Технологія отримання склоемалей з порошкових матеріалів з низькою теплопровідністю за допомогою газополуменевого напилення. Використання голкофрезерування для підготовки поверхні під напилення. Властивості корозійностійких склоемальових покриттів.
Аннотация к работе
Мала термічна дія на напилювану основу дозволяє виключити небажані структурні перетворення в ній, уникнути деформації виробу, створити можливість нанесення покриття на основу найрізноманітніших матеріалів. Портативне транспортабельне і просте в експлуатації устаткування для газотермічного напилення дозволяє наносити покриття з будь-яких матеріалів на металоконструкції і деталей устаткування у широкому діапазоні габаритів і конфігурацій, вести антикорозійний захист нових виробів, а також на монтажних майданчиках та в районах експлуатації. Покриття з цих матеріалів не впливаючи на якість контактуючих харчових продуктів дозволяють захистити вироби від зношування абразивними частинками, фреттинг-корозією, кавітацією, високотемпературною корозією, мають високі декоративні показники. розробити метод управління технологічними характеристиками факела при газополуменевому напиленні порошкових матеріалів з низькою теплопровідністю; У якості спеціальних методів дослідження застосовувалося безконтактні методи виміру температури струменя і швидкості руху часток в процесі напилення, методи металографічних досліджень, дослідження топографії покрить, методи оцінки параметрів шорсткості, методи випробування матеріалів на корозійну стійкість, визначення міцності зчеплення покриття з основою.Для оцінки можливості отримання якісних покриттів з матеріалів з низькою теплопровідністю газополуменевим методом, була виконана аналітична оцінка теплового стану часток при переміщенні у факелі і у момент контакту з основою. Теплообмін між газом і частками порошку в області початкової ділянки факела де швидкості руху продуктів згорання і часток збільшуються, досягаючи своїх максимальних значень на дистанції 100…170 мм від зрізу сопла описано рівнянням збереження потоку енергії (1): (1) де F1 і F2 - витрата газу і порошку; i1 і i2 - ентальпії газу і порошку; ?1 і ?2 - швидкості руху газу і часток порошку (ідекс “0” відноситься до значень параметрів у зрізу сопла). З урахуванням рівняння теплообміну між факелом і часткою отримали вираз для визначення температури часток: (2) де Т3 - усереднена температура факела по його вісі на відстані 50…150 мм від зрізу сопла; С1 і С2 - теплоємність газу і порошку; ?1 і ?2 - питома маса газу і порошку; ? - коефіцієнт тепловіддачі. Одним з можливих шляхів вирішення проблеми газополуменевого нанесення матеріалів з низькою теплопровідністю є використання додаткових джерел тепла для збільшення потужності теплового потоку, а також збільшення довжини факелу, що забезпечує розплавлення часток порошку. Відстань, на якій повинно відбуватися запалення вторинного факела, визначається із співвідношення: (3) де a - коефіцієнт теплопередачі, рівний відношенню щільності теплового потоку факела до перепаду температур, Вт/м2?град; R - радіус частки, м; С - питома теплоємність матеріалу частки, Дж/кг?град; u - швидкість польоту часток, м/с; ? - питома маса матеріалу частки, кг/м3.Розроблений новий метод управління технологічними характеристиками факела полумя з використанням ефекту горіння з відривом і утворення вторинного факела (патент України №37467А від 15.05.2001г.), який дозволяє одержувати корозійностійкі склоемальові покриття газополуменевим напиленням. Визначені умови формування подовженого факела для нанесення покриттів із матеріалів з низькою теплопровідністю методом ГПН при використанні пальника з вихідним отвором сопла 3 мм, які характеризуються такими параметрами: горюча суміш пропан-бутан-кисень (?=4); величина витрати робочої суміші, що формує вторинний факел ? 7м/ч; дистанція напилення для склоемалей - 300 мм; оптимальна продуктивність напилення 2,5 кг/ч.
План
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Вывод
В результаті проведених досліджень доведена можливість газополуменевого напилення порошкових матеріалів з низькою теплопровідністю за рахунок збільшення довжини факела полумя.
Встановлено, що використання промислових установок ГПН не дозволяє утворювати якісні покриття із склоемалей через недостатню довжину високотемпературної зони полумя, в якій відбувається їх розмякшення.
Встановлена теоретично і підтверджена експериментально можливість подовження високотемпературної зони факелу на відстань до 250 - 300мм, достатньої для розмякшення склоемалей і отримання якісних покриттів за рахунок ПДФ.
Розроблений новий метод управління технологічними характеристиками факела полумя з використанням ефекту горіння з відривом і утворення вторинного факела (патент України №37467А від 15.05.2001г.), який дозволяє одержувати корозійностійкі склоемальові покриття газополуменевим напиленням.
Визначені умови формування подовженого факела для нанесення покриттів із матеріалів з низькою теплопровідністю методом ГПН при використанні пальника з вихідним отвором сопла 3 мм, які характеризуються такими параметрами: горюча суміш пропан-бутан-кисень (?=4); величина витрати робочої суміші, що формує вторинний факел ? 7м/ч; дистанція напилення для склоемалей - 300 мм; оптимальна продуктивність напилення 2,5 кг/ч.
Запропонована технологія голкофрезерування для підготовки поверхні перед ГПН ПДФ, яка сприяє підвищенню міцності зчеплення покриття з основою за рахунок оптимальної будови поверхні основи.
Розроблено раціональний склад і досліджені властивості корозійностійких склоемальових покриттів, з підвищеною ударною міцністю за рахунок додаткового введення до складу металевих порошків ніхрома ПХ20Н80 та ферохрома ФХ-800 в кількостях відповідно 10% та 20% від маси.
Розроблені рекомендації по практичному використовуванню результатів досліджень.
Список литературы
1. Кропивный В.Н., Лопата В.Н., Златопольский Ф.Й. Применение иглофрезерования в процессах газопламенного напыления металлоэмалевых покрытий // Вестник НТУУ “КПИ”, Машиностроение. 1999.-№37.С.105-112.
Здобувачем досліджені можливості використання голкофрезерування як одного з найбільш перспективних методів підготовки поверхні під напилення металоемальових покрить.
2. Черновол М.И., Кропивный В.Н., Лопата В.Н. Разработка газопламенного напыления удлиненным факелом // Збірник наукових праць КДТУ, Кіровоград. 2000.-№6.С93-96.
Здобувачем доведено доцільність використання в якості горючого газу пропан-бутаново-кисневої суміші для формування вторинного факелу.
3. Кропивный В.Н., Лопата В.Н., Лопата Л.А. Особенности технологии газопламенного напыления порошковых материалов //Системні методи керування, технологія та організація виробництва і експлуатації автомобілів, Київ: УТУ, ТАУ.-2000.-Вип.10.-С.58-61.
Здобувачем проаналізовано нанесення покрить з порошкових матеріалів газополуменевим методом та доказана неможливість використання існуючого обладнання для газополуменевого напилення для нанесення покрить з матеріалів з низькою теплопровідністю.
4. Кропівний В.Н., Лопата В.Н., Дудан О.В., Зубко О.Н. Вибірскладу антикорозійних захисних покриттів, які наносяться газополуменевим напилюванням та ін. // Збірник наукових праць КДТУ, Кіровоград.2001.-№10.С.21-25.
Безпосередньо здобувачем сформульовано вимоги до складу емалей для газополуменевого напилення, визначено їх оптимальний склад.
5. Кропивный В.Н., Лопата В.Н., Лопата Л.А., Златопольский Ф.Й. Повышение долговечности деталей сельскохозяйственной техники нанесением антикоррозионных металлоэмалевых покрытий // Вісник Східноукраїнського національного університету ім. Володимира Даля, Луганськ. 2002.-№7(53).-С-256-261.
Здобувачем приведена класифікація деталей сільськогосподарської техніки, для підвищення довговічності яких можливо використовувати антикорозійні металоемальові покриття нанесені газополуменевим методом.
6. Спосіб газополуменевого напилення порошковими матеріалами, переважно з низькою теплопровідністю /В.М.Кроп,ивній, В.М.Лопата, М.А.Білоцерковський // Деклараційний патент на винахід.-№37467А від 15.05.2001.
7. Лопата В.Н., Кропивний В.Н., Надворный Б.Е. Исследование свойств стеклоэмалевых покрытий нанесеных газопламенным напылением. /Високі технології в машинобудуванні// Збірник наукових праць НТУ “ХПІ”, Харків, №2, 2004.-С.171-177.
Здобувачем вперше розроблено раціональний склад корозійностійких склоемальових покрить, з підвищеною ударною міцністю за рахунок додаткового введення в склад металевих порошків ніхрому ПХ20Н80 і ферохрому ФХ-800 та досліджені їх властивості.