательном движении. наблюдается наличие
волн разрежения, которые сопровождаются удар-
ными волнами, бочкообразная волновая структура
начального и переходящего участков с пилообраз-
ным распределением давления вдоль оси струи.
между волнами присутствует участок стационар-
ного разрыва газовой струи. при частоте 85 Гц за-
метно увеличение количества участков стационар-
ного разрыва с перепадами давления.
свойства покрытий исследовали на образцах,
полученных электродуговой металлизацией при
различных частотах распыляющей струи воздуха.
рис. 1. схема головки для пульсирующего распыления: 1 — распыля-
ющее сопло; 2 — токоподводы; 3 — ролики; 4 — электродный мате-
риал; 5 — пульсатор; 6 — манометр давления; 7 — редуктор давления;
8 — электродвигатель
рис. 2. изменения динамического напора струи в зависимо-
сти от применяемого проходного сечения сопла с частотой
пульсаций 30 (а), 65 (б), 40 (в), 75 (г) Гц
рис. 3. Газоспектрограммы газовых струй без пульсации (а) и с частотой пульсаций 25 (б), 56 (в) и 85 (г) Гц
130 6-7/2014
Конференция «Сварочные материалы»
в качестве материала основы использовали сталь
09Г2с в виде пластин размером 75×35×5 мм. пе-
ред напылением образцы обезжиривали бензином
и подвергали пескоструйной обработке корундом
с последующей обдувкой сжатым воздухом (для
удаления пыли). напыление проводили с помо-
щью электродугового металлизатора эм-17 с раз-
работанным устройством на режимах: при дав-
лении Р = 0,55 мпа, силе тока I = 210…230 а,
напряжении U = 30…32 в, скорости подачи про-
волоки v = 4,8…5,4 м/мин. Для распыления ис-
пользовано сопло диаметром d = 7·10-3 м2. рас-
стояние до напыляемого образца 120 мм. питание
дуги осуществлялось от источника вДУ-506.
микроструктура покрытий, полученных при
различной частоте пульсирующей воздушно-рас-
пыляющей струи с использованием порошковой
проволоки пп-мм-2 [14] представлена на рис. 4.
микроструктуру, толщину и пористость по-
крытий исследовали на электронном оптическом
микроскопе Zeicce-200M. строение полученных
покрытий соответствует данным, приведенным в
работах [5, 7, 8, 15], где покрытие состоит из от-
дельных деформированных частиц, расположен-
ных слоями. между частицами и слоями наблю-
даются границы из оксидных пленок, имеется
пограничный слой между основой и покрытием.
без пульсаций структура покрытия неодно-
родна, с большим количеством частиц различной
формы (рис. 4, а). Отмечены частицы сфериче-
ской формы, не разбитые напором воздуха на бо-
лее мелкие. большинство частиц имеют вытяну-
тую, деформированную форму. Отмечено наличие
оксидных пленок. при использовании пульсиру-
ющей струи покрытия имеют более равномерную
микроструктуру. Количество частиц с различ-
ным размером уменьшается. при частоте пульса-
ций 43 Гц структура покрытий по всей толщине
равномерная, что свидетельствует о стабильно-
сти процесса. все частицы подвергаются значи-
тельной пластической деформации (см. рис. 4,
б). переходная зона имеет оксидные пленки, но в
меньшей степени по сравнению с структурой по-
крытия выполненного пульсации. средний размер
частиц находится в пределах 100…450 мкм.
при частоте 65 Гц отмечается увеличение ко-
личества частиц малых размеров на ряду с круп,-
рис. 4. микроструктура (×75) покрытий при различной частоте импульсов струи: без пульсаций (а), с частотой пульсаций 43
(б), 65 (в), 105 (г) Гц
рис. 5. влияние частоты импульсов на содержание C, Mn и si
в покрытии при напылении проволокой пп-мм-2
1316-7/2014
Материалы для механизированных способов сварки
ными (см. рис. 4, в). средний размер частиц коле-
блется в пределах 50…350 мкм. это объясняется
тем, что промежуток в следовании импульсов рас-
пыляющей струи имеет меньшую по времени ве-
личину по сравнению с частицами, полученными
при частоте в 43 Гц. скорость плавления элек-
тродов и образования жидкого металла на торце
имеет большее по продолжительности время, чем
временной промежуток в следовании распыляю-
щей струи воздуха при данной частоте, что уве-
личивает усилие сброса жидкого металла с торцев
электродов силой распыляющего потока. при ча-
стоте 105 Гц существенного изменения в размерах
частиц не отмечено. наличие промежутка в следо-
вании импульсов распыляющей струи имеет ма-
лое значение по сравнению с временем, необходи-
мым для формирования жидкого металла на торце
плавящихся электродов. сила воздействия рас-
пыляющего потока на жидкий металл становится
практически постоянной.
в ходе проведения исследований получены
переменные данные химического состава напы-
ленных покрытий на образцах с использованием
различных частот импульсов распыления (рис. 5).
Отличие в содержании химических элементов
объясняется различной степенью воздействия
окислительной среды на напыляемый материал.
иллюстрацией снижения окислительного воз-
действия на распыляемый материал являются ми-
кроструктуры частиц у которых произошло разру-
шение оксидных пленок на границах (рис. 6).
разработан опытный образец головки для на-
пыления в пульсирующем режиме, смонтиро-
ванная на токарном станке, для восстановления
посадочных мест деталей металлургического
оборудования в механическом цехе комбината
«азовсталь».
Выводы
1. разработано устройство, позволяющее полу-
чить пульсирующий режим распыления с импуль-
сами прямоугольной формы в диапазоне частот
0…132 Гц.
2. применение пульсирующего распыления
позволяет стабилизировать химический состав
покрытия.
3. при напылении проволокой пп-мм-2 опти-
мальная частота импульсов составляет 35…60 Гц.
1. Коробов Ю. С. Оценка сил, действующих на распыляе-
мый материал при электрометаллизации // автоматиче-
ская сварка. – 2004 – № 7. с. 23–27.
2. Роянов В. А. плавление электродов при дуговой металли-
зации // свароч. пр-во. – 1990 – № 2. – с. 35–37.
3. Исследование диспергирования разнородных проволоч-
ных материалов в процессе электродугового напыления /
Ю. с. борисов, н. в. вигилянская, и. а. Демьянов и др.
// автомат. сварка. – 2013 – № 2. с. 25–31.
4. Коробов Ю. С., Бороненков В. Н. Кинетика взаимодей-
ствия напыляемого металла с кислородом при электро-
дуговой металлизации // свароч. про-во. – 2003 – № 7.
– с. 30–36.
5. Хасуи А. Техника напыления: пер. с яп. – м.: машино-
строение, 1975. – 288 с.
6. Константинов В. М., Губанов А. С. влияние легирую-
щих элементов стальной проволоки на структуру и свой-
ства покрытий при электродуговом напылении // свароч.
пр-во. – 2007 – № 5. – с. 13–18.
7. Бороненков В. Н. , Коробов Ю. С. Основы дуговой метал-
лизации. Физико-химические закономерности. – екате-
ринбург: изд-во Урал. ун-та, 2012. – 268 с.
8. Катц Н. В. металлизация распылением. – м.: машино-
строение, 1966. – 248 с.
9. Тер-Даниэльян Б. И., Красниченко Л. В. новая распыли-
тельная головка электродугового металлизатора // сва-
роч. пр-во. – 1983 – № 12. с. 30–32.
10. Бурякин А. В. стационарный электродуговой металлиза-
тор эм-19 // там же. – 2000 – № 9. – с. 35–36.
11. А. с. 1787049 СССР, МКИ В 05 В 7/22. распыляющая
металлизационная головка / в. а. роянов, Г. а. моси-
енко, в. п. семенов, в. Я. лавренов. – №990322; За-
явл.22.11.89; Опубл. 07.01.93, бюл. № 1.
12. А. с. 1727923 СССР, МКИ В 05 В 7/22. Устройство для
электродуговой металлизации / Ю. с. борисов, а. Г.
ильенко, е. а. астахов, а. л. Гайдаренко. – № 1329835;
Заявл.26.06.89; Опубл. 23.04.92, бюл. № 15.
13. Гинзбург А. П. аэрогазодинамика. – м.: высш. шк.,
1968. – 230 с.
14. Роянов В. А., Цыганков С. А., Богословский А. С. по-
рошковая проволока для нанесения износостойких по-
крытий методом дуговой металлизации // сб. тр. цни-
ит-маШ, 1990. – с. 25–26.
15. Кудинов В. В., Бобров Г. В. нанесение покрытий напыле-
нием. теория технология и оборудование. Уч. для вузов.
– м.: металлургия, 1992. – 432 с.
поступила в редакцию 05.05.2014
рис. 6. микроструктура частиц, у которых произошло разрушение оксидной пленки на границе: а, в — частицы с основой;
б — между частицами
|