Применение искусственной турбулизации пограничного слоя воздушного потока в электродуговом напылении
Предложен принцип искусственной турбулизации пограничного слоя воздушной струи и его применение в формировании металовоздушного потока электродуговым напылением. Представлены конструкционные параметры распылителя и его практическое использование в исправлении электродуговой металлизацией изделий...
Gespeichert in:
| Datum: | 2005 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
2005
|
| Schriftenreihe: | Физическая инженерия поверхности |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/98764 |
| 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 искусственной турбулизации пограничного слоя воздушного потока в электродуговом напылении / В.В. Мороз // Физическая инженерия поверхности. — 2005. — Т. 3, № 3-4. — С. 208–210. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-98764 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-987642016-04-18T03:02:11Z Применение искусственной турбулизации пограничного слоя воздушного потока в электродуговом напылении Морозов, В.В. Предложен принцип искусственной турбулизации пограничного слоя воздушной струи и его применение в формировании металовоздушного потока электродуговым напылением. Представлены конструкционные параметры распылителя и его практическое использование в исправлении электродуговой металлизацией изделий различного эксплуатационного назначения. Запропоновано принцип штучної турбулізації приграничного шару повітряного струменя та його застосування для формування метало-повітряного потоку електродуговим напилюванням. Представлено конструкційні параметри розпилювача і його практичне використання у виправленні електродуговою металізацією виробів різного експлуатаційного призначення. The principle of boundary layer artificial turbolizaton of air-blast and its application in metal-air stream formation by electro-arc spraying is offered. The sprayer constructional parameters and its practical use in correction by electro-arc metallization of products of various operational purposes are submitted. 2005 Article Применение искусственной турбулизации пограничного слоя воздушного потока в электродуговом напылении / В.В. Мороз // Физическая инженерия поверхности. — 2005. — Т. 3, № 3-4. — С. 208–210. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 1999-8074 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/98764 61.793.724.042.002 ru Физическая инженерия поверхности Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Предложен принцип искусственной турбулизации пограничного слоя воздушной струи и его
применение в формировании металовоздушного потока электродуговым напылением.
Представлены конструкционные параметры распылителя и его практическое использование в
исправлении электродуговой металлизацией изделий различного эксплуатационного назначения. |
| format |
Article |
| author |
Морозов, В.В. |
| spellingShingle |
Морозов, В.В. Применение искусственной турбулизации пограничного слоя воздушного потока в электродуговом напылении Физическая инженерия поверхности |
| author_facet |
Морозов, В.В. |
| author_sort |
Морозов, В.В. |
| title |
Применение искусственной турбулизации пограничного слоя воздушного потока в электродуговом напылении |
| title_short |
Применение искусственной турбулизации пограничного слоя воздушного потока в электродуговом напылении |
| title_full |
Применение искусственной турбулизации пограничного слоя воздушного потока в электродуговом напылении |
| title_fullStr |
Применение искусственной турбулизации пограничного слоя воздушного потока в электродуговом напылении |
| title_full_unstemmed |
Применение искусственной турбулизации пограничного слоя воздушного потока в электродуговом напылении |
| title_sort |
применение искусственной турбулизации пограничного слоя воздушного потока в электродуговом напылении |
| publisher |
Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України |
| publishDate |
2005 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/98764 |
| citation_txt |
Применение искусственной турбулизации пограничного слоя воздушного потока в электродуговом напылении / В.В. Мороз // Физическая инженерия поверхности. — 2005. — Т. 3, № 3-4. — С. 208–210. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| series |
Физическая инженерия поверхности |
| work_keys_str_mv |
AT morozovvv primenenieiskusstvennojturbulizaciipograničnogosloâvozdušnogopotokavélektrodugovomnapylenii |
| first_indexed |
2025-07-07T07:00:58Z |
| last_indexed |
2025-07-07T07:00:58Z |
| _version_ |
1836970576636280832 |
| fulltext |
ФІП ФИП PSE, 2005, т. 3, № 3-4, vol. 3, No. 3-4208
ВВЕДЕНИЕ
По классификации GTS (Gemeinschaft Ther-
misches Spritzen e.v.) электродуговая метал-
лизация (ЭДМ) является одним из способов
нанесения газотермических покрытий (ГТП)
и выделяется высокой производительностью,
наиболее экономичным и простым процессом
напыления покрытий. Образование потока
напыляемых частиц электродуговой метал-
лизацией происходит за счет плавления дви-
жущихся друг к другу электродов-проволок
электрической дугой и его диспергирования
высокоскоростным потоком воздуха. Покры-
тия, представляют собой слоистый материал,
состоящий из сильно деформированных на-
пыляемых частиц, соединенных между собой
и основой по контактным поверхностям. Ис-
следование контактного взаимодействия час-
тиц, условий распыления и переноса мате-
риала на основу показали, что прочность сое-
динения частиц определяется их скоростью,
давлением в зоне соединения, температурой
в контакте, а также длительностью физико-
химического взаимодействия [1– 3].
СУЩНОСТЬ МЕТОДА ЭДМ
В работе, с использованием метода ЭДМ, по-
вышение скорости напыляемых частиц, ма-
лое изменение градиента скорости, объемная
концентрация металловоздушного потока с
минимальным углом раскрытия, определены
как основные технологические параметры,
имеющие наиболее практическое значение.
При повышении скорости и концентрации
частиц, а, следовательно, и давления в кон-
такте, энергия активации уменьшается, в ре-
зультате сильно увеличивается скорость взаи-
модействия, прочность сцепления покрытия
с основой и самого покрытия.
Предлагаемое техническое решение реа-
лизуется за счет выбора формы и геометри-
ческих размеров распыляющего сопла, от-
носительного удаления зоны плавления про-
волок-электродов и величины их угла скре-
щивания [4, 5].
Схематическое представление устройства,
формирующего металло-воздушный поток,
изображено на рис. 1.
Устройство состоит из двух электродов-
проволок (1), направляемых токоподводами
(2) к точке скрещивания узлов (3) регулиров-
ки токоподводов в плоскости пересечения
осей электродов, сопла (4) – для подачи несу-
щего газа. Входное сопло (4) установленное
и направленное в точку схождения проволок
(1), выполнено в виде круглого осесиммет-
ричного начального участка диаметром Dвх,
переходящего в соприкасающиеся цилиндри-
ческие выходные сопла (5) равных диаметров
d1 = d2 = d и длиной от 2d до 2Dвх. Спаренные
сопла имеют по всей длине внутренней по-
верхности тонкие углубленные винтовые реб-
ра высотой 524
вхвх DDh −≤ , а диаметры сопел
связанные с входным диаметром соотноше-
нием hDdD вхвх +≤≤
55 . Такое исполнение
УДК 61.793.724.042.002
ПРИМЕНЕНИЕ ИСКУССТВЕННОЙ ТУРБУЛИЗАЦИИ
ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ ВОЗДУШНОГО ПОТОКА В
ЭЛЕКТРОДУГОВОМ НАПЫЛЕНИИ
В.В. Мороз
Научный физико-технологический центр МОН и НАН Украины, Харьков
Украина
Поступила в редакцию 07.09.2005
Предложен принцип искусственной турбулизации пограничного слоя воздушной струи и его
применение в формировании металовоздушного потока электродуговым напылением.
Представлены конструкционные параметры распылителя и его практическое использование в
исправлении электродуговой металлизацией изделий различного эксплуатационного на-
значения.
ФІП ФИП PSE, 2005, т. 3, № 3-4, vol. 3, No. 3-4 209
внутренней поверхности, как и сама геомет-
рия сечения выходных сопел приводит к ис-
кусственной турбулизации пограничного
слоя воздушной струи. Наличие турбулент-
ных пульсаций приводит к более интенсив-
ному обмену энергией между пограничным
слоем струи и внешним потоком. Кинетичес-
кая энергия воздуха в пограничном слое уве-
личивается, уменьшается сопротивление дви-
жению ядра металловоздушной струи, что
обеспечивает увеличение начального участка
струи высотой и шириной близкой величине
Dвх и длиной до 10Dвх. Для сохранения по-
стоянства коэффициента турбулентного пере-
мешивания в сечениях области смешения,
диаметр проволок-электродов выбирают не
более d/2, точку их скрещивания размещают
на расстоянии от крайней точки выходного
сечения 4(d – h) < l < 4(d + h), а угол скрещи-
вания проволок выставляют исходя из ус-
ловия 0,95 < tgα < 1,43.
Предложенная схема в формировании ме-
талловоздушного потока была разработана
специально для использования порошковых
проволок и реализована на базе электродуго-
вого металлизатора ЭМ-17.
Следует отметить, что на процесс плав-
ления и распыления порошковых проволок
влияют больше негативных факторов, чем
при плавлении сплошных электродных
проволок. Применение же порошковых
проволок для ЭДМ позволяет варьировать в
широком диапазоне химический состав на-
пыленных покрытий, а также изменять
энергетическое состояние потока расплав-
ленных частиц металла, обеспечивая проте-
кание экзотермических реакций между ком-
понентами шихты [6]. Экзотермический эф-
фект при ЭДМ порошковыми проволоками
позволяет улучшить адгезионные и коррози-
онные свойства покрытий, значительно рас-
ширить область их практического использо-
вания.
Поэтому для оценки физико-химических
свойств покрытий были использованы не-
сколько составов порошковой проволоки ди-
аметром 1,8 ÷ 2 мм с оболочкой из стали и
коэффициентом заполнения 20 ÷ 22%. Напы-
ления проводились при следующих режи-
мах: ток 190 ÷ 220 А, рабочее напряжение 29
÷ 34 В, дистанция напыления 120 – 190 мм,
давление сжатого воздуха 0,7 ÷ 0,75 МПа, ди-
аметр входного участка сопла Dвх ~ 10 мм.
Физико-химические характеристики полу-
ченных покрытий представлены, в табл. 1.
Рис. 1.
Таблица 1
Физико-химические характеристики
покрытий
Тип
шихты
Прочность
сцепления
σсц, МПа
(штифт. мет.)
Прочность
покрытия
σр, МПа
HRC
Порис-
тость,
%
[7]
ФХБ*+Al
24 ÷ 32 190 ÷ 230 44 ÷ 47 4 ÷ 8
B+Al 30 ÷ 35 220 ÷ 270 25 ÷ 28 2 ÷ 4
Al+Mo+V 42 ÷ 57 250 ÷ 270 28 ÷ 30 3 ÷ 4
ФХБ* – лигатура ферохромбор.
В.В. МОРОЗ
ФІП ФИП PSE, 2005, т. 3, № 3-4, vol. 3, No. 3-4210
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведенные ОАО “Головное специализи-
рованное конструкторское бюро по двига-
телям средней мощности” в период с 1993 г.
по 1998 г. (Акт от 06.05.1998 г.) стендовые и
эксплуатационные испытания восстанов-
ленных металлизацией коленчатых валов ди-
зелей “СМД” дефектов и замечаний по из-
носу напыленных шеек не имели. Реклама-
ций на установленные валы за 5 лет эксплуа-
тации на данный момент не поступало.
Используя данное распыляющее устройс-
тво с применением “специальных” порошко-
вых проволок были разработаны и внедрены
технологии по исправлению напылением де-
фектов чугунных блоков цилиндров двига-
телей “СМД-18”, “СМД-31”, “ЯМЗ-236, 238,
240”, “Дойц” и других (Акт от 05.02.1999 г.).
В локомотивным депо “ОСНОВА” ЮЖД,
с 1998 г. по 2001 г., прошли положительные
испытания установленные на тепловоз ТЭП-
70 восстановленные напылением клапанные
коробки (трещины между выпускными и впу-
скными клапанами с выходом на форсу-
ночное отверстие) (Акт от 22.01.2001 г.).
ЛИТЕРАТУРА
1. В.Н. Анциферов, Г.В. Бобров, Л.К. Дружинин
и др. Порошковая металлургия и напыленные
покрытия. – М.: Металлургия, 1987. – 792 с.
2. Хасуй А. Техника напыления. – М.: “Маши-
ностроение”, 1975. – 288 с.
3. Скобло Т.С., Власовец В.М., Мороз В.В.
Структура и распределение компонентов в
рабочем слое при восстановлении деталей
электродуговой металлизацией//“Металлове-
дение и термическая обработка металлов”. –
2001. – № 12. – С. 26-29.
4. Мороз В.В. Устройство для электродуговой
металлизации//Патент на изобретение РФ
№ 2228799, 2004.
5. Мороз В.В. Патент на изобретение Украины,
№ 50451, 2005.
6. Похмурский В.И., Пих В.С., Студент М.М.
Особенности электродугового напыления с
применением порошковых проволок//Ав-
томатическая сварка. – 1991. – № 11(464). –
С. 64-68.
7. Студент М.М. Порошковая проволока для по-
лучения покрытий напылением//Патент на
изобретение Украины, № 21270, 1998.
ЗАСТОСУВАННЯ ШТУЧНОЇ
ТУРБУЛІЗАЦІЇ ПРИГРАНИЧНОГО
ШАРУ ПОВІТРЯНОГО ПОТОКУ В
ЕЛЕКТРОДУГОВОМУ НАПИЛЮВАННІ
В.В. Мороз
Запропоновано принцип штучної турбулізації
приграничного шару повітряного струменя та
його застосування для формування метало-повіт-
ряного потоку електродуговим напилюванням.
Представлено конструкційні параметри розпилю-
вача і його практичне використання у виправлен-
ні електродуговою металізацією виробів різного
експлуатаційного призначення.
APPLICATION OF BOUNDARY LAYER
ARTIFICIAL TURBULIZATION OF AIR
STREAM IN ELECTROARC SPRAYING
V.V. Moroz
The principle of boundary layer artificial turbo-
lizaton of air-blast and its application in metal-air
stream formation by electro-arc spraying is offered.
The sprayer constructional parameters and its prac-
tical use in correction by electro-arc metallization
of products of various operational purposes are sub-
mitted.
ПРИМЕНЕНИЕ ИСКУССТВЕННОЙ ТУРБУЛИЗАЦИИ ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ ВОЗДУШНОГО ПОТОКА В ЭЛЕКТРОДУГОВОМ ...
|