Состояние и перспективы детонационного напыления покрытий - Курсовая работа

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Курсовая работа по дисциплине «Специальные методы соединения материалов» на тему: «Состояние и перспективы детонационного напыления покрытий»Под детонацией понимают процесс химического превращения взрывчатого вещества при распространении по нему детонационной волны с максимально возможной скоростью, превышающей скорость звука в этой среде. При детонационно-газовом напылении покрытий используют специфический источник нагрева, распыления и ускорения напыляемых частиц. Источник представляет собой высокоскоростной поток газовой смеси, образующейся в результате направленного взрыва, обусловленного детонацией.Отличительная особенность детонационного напыления - циклический характер подачи порошка на поверхность обрабатываемой детали со скоростью, превышающей скорость звука. В общем виде детонационные установки состоят из блока 4 подачи напыляющего порошка, включающего порошковый питатель и дозирующее устройство; блока 2, служащего для образования требуемых газовых смесей и заполнения ими ствола детонационной установки с заданной скоростью; блока поджига 3 и воспламенителя 2, предназначенных для инициирования взрыва рабочей смеси; ствола 5, представляющего собой трубу диаметром 20 - 50 мм, длиной 1 - 2,5 м и предназначенного для направленного распространения взрывной волны в сторону открытого конца ствола. Одновременно из порошкового питателя через дозирующее устройство (блок 4) заданными порциями вдувают газом - азотом или воздухом - мелкодисперсный порошок в газовую смесь непосредственно перед ее зажиганием, затем воспламенителем 2 поджигают газовую смесь. В результате воспламенения и перемещения по каналу горючей смеси происходит ее взрыв с выделением значительного количества теплоты и образованием детонационной волны, которая ускоряет и переносит через ствол на поверхность детали 6 напыляемые частицы 7 со скоростью, определяемой геометрией ствола и составом газа. Процесс формирования покрытий детонационным напылением сложный и недостаточно изучен.Наиболее характерные явления теплопереноса и гидродинамики происходят при плазменном напылении, одном из самых эффективных и распространенных видов газотермического напыления.Тепловая мощность q двухфазной струи плазмы и частиц представляет количество теплоты, отданное струей поверхности изделия в единицу времени. Диаметр пятна нагрева dнг превышает диаметр пятна напыления dнп, их соотношение зависит от сосредоточенности плазменной струи и фокусировки потока частиц (рис. Уменьшение нагрева изделия достигается методом отклонения струи плазмы поперечным потоком газа либо разделением потока плазмы и частиц в сопловой зоне плазмотрона. Если ось струи перпендикулярна поверхности напыления, то распределение величины удельного теплового потока q2 по точкам площади пятна нагрева описывается законом нормального распределения случайных событий (кривой вероятностей Гаусса) и выражается уравнением (1.3): где q2m - максимальная величина удельного теплового потока на оси струн; Если принять за условную круговую границу пятна нагрева окружность с радиусом rпг, на котором величина удельного теплового потока у, составляет 5% от его максимальной величины q2m в центре пятна, то для этой пограничной зоны справедливо уравнение: откуда: после логарифмирования: или: Таким образом, условный диаметр пятна нагрева обратно пропорционален квадратному корню из коэффициента сосредоточенности потока k.По мере растекания уже затвердевшая часть материала частицы получает давление со стороны еще не кристаллизовавшегося, жидкого объема, за счет чего прижимается к поверхности основы до момента полного, затвердевания. Процесс затвердевания и охлаждения частицы в реальном процессе напыления с достаточной точностью описывается без учета возможного перегрева частиц сверх температуры их плавления Тпл. В момент соприкосновения частицы с основой, имеющей температуру То, в точке контакта возникает температура Тк, подвижный фронт начавшейся кристаллизации несет температуру плавления материала частицы Тпл. При увеличении расстояния от фронта кристаллизации температура и частицы, и основы резко снижаются, проходя через определенное значение Тк. С течением времени ?1 - ?3 темп этого снижения замедляется (увеличивается угол между линией снижения и осью температур) так что вблизи точки контакта и частица, и основа успевают прогреться до более высоких температур.Под действием кинетической энергии, обусловленной скоростью удара ?, частицы интенсивно деформируются, изза чего в зоне соударения возникает давление Р. Его величина определяется двумя составляющими: напорным, или скоростным давлением Рн и ударным, или импульсным давлением Ру. Вследствие движения со скоростью v жидкой сферической частицы происходит ее деформация на участке удара, соответствующем диаметру частицы, где развивается в течение времени ?н = 10-7 - 10-5 с напорное давление Рн.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДЕТОНАЦИОННОГО НАПЫЛЕНИЯ

1.1 Сущность метода

1.2 Технологические особенности детонационного напыления

1.2.1 Тепловые процессы

1.2.2 Температура контакта

1.2.3 Давление при ударе

1.3 Физико-химические основы детонационного напыления

2. УСТАНОВКИ ДЛЯ ДЕТОНАЦИОННО-ГАЗОВОГО НАПЫЛЕНИЯ

3. ПЕРСПЕКТИВЫ ДЕТОНАЦИОННО-ГАЗОВОГО НАПЫЛЕНИЯ

3.1 Достоинства и недостатки детонационно-газового напыления

3.2 Оценка перспективы развития метода

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ