RU54592U1

RU54592U1 - INSTALLATION FOR PRODUCING MULTICOMPONENT DIFFUSION COATINGS IN A CIRCULATING GAS MEDIA

Info

Publication number: RU54592U1
Application number: RU2006104724/22U
Authority: RU
Inventors: Юрий Сергеевич Елисеев; Юрий Павлович Шкретов; Людмила Михайловна Викулина; Геннадий Сергеевич Гришин; Андрей Михайлович Терехин
Priority date: 2006-02-17
Filing date: 2006-02-17
Publication date: 2006-07-10

Abstract

Полезная модель относится к химико-термической обработке деталей в циркулирующей газовой среде, в частности к установкам для получения многокомпонентных диффузионных покрытий на металлах и сплавах в циркулирующей газовой среде, и может найти применение в авиадвигателестроении, машиностроении и в других отраслях народного хозяйства. Установка для получения многокомпонентных диффузионных покрытий металлов и сплавов в циркулирующей газовой среде содержит нагревательный элемент и муфель, по меньшей мере, один дополнительный муфель, съемный экранирующий кожух, раму с футерованной подставкой, раму с размещенным в ней раструбом, соединенным с вытяжной вентиляцией, и, по меньшей мере, два стенда, каждый из которых содержит футерованную подставку, закрепленную на основании, вентилятор с приводом, испаритель, расположенный в футерованной подставке, диффузор и закрепленные на футерованной подставке направляющие лопатки, откачную систему, емкости с насыщающими элементами и устройство для размещения насыщаемых деталях, при этом нагревательный элемент и муфели выполнены съемными. Полезная модель позволяет получить многокомпонентные равномерные и однородные по структуре и химическому составу покрытия, повысить производительность, упростить и улучшить санитарные условия для обслуживающего персонала. 5 з.п.ф., 2 илл.The utility model relates to chemical-thermal treatment of parts in a circulating gas medium, in particular, to installations for producing multicomponent diffusion coatings on metals and alloys in a circulating gas medium, and can be used in aircraft engine manufacturing, mechanical engineering, and other sectors of the national economy. An apparatus for producing multicomponent diffusion coatings of metals and alloys in a circulating gas medium comprises a heating element and a muffle, at least one additional muffle, a removable shielding casing, a frame with a lined stand, a frame with a socket placed therein connected to exhaust ventilation, and, at least two stands, each of which contains a lined stand fixed to the base, a fan with a drive, an evaporator located in the lined stand, a diffuser and fixed on a lined stand, guide vanes, a pumping system, containers with saturating elements and a device for accommodating saturated parts, while the heating element and muffles are removable. The utility model allows to obtain multicomponent coatings uniform and uniform in structure and chemical composition, increase productivity, simplify and improve sanitary conditions for maintenance personnel. 5 cpf, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к химико-термической обработке деталей в циркулирующей газовой среде, в частности к установкам для получения многокомпонентных диффузионных покрытий на металлах и сплавах в циркулирующей газовой среде, и может найти применение в авиадвигателестроении, машиностроении и в других отраслях народного хозяйства.The utility model relates to chemical-thermal treatment of parts in a circulating gas medium, in particular, to installations for producing multicomponent diffusion coatings on metals and alloys in a circulating gas medium, and can be used in aircraft engine manufacturing, mechanical engineering, and other sectors of the national economy.

Известна установка для получения многокомпонентных диффузионных покрытий в циркулирующей газовой среде, содержащая футерованную камеру с нагревателями, расположенный в ней муфель с крышкой, размещенные в муфеле вентилятор с приводом, устройство для насыщаемых деталей, емкости с различными насыщающими элементами и заслонами, размещенными над емкостями с возможностью их перекрытия (см. авторское свидетельство СССР №1759957, Кл. С 23 С 12/00, опубл. 07.09.1992).A known installation for producing multicomponent diffusion coatings in a circulating gas medium, containing a lined chamber with heaters, a muffle with a cover located in it, a fan with a drive located in the muffle, a device for saturable parts, containers with various saturating elements and shutters placed over containers with the possibility their overlap (see USSR author's certificate No. 1759957, Cl. C 23 C 12/00, published 07.09.1992).

Недостатком данной установки является сложность обеспечения плотного перекрытия (закрытия) емкостей заслонками с одним насыщающим элементом при проведении процесса диффузионного насыщения другим элементом. Неплотное перекрытие емкостей приводит к тому, что рабочий циркулирующий газ взаимодействует не только с насыщающим элементом, расположенным в открытой емкости, но и с насыщающим элементом, расположенным в неплотно закрытой емкости, т.е. фактически насыщение сначала одним, а затем другим элементом реализуется в установке нестабильно из-за чего покрытия получаются неравномерной толщины и отличаются по химическому составу от одной садки к другой. К недостаткам данной установки также можно отнести The disadvantage of this installation is the difficulty of providing a dense overlap (closure) of containers with shutters with one saturating element during the diffusion saturation process with another element. Leaky overlapping of the containers leads to the fact that the working circulating gas interacts not only with the saturating element located in the open container, but also with the saturating element located in the tightly closed container, i.e. in fact, saturation at first with one, and then with another element is unstable in the installation due to which the coatings are obtained with uneven thickness and differ in chemical composition from one cage to another. The disadvantages of this installation can also be attributed

неудобство и, соответственно, сложность при контроле на наличие дефектов муфеля и футерованной камеры, низкая производительность из-за значительного времени на охлаждение футерованной камеры и муфеля, и неудовлетворительные санитарные условия для обслуживающего персонала, в частности, при загрузке и выгрузке садки.inconvenience and, consequently, difficulty in checking for defects in the muffle and the lined chamber, low productivity due to the considerable time for cooling the lined chamber and the muffle, and poor sanitary conditions for maintenance personnel, in particular, when loading and unloading the cage.

Технический результат заявленного изобретения - получение многокомпонентных равномерных и однородных по структуре и химическому составу покрытий, повышение производительности, упрощение и улучшение санитарных условий для обслуживающего персонала.The technical result of the claimed invention is to obtain multicomponent coatings uniform and uniform in structure and chemical composition, increasing productivity, simplifying and improving sanitary conditions for maintenance personnel.

Указанный технический результат достигается тем, что установка для получения многокомпонентных диффузионных покрытий металлов и сплавов в циркулирующей газовой среде, содержащая нагревательный элемент и муфель, согласно полезной модели, содержит, по меньшей мере, один дополнительный муфель, съемный экранирующий кожух, раму с футерованной подставкой, раму с размещенным в ней раструбом, соединенным с вытяжной вентиляцией, и, по меньшей мере, два стенда, каждый из которых содержит футерованную подставку, закрепленную на основании, вентилятор с приводом, испаритель, расположенный в футерованной подставке, диффузор и закрепленные на футерованной подставке направляющие лопатки, откачную систему, емкости с насыщающими элементами и устройство для размещения насыщаемых деталях, при этом нагревательный элемент и муфели выполнены съемными.The specified technical result is achieved in that the installation for producing multicomponent diffusion coatings of metals and alloys in a circulating gas medium, containing a heating element and a muffle, according to a utility model, contains at least one additional muffle, a removable shielding casing, a frame with a lined stand, a frame with a socket in it connected to exhaust ventilation, and at least two stands, each of which contains a lined stand fixed to the base of the valve a torus with a drive, an evaporator located in a lined stand, a diffuser and guide vanes mounted on a lined stand, a pumping system, containers with saturating elements and a device for accommodating saturated parts, while the heating element and muffles are removable.

Откачные системы могут быть соединены между собой через, по меньшей мере, один клапан, что позволяет, одну из них использовать в качестве резервной.Pumping systems can be interconnected through at least one valve, which allows one of them to be used as a backup.

Откачная система содержит вакуумный насос, фильтр, клапаны и вентили, что позволяет достичь заданного значения вакуума в муфеле.The pumping system contains a vacuum pump, filter, valves and valves, which allows you to achieve a predetermined vacuum value in the muffle.

Нагрев испарителя можно осуществлять от автономного нагревателя и/или за счет тепла, аккумулированного футеровкой подставки при нагреве нагревательного элемента, что позволяет рационально нагревать испаритель до температуры, необходимой для испарения химических реактивов.The evaporator can be heated from an autonomous heater and / or due to the heat accumulated by the lining of the stand when the heating element is heated, which makes it possible to rationally heat the evaporator to the temperature necessary for the evaporation of chemicals.

Привод вентилятора может быть выполнен частотно-регулируемым, что позволяет изменять напор и скорость движения циркулирующей рабочей среды.The fan drive can be made variable frequency, which allows you to change the pressure and speed of the circulating fluid.

Для улучшения герметизации муфеля, муфель может иметь фланец, футерованная подставка, закрепленная на основании, может иметь фланец, и между фланцем футерованной подставкой и фланцем муфеля может быть установлено уплотнение.To improve the sealing of the muffle, the muffle may have a flange, the lined stand fixed to the base may have a flange, and a seal may be installed between the flange of the lined stand and the muffle flange.

На фиг.1 схематично изображена установка с двумя стендами, один из которых в полностью собранном виде;Figure 1 schematically shows an installation with two stands, one of which is fully assembled;

на фиг.2 - схема размещения печи, муфелей и защитного кожуха до и после проведения процесса нанесения диффузионных покрытий.figure 2 - layout of the furnace, muffles and protective casing before and after the process of applying diffusion coatings.

Установка для получения многокомпонентных диффузионных покрытий металлов и сплавов в циркулирующей газовой среде содержит съемный нагревательный элемент, представляющий собой электропечь 1, съемный муфель 2, один дополнительный съемный муфель 3, съемный экранирующий (защитный) кожух 4, раму 5 с футерованной подставкой 6, одну раму 7 с размещенным в ней раструбом 8, соединенным с вытяжной вентиляцией 9. Установка содержит два стенда, каждый из которых содержит, соответственно, футерованную подставку 10, 11 закрепленную на основании 12, 13, центробежный вентилятор 14, 15 с частотно-регулируемым (регуляторами частоты вращения) приводом 16, 17, испаритель 18, 19, расположенные, соответственно, в футерованных подставках 10, 11, диффузор 20, 21 и направляющие лопатки 22, 23, закрепленные, соответственно, на футерованной подставке 10, 11, причем диффузор 20, 21 и направляющие лопатки 22, 23 представляют собой The apparatus for producing multicomponent diffusion coatings of metals and alloys in a circulating gas medium contains a removable heating element, which is an electric furnace 1, a removable muffle 2, one additional removable muffle 3, a removable shielding (protective) casing 4, frame 5 with a lined stand 6, one frame 7 with a socket 8 placed in it and connected to exhaust ventilation 9. The installation contains two stands, each of which contains, respectively, a lined stand 10, 11 fixed to the base 12, 13, a centrob fan 14, 15 with frequency-controlled (speed controllers) drive 16, 17, evaporator 18, 19 located respectively in lined supports 10, 11, diffuser 20, 21 and guide vanes 22, 23, respectively fixed on the lined stand 10, 11, and the diffuser 20, 21 and the guide vanes 22, 23 are

устройство для направления потока рабочей среды на насыщаемые детали, откачную систему, содержащую вакуумный насос 24, 25, фильтр - конденсатор 26, 27 отработанной газовой среды, клапаны 28, 29, вентили 30, 31, датчики 32, 33 контроля вакуума, датчики 34, 35 контроля давления, при этом откачные системы сообщены между собой одним или двумя клапанами 36 «открыто-закрыто». Каждый стенд также содержит емкости 37, 38 с насыщающими элементами и устройство 39, 40 для размещения насыщаемых (обрабатываемых) деталей 41, 42, например, лопаток авиационного газотурбинного двигателя, и емкостей 37, 38. Каждый испаритель 18, 19 содержит автономный нагреватель 43, 44. Каждый муфель 2, 3, соответственно, имеет фланец 45, 46, каждая футерованная подставка 10,11, соответственно, имеет фланец 47,48, и между фланцем 47,48 футерованной подставки 10, 11 и фланцем 45, 46 муфеля 2, 3 установлено уплотнение 49, 50. Установка снабжена консольным поворотным краном 51.a device for directing the flow of the working medium to saturated parts, a pumping system containing a vacuum pump 24, 25, a filter - condenser 26, 27 of the exhaust gas medium, valves 28, 29, valves 30, 31, sensors 32, 33 for vacuum control, sensors 34, 35 pressure control, while the pumping systems are interconnected by one or two valves 36 "open-closed". Each stand also contains tanks 37, 38 with saturating elements and a device 39, 40 for accommodating saturable (processed) parts 41, 42, for example, blades of an aircraft gas turbine engine, and tanks 37, 38. Each evaporator 18, 19 contains an autonomous heater 43, 44. Each muffle 2, 3, respectively, has a flange 45, 46, each lined stand 10.11, respectively, has a flange 47.48, and between the flange 47.48 of the lined stand 10, 11 and the flange 45, 46 of the muffle 2, 3, a seal 49, 50 is installed. The installation is equipped with a jib crane 51.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

Исходное состояние. Электропечь 1 находится на раме 5 (см. фиг.2). На основаниях 12, 13 закреплены футерованные подставки 10, 11 с центробежными вентиляторами 14, 15 с частотно-регулируемыми приводами 16, 17 (см. фиг.1). К футерованным подставкам 10, 11 подведены откачные системы, объединенные клапаном 36 «открыто -закрыто», клапан 36 закрыт. Испарители 18, 19 расположены в футеровках подставок 10, 11. Один муфель, например, 2 (см. фиг.2) установлен на раме 7, в которой размещен раструб 8, другой муфель, например 3, расположен или на дополнительной раме, или на дополнительной подставке, т.е. в любом другом удобном для его перемещения месте. Экранирующий защитный кожух 4 расположен в удобном для его перемещения месте: либо на дополнительной раме, или на дополнительной подставке, или в данном случае - на дополнительной раме, на которой размещен, например, муфель 3 (см. фиг.2). Остальные элементы -диффузоры 20, 21, направляющие The initial state. The electric furnace 1 is located on the frame 5 (see figure 2). On the bases 12, 13 lined supports 10, 11 are fixed with centrifugal fans 14, 15 with variable-frequency drives 16, 17 (see figure 1). The lined supports 10, 11 have pumping systems connected by an open-closed valve 36, a valve 36 is closed. The evaporators 18, 19 are located in the lining of the supports 10, 11. One muffle, for example, 2 (see Fig. 2) is mounted on the frame 7, in which the bell 8 is placed, another muffle, for example 3, is located either on the additional frame, or on additional stand, i.e. in any other place convenient for moving it. The shielding protective casing 4 is located in a convenient place for its movement: either on an additional frame, or on an additional stand, or in this case, on an additional frame on which, for example, the muffle 3 is placed (see figure 2). The remaining elements are diffusers 20, 21, guides

лопатки 22, 23, устройства 39, 40 для размещения насыщаемых деталей - находятся на стеллажах. Насыщаемые детали 41, 42, емкости 37, 38 и насыщающие элементы, а также химические реактивы - источник рабочей газовой среды находятся в шкафах или на рабочих столах.blades 22, 23, devices 39, 40 for placing saturated parts - are on the shelves. Saturated parts 41, 42, containers 37, 38 and saturating elements, as well as chemical reagents - the source of the working gas medium are located in cabinets or on work desks.

При работе. На фиг.1 показан один из стендов в полностью собранном виде и готовом к работе. Порядок работы следующий. На футерованную подставку 10 устанавливают последовательно соединенные друг с другом направляющие лопатки 22, диффузор 20, устройство 39 с насыщаемыми деталями (лопатками) 41, емкости 37 с насыщающими элементами, например, хромом. В испаритель 18 засыпают химические реактивы - источник рабочей газовой среды. С помощью крана 51 снимают муфель 2 с рамы 7 краном 51 и устанавливают на подставку 10, герметизируют через водоохлаждаемое резиновое уплотнение 49. Включают откачную систему - вакуумный насос 24. В случае отказа вакуумного насоса 24, включают вакуумный насос 25 для чего открывают клапан 36. Датчиками 32 контроля вакуума контролируют значение вакуума в муфеле 2 и при достижении заданного значения ставят электропечь 1 на муфель и включают ее нагрев. При нагреве электропечи 1 до температуры 500-1000°С отключают откачную систему, включают нагреватель 43 испарителя 18, в случае, если температура внутри испарителя 18 (за счет аккумулированного футеровкой подставки 10 тепла) ниже заданной температуры для испарения химических реактивов, используемых в технологическом процессе. После испарения химических реактивов, при заданном давлении рабочей газовой среды, которое контролируется датчиком 34 давления, включают центробежный вентилятор 14. Циркуляция газового потока осуществляется путем движения газа от вентилятора 14 через направляющие лопатки 22 и канал между муфелем 2 и устройством 39 к насыщаемым (обрабатываемым) деталям 41, замыкаясь через диффузор 20 на вентилятор 14. Процесс осуществляется заданное время. Напор и скорость движения газового At work. Figure 1 shows one of the stands fully assembled and ready for use. The procedure is as follows. On the lined stand 10, guide vanes 22, a diffuser 20, a device 39 with saturable parts (blades) 41, containers 37 with saturating elements, for example, chromium, are connected in series with each other. Chemical reagents, the source of the working gas medium, are poured into the evaporator 18. Using a crane 51, the muffle 2 is removed from the frame 7 with a crane 51 and mounted on a stand 10, sealed through a water-cooled rubber seal 49. The exhaust system is turned on - the vacuum pump 24. In case of failure of the vacuum pump 24, the vacuum pump 25 is turned on, for which the valve 36 is opened. Sensors 32 control the vacuum monitor the value of the vacuum in the muffle 2 and when the set value is reached, put the electric furnace 1 on the muffle and turn on its heating. When the electric furnace 1 is heated to a temperature of 500-1000 ° C, the pumping system is turned off, the heater 43 of the evaporator 18 is turned on, if the temperature inside the evaporator 18 (due to the heat accumulated by the lining of the stand 10) is lower than the set temperature for the evaporation of chemicals used in the technological process . After evaporation of chemicals, at a given pressure of the working gas medium, which is monitored by the pressure sensor 34, the centrifugal fan 14 is turned on. The gas flow is circulated by moving gas from the fan 14 through the guide vanes 22 and the channel between the muffle 2 and the device 39 to the saturated (processed) parts 41, closing through the diffuser 20 to the fan 14. The process is carried out for a given time. Head and gas velocity

потока регулируется частотно-регулируемым приводом 16 вентилятора 14. Проводят выдержку деталей 41 в циркулирующей газовой среде. После завершения технологического процесса отключают нагрев электропечи 1. Электропечь 1 снимают краном 51 и устанавливают на раму 5 с футерованной подставкой 6 (см. фиг.2) для сохранения тепла перед проведением технологического процесса на другом стенде. Переносят экранирующий кожух 4 с дополнительной рамы и надевают его на горячий муфель 2. Экранирующий кожух 4 защищает обслуживающий персонал от теплового излучения. После охлаждения муфеля 2 до температуры, например, 150-100°С, снимают экранирующий кожух 4, затем муфель 2, предварительно выключив вентилятор 14, откачав муфель 2 и отключив откачную систему, выгружают насыщаемые детали 41, и элементы стенда очищают.the flow is regulated by a frequency-controlled drive 16 of the fan 14. Hold parts 41 in a circulating gas environment. After the completion of the process, the heating of the electric furnace 1 is turned off. The electric furnace 1 is removed by a crane 51 and installed on the frame 5 with a lined stand 6 (see figure 2) to save heat before carrying out the process on another stand. The shielding casing 4 is transferred from the additional frame and put it on the hot muffle 2. The shielding casing 4 protects the service personnel from thermal radiation. After cooling the muffle 2 to a temperature of, for example, 150-100 ° C, remove the shielding casing 4, then the muffle 2, after turning off the fan 14, pumping out the muffle 2 and turning off the pumping system, saturable parts 41 are unloaded and the stand elements are cleaned.

В данном случае, при работе первого стенда, второй стенд не работает. При работе первого стенда на втором стенде готовят устройство 40 к проведению другого технологического процесса, например, насыщением алюминием.In this case, during the operation of the first stand, the second stand does not work. When the first stand is operating on the second stand, the device 40 is prepared for another process, for example, saturation with aluminum.

Работу на втором стенде проводят аналогично, за исключением того, что емкости 38 заполняют другими насыщаемыми элементами, например, если на первом стенде используют хром, то на втором- алюминий.Work on the second stand is carried out similarly, except that the containers 38 are filled with other saturable elements, for example, if chromium is used on the first stand, then aluminum is used on the second.

Применение, по меньшей мере двух стендов, каждый из которых позволяет проводить последовательное диффузионное насыщение конкретным химическим элементом, обеспечивает возможность получения многокомпонентных равномерных и однородных покрытий по толщине, структуре и химическому составу, в то время, как насыщение двумя и более элементами в одном муфеле приводит к получению покрытий, которые от одного процесса к другому имеют нестабильный химический состав, что ухудшает свойства покрытий.The use of at least two stands, each of which allows sequential diffusion saturation with a specific chemical element, makes it possible to obtain multicomponent uniform and uniform coatings in thickness, structure and chemical composition, while saturation with two or more elements in one muffle leads to to obtain coatings that from one process to another have an unstable chemical composition, which degrades the properties of the coatings.

Выполнение нагревательного элемента и муфелей съемными позволяет повысить производительность, упростить контроль за The implementation of the heating element and muffles removable allows you to increase productivity, simplify monitoring

состоянием муфеля и футерованных подставок и их последующий ремонт, например, выявление негерметичности и ее устранение, состояние электронагревателей и их ремонт или замену.condition of the muffle and lined supports and their subsequent repair, for example, detection of leaks and their elimination, condition of electric heaters and their repair or replacement.

Claims

1. Installation for producing multicomponent diffusion coatings of metals and alloys in a circulating gas medium, containing a heating element and a muffle, characterized in that it contains at least one additional muffle, a removable shielding casing, a frame with a lined stand, a frame with it placed a bell connected to exhaust ventilation, and at least two stands, each of which contains a lined stand fixed to the base, a fan with a drive, an evaporator located in the lined stand, diffuser and guide vanes fixed on a lined stand, pumping system, containers with saturating elements and a device for accommodating saturated parts, while the heating element and muffles are removable.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the pumping systems are interconnected via at least one valve.

3. The installation according to claim 1, characterized in that the pumping system contains a vacuum pump, filter, valves and valves.

4. Installation according to claim 1, characterized in that the evaporator is heated from an autonomous heater and / or due to the heat accumulated by the lining of the stand when the heating element is heated.

5. Installation according to claim 1, characterized in that the fan drive is frequency-adjustable.

6. Installation according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the muffle has a flange, the lined stand mounted on the base has a flange, and a seal is installed between the lined stand and the muffle flange.