РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОТОКА ЧАСТИЦ ПРИ ПЛАЗМЕННОМ НАПЫЛЕНИИ СМЕСИ САМОФЛЮСУЮЩЕГОСЯ ПОРОШКА И КЕРАМИКИ


https://doi.org/10.21122/2227-1031-2018-17-3-177-182

Полный текст:


Аннотация

Плазменное напыление является одним из эффективных методов, позволяющих как восстанавливать изношенные поверхности деталей, так и создавать износостойкие покрытия на новых деталях с целью увеличения срока их службы. Свойства создаваемых покрытий зависят от ряда параметров, таких как температура плазмы, химический и фракционный составы напыляемой смеси, расстояние от плазмотрона до поверхности и др. Математическое моделирование процесса позволяет значительно снизить стоимость отработки технологических режимов и широко используется в настоящее время для расчета технологических параметров. В настоящей работе была поставлена цель проведения математического моделирования для определения влияния содержания вводимой керамики на изменение температуры потока частиц, а также нахождения режима, при котором частицы высокотемпературной керамики будут в жидком состоянии при осаждении на поверхность изделия. Сформулирована математическая модель нагрева частиц в плазме и составлена система уравнений, которая решалась численно в пакете MathCad стандартной процедурой с использованием функции Rkadapt. Расчеты проводились для объемной концентрации керамики Al2O3 в смеси от 5 до 50 % и для температуры плазмы на выходе из плазмотрона в интервале от 6000 до 10000 К. Вычисления показали, что концентрация керамики не влияет значительно на температуру смеси. Температура частиц в большей мере зависит от температуры плазмы. Определено, что для всего диапазона расчетных величин температура самофлюсующегося порошка при контакте с подложкой превышает температуру плавления. Фракционный размер частиц оказывает сильное влияние на температуру частиц в момент соприкосновения с подложкой. Определены зависимости температуры керамической фазы от размера частиц при различных концентрациях и температуре плазмы. Анализ микроструктур покрытий показал хорошую корреляцию с результатами расчета.


Об авторах

А. С. Калиниченко
Белорусский национальный технический университет
Беларусь

Доктор технических наук, профессор

Адрес для переписки: Калиниченко Александр Сергеевич – Белорусский национальный технический университет, просп. Независимости, 65, 220013, г. Минск. Тел.: +375 17 296-66-86    akalinichenko@bntu.by



Ю. К. Кривошеев
Белорусский национальный технический университет
Беларусь
Кандидат физико-математических наук


В. В. Мешкова
Белорусский национальный технический университет
Беларусь
Инженер


О. Г. Девойно
Белорусский национальный технический университет
Беларусь
Доктор технических наук, профессор


Список литературы

1. Nejat Y. S. Improvement of Wear Resistance of Wire Drawing Rolls with Cr–Ni–B–Si+WC Thermal Spraying Powders / Y. S. Nejat, Y. Muharrem // Surface & Coatings Technology. 2008. Vol. 202, No 13. P. 3136–3141.

2. Калиниченко, А. С. Влияние содержания оксидной керамики на структуру и свойства никельхромовых плазменных покрытий / А. С. Калиниченко, О. Г. Девойно, В. В. Мешкова // Современные методы и технологии создания и обработки материалов: сб. науч. тр.: в 3 кн. / редкол. С. А. Астапчик (гл. ред.) [и др.]. Минск: ФТИ НАН Беларуси, 2015. Кн. 2: Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки. С. 171–174.

3. Arc Plasma Torch Modeling / J. P. Trelles [et al.] // Modeling. Journal of Thermal Spray Technology. 2009. Vol. 18, Nо 5–6. P. 728–752. https://doi.org/10.1007/s11666-009-9342-14.

4. Mathematical Modeling and Numerical Simulation of Splat Cooling in Plasma Spray Coatings / H. Fukanuma [et al.] // Journal of Thermal Spray Technology. 2009. Vol. 18, No 5–6. P. 965–974. https://doi.org/10.1007/ s11666-009-9366-6.

5. Berce, A. Simulation of Thermal Spraying in IPS Virtual Paint. Master’s Thesis. Chalmers Reproservice [Electronic Resource] / А. Berce. Sweden, Goteborg, 2011. Mode of access: http://publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/152889.pdf. Date of Access: 06.09.2017.

6. Sadovoy, A. Modeling and Offline Simulation of Thermal Spray Coating Process for Gas Turbine Applications [Electronic Resource] / А. Sadovoy. Darmstadt, 2014. Mode of access: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/4042/1/Modeling%20and%20offline%20simulation%20of%20thermal%20spray%20coating%20process%20for%20gas%20turbine%20applications%20-%201400617d%20final.pdf. Date of Access: 06.09.2017.

7. Моделирование процесса плазменного напыления покрытий на детали транспортных машин в режиме модуляции мощности дуги плазмотрона / А. М. Кадырметов [и др.] // Научный журнал КубГАУ. 2012. Т. 84, № 10. С. 1–10.

8. Mostaghimi, J. Understanding Plasma Spray Coating: a Modeling Approach [Electronic Resource] / J. Mostaghimi // 18th International Symposium on Plasma Chemistry. Kyoto, Japan, August 26–31, 2007. Japan: Kyoto, 2007. Mode of Аccess: https://plas.ep2.rub.de/ispcdocs/ispc18/ispc18/content/slide00237.pdf. Date of Access: 06.09.2017.

9. Иванов, Е. М. Инженерный расчет теплофизических процессов при плазменном напылении / Е. М. Иванов. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1983. 138 с.

10. Бороненко, М. П. Модель движения и нагрева в плазменной струе / М. П. Бороненко, И. П. Гуляев, А. Е. Серегин // Вестник Югорского гос. ун-та. 2012. Т. 25, вып. 2. С. 7–15.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Калиниченко А.С., Кривошеев Ю.К., Мешкова В.В., Девойно О.Г. РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОТОКА ЧАСТИЦ ПРИ ПЛАЗМЕННОМ НАПЫЛЕНИИ СМЕСИ САМОФЛЮСУЮЩЕГОСЯ ПОРОШКА И КЕРАМИКИ. НАУКА и ТЕХНИКА. 2018;17(3):177-182. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2018-17-3-177-182

For citation: Kalinichenko A.S., Krivosheyev Y.K., Meshkova V.V., Devoino O.G. CALCULATION OF PARTICLES FLOW TEMPERATURE DURING PLASMA SPRAYING OF MIXTURE CONSISTING OF SELF-FLUXING POWDER AND CERAMICS. Science & Technique. 2018;17(3):177-182. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2018-17-3-177-182

Просмотров: 261

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2227-1031 (Print)
ISSN 2414-0392 (Online)