Разработка технологии плазменного распыления прутковых материалов в камере с противопотоком

• Автор: Струков, Николай Николаевич
• Шифр специальности: 05.02.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 127 с. : ил.

Содержание
Введение

1. Литературный обзор

1.1. Способы получения металлических порошков

1.1.1. Химические методы получения металлических порошков

1.1.2. Механические методы получения металлических порошков

1.1.3. Физические методы получения металлических порошков

1.2. Плазменные процессы для получения

и обработки металлических порошков

1.2.1. Плазменные процессы для получения

металлических порошков

1.2.2. Плазменные процессы для обработки
дисперсных материалов
1.3. Анализ процесса плазменного распыления пруткового материала
2. Особенности плазменного распыления пруткового материала
2.1. Процесс образования частиц при плазменном распылении
2.1.1. Регулирование характеристик плазменной струи
на срезе сопла плазмотрона
2.1.2. Определение характеристик образующихся капель
2.2. Анализ процессов движения и теплообмена частиц
в плазменном потоке
2.2.1. Движение частиц в плазменном потоке
2.2.2. Теплообмен частиц с плазменным потоком
2.3. Анализ процессов движения и теплообмена частиц
в окружающей среде
2.3.1. Движение частиц в окружающей среде
2.3.2. Теплообмен частиц с окружающей средой
3. Исследование процесса плазменного распыления в камере с противо-потоком

3.1. Влияние технологических параметров процесса на свойства плазменной струи и сжатой дуги
3.2. Влияние технологических параметров процесса на дисперсность распыления, начальную, скорость и температуру капли
3.3. Движение и теплообмен капли в плазменной струе
3.4. Движение и теплообмен капли в окружающей среде
3.5. Процессы движения и теплообмена частиц в противопотоке
4. Разработка технологии и оборудования плазменного распыления пруткового материала
4.1. Конструкция и принцип работы установки распыления пруткового материала
4.2. Конструкция узлов установки
4.2.1. Конструкция блока распыления
4.2.2. Конструкция устройства токоподвода
4.2.3. Конструкция камеры распыления
4.3. Параметры плазменного распыления материалов
4.3.1. Определение параметров плазменного распыления проволоки из низкоуглеродистой стали
4.3.2. Определение параметров плазменного распыления проволоки из
нержавеющей стали
4.3.3. Определение параметров плазменного распыления проволоки на основе титана
4.3.4. Определение параметров плазменного распыления медной проволоки
4.4. Анализ теоретических и практических результатов плазменного распыления пруткового материала
Общие выводы по работе
Список литературы
Приложение
Приложение

Введение
Плазменные процессы находят все большее применение в сварке и родственных технологиях. Сжатая дуга и плазменная струя оказывают повышенное тепловое и силовое воздействие на зону обработки, что для ряда технологий дает дополнительные преимущества.
В настоящее время большой интерес у ученых и производственников вызывают исследования и практическое использование новых комбинированных технологий с использованием плазменного источника энергии. В частности, большие перспективы ожидаются в области использования сжатой дуги и плазменной струи при получении и применении металлических порошков. Плазменные технологии позволяют производить металлические порошки заданного гранулометрического и химического состава, возможно получение порошков из тугоплавких материалов.
Требования потребителей к различным металлическим, и неметаллическим порошкам возрастает вследствие необходимости повышения ресурсных характеристик материала и надежной работы оборудования. Все это требует увеличения номенклатуры и объема применяемых порошковых материалов, что обусловливает необходимость разработки новых технологий и совершенствования существующих.
Непрерывное повышение эксплуатационных характеристик современных изделий требует повышения качества порошков, используемых при изготовлении, с одновременным снижением стоимости их изготовления. При этом процесс производства продолжает оставаться связанным с трудностями, вызванными в основном недостаточной эффективностью работы существующего оборудования, как с точки зрения получения порошков с необходимыми свойствами, так и с позиции гибкости процесса производства.
В наиболее распространенном и простом методе диспергирования расплавов потоком газа актуальна проблема уменьшения удельного расхода распыляющего и защитного газа. Так, для получения качественных порошков
?д=Лэф ЦІ,
(2.1)
где г)эф - эффективный КПД нагрева металла сварочной дугой; С/ - напряжение на дуге, В; /- сила тока, А.
Параметры плазменной струи имеют отличные от параметров сжатой дуги характеристики распределения скорости и температуры. В модели не учитывается радиальное распределение температуры и скорости струи, используются средние значения по сечению плазменного потока.
Температура плазменной струи на срезе сопла находится следующим образом [133]:
где Т0 - начальная температура среды, К; Опл - расход плазмообразующего газа, кг/с; спл - теплоемкость плазмы, Дж/(кг-К).
Температура плазменной струи на расстоянии X (Х> Ь, где Ь - длина начального участка плазменной струи с постоянной температурой, равной температуре на срезе сопла) от среза сопла, по оси струи, может быть найдена по формуле [133]:
где Ь - длина начального участка плазменной струи, м; X - расстояние от среза сопла, м.
Скорость истечения холодного плазмообразующего газа на срезе сопла:
где <2т - расход плазмообразующего газа, л/мин; с1т - диаметр плазмообразующего сопла, м.
Скорость потока плазмы на срезе сопла:
(2.2)
плХ ші
(2.3)
пл=,0 -(1 + СХ.’Гт),
(2.5)