ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние скорости частиц и температуры газа на процесс формирования покрытия из "Научные основы технологии холодного газодинамического напыления(хгн) и свойства напыленных материалов " Ниже представлены рекомендации по расчету трубчатого нагревателя, представляющего собой систему трубок длиной Ьь (являющихся нагревательными элементами), соединенных электрически последовательно и пропускающих газ параллельно. Такая схема позволяет набрать необходимое омическое сопротивление нагревателя и существенно снизить его гидродинамическое сопротивление.. [c.134] Рассчитывался нагреватель на основании следующих условий и предположений. [c.135] Тнт Лех температура газа на входе и выходе нафевательного элемента. [c.135] Например, гидродинамическое сопротивление стандартного трубчатого нагревателя (X/, = 5 м, 4 = 8-10 м) при подогреве 0,03 кг/с воздуха при полном давлении 1,0 МПа по формуле (3.26) будет равно 0,13 МПа. [c.137] Подобным же образом можно рассчитать нагреватель любой производительности. На рис. 3.17 в качестве примера показаны области допустимых значений N1, и dk нагревателя газа, рассчитанного на подогрев 1,0 кг/с воздуха до температуры 200 °С. Случай 7 для длины нагревательных элементов /,/, = 1,0 м и случай 2 - для 1/, = 1,5 м. [c.139] На рис. 3.17 прямыми линиями 7 (Х = 1,0 м)и2 (Хл = 1,5 м) показаны зависимости N от ё при следующих значениях параметров и 220 В рй = 10 Ом-м О = 1,0 кг/с Ср = 1,05-10 Дж/кг град 5/, = 210 м йех 200 °С. Таким образом, для данных значений параметров соотношение между количеством нагревательных элементов и их внутренним диаметром определяется по графику 3.17 для X/, = 1,0 м соотношения между Ни и d , лежат на отрезке АВ, для X/, = 1,5 м на отрезке А В. [c.140] Созданная установка позволила провести цикл экспериментальных исследований по изучению особенностей нанесения покрытий методом ХГН в режиме двухфазная струя - движущаяся преграда. [c.140] Эффект перехода от эрозии к напылению наглядно демонстрируется приведенными на рис. 3.19 фотоснимками траекторий набегающих и отраженных от подложки частиц алюминия. [c.141] Характер взаимодействия одиночных частиц с поверхностью изучался также с использованием движущейся подложки, причем концентрация частиц в струе и скорость перемещения подложки подбирались таким образом, чтобы после взаимодействия на подложке можно было различать отдельные кратеры и закрепившиеся частицы. [c.142] Выявлено существование критической скорости соударения - у ь выше которой одиночные частицы закрепляются на подложке. Для частиц из различных материалов она имеет диапазон от Усг1 = 350. .. 400 м/с (свинец, олово) до 700. .. 800 м/с (алюминий, медь, железо, никель). [c.142] В совокупности это обеспечивает образование связей между частицей и преградой, что подтверждено экспериментально засвидетельствованным наличием металлической связи между частицами и подложкой. [c.143] Усг1 р 1 сг2 первые частицы, взаимодействуя с подложкой, очищают и активируют ее поверхность, после чего летящие следом частицы могут на ней закрепиться. [c.143] Ор = 600 м/с по истечении некоторого времени после остановки подложки (t/ = 25 с), когда вся поверхность покрывалась кратерами, на ней начинали закрепляться частицы алюминия. При этом частиц, закрепленных на естественной поверхности (не подвергшейся ударам большого числа частиц), не было, наблюдались лишь только кратеры. Из таких экспериментов была получена зависимость времени индукции (запаздывания) процесса закрепления от средней скорости частиц (рис. 3.20). [c.143] Очевидно, что критическая скорость сушественно зависит от исходного состояния (активности) поверхности подложки. Это подтверждается наблюдением процесса закрепления одиночных частиц при их скорости Vp 750 м/с на подложке, механически активированной полировкой за 1. .. 2 минуты перед экспериментом. Из этого следует, что в случае практического использования метода ХГН целесообразно непосредственно перед напылением проводить обработку напыляемой поверхности, что приведет к уменьшению необходимой для напьшения скорости частиц. Кроме этого, следует заметить, что процесс напыления лучше проводить при скорости частиц i ri i p v ri, так как в этом случае будут производиться дополнительная очистка и активация поверхности подложки частицами и соответственно улучшаться прочностные свойства напыленных слоев. [c.145] Таким образом, представленные выше результаты показали, что, используя сверхзвуковую струю холодного газа, имеющую температуру торможения 300 К, можно получить покрытия из большинства металлов. Поэтому проведены эксперименты, в которых для разгона частиц использовалась воздушная струя с подогревом для увеличения скорости ее истечения, а следовательно, и увеличения скорости частиц. Для нагрева газа использовался омический нагреватель, позволяющий изменять температуру газа стр п в пределах 300. .. 700К. Основная масса газа нагревалась до заданной темперагуры и смешивалась в форкамере с малым количеством холодного газа ( 1 %) от дозатора, несущего частицы. Предварительные эксперименты показали, что, используя нагрев воздуха, можно проводить напыления порошками многих металлов (алюминий, цинк, медь, железо, никель, ванадий, кобальт), которые в воздушной струе без нагрева не напылялись. Нагревая струю гелия, удалось получить покрытия из тугоплавких металлов (ниобий, молибден и вольфрам). [c.145] Таким образом, проведенные исследования показали, что при использовании сверхзвуковой (М = 2,0. .. 3,0) воздушной струи с небольшим подогревом (АТ 400 К) получены покрытия из большинства металлов и многих сплавов (А1, Си, N1, Zn, РЬ, 8п, V, Со, Ре, Т1, бронза, латунь и др.) на различных подложкх из металлов и диэлектриков (в частности, стекло, керамику и т. д.). Нагревая струю гелия и тем самым обеспечивая ир 1200 м/с, удалось получить покрытия из тугоплавких металлов (КЬ, Мо и У). При этом коэффициент напыления порошков может достигать 0,5. .. 0,8, что имеет чрезвычайно важное практическое значение при разработке конкретных технологических процессов. [c.147] Вернуться к основной статье