Разработка и исследование процесса плазменного напыления однородных металлических покрытий с формированием потока частиц ультразвуковым распылением пруткового материала

• Автор: Трофимов, Дмитрий Викторович
• Шифр специальности: 05.09.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 172 с. : ил.

Глава
Анализ методов повышения качества плазменных покрытий
1.1 Основные закономерности и особенности формирования покрытий при напылении. Пути совершенствования процессов плазменного напыления покрытий
1.1.1 Особенности напыления порошковых материалов
1.1.2 Физико-химические и механические процессы
при распылении расплавов
1.1.3 Особенности напыление с использованием прутковых материалов
1.2 Регулирование адгезионных и структурных характеристик покрытий при помощи внешних энергетических воздействий
1.2.1 Ультразвуковое распыление расплава
1.2.2 Напыление с воздействием ультразвука на покрытие
1.2.3 Напыление с воздействием ультразвука на струю плазмы и частиц
1.2.4 Напыление с сообщением ультразвуковых колебаний изделию
1.3 Выводы
1.4 Задачи исследований
Глава
Исследование возможности повышения однородности частиц в потоке
при их образовании путем ультразвукового распыления
первичной капли напыляемого материала
2.1 Формирование размеров расплавленных частиц в скоростном газовом потоке и их однородность
2.2 Модель формирования размеров частиц при их образовании ультразвуковым распылением расплавленной части пруткового материала

2.2.1 Кинетика плавления и ультразвукового распыления расплавляемого материала
2.2.2 Влияние основных технологических режимов напыления
на размеры частиц в потоке
2.3 Выводы
Глава
Экспериментальные исследования процесса плазменного напыления
покрытий при распылении пруткового материала с воздействием
ультразвука
^ 3.1 Методика экспериментальных исследований
3.1.1 Разработка плана экспериментов. Методы обработки
результатов
3.1.2 Построение эмпирических моделей
3.1.3 Экспериментальное оборудование.
Исследуемые материалы и оснащение
3.2 Физическое моделирование процесса напыления
с воздействием ультразвука на прутковый материал
3.3 Исследование морфологии и структуры плазменных покрытий
ф- 3.3.1 Гранулометрический состав напыляемых порошков и частиц
образованных ультразвуковым распылением

3.3.2 Влияние ультразвуковых колебаний распыляемого пруткового материала на однородность агломератов первого слоя покрытия
3.3.3 Исследование морфологии поверхности
и пористой структуры покрытий
3.3.4 Влияние ультразвуковых колебаний распыляемого пруткового материала на однородность и величину адгезии покрытий
3.4 Выводы
Глава
Технологические рекомендации по плазменному напылению с воздействием ультразвука на распыляемый прутковый материал

4.1 Управляющие переменные процесса
4.2 Определение скорости подачи пруткового материала
в плазменную струю
4.3 Рекомендуемые технологические режимы плазменного напыления покрытий при воздействии ультразвука на прутковый материал
4.4 Выводы
Глава
Практическая реализация результатов исследований
5.1 Рекомендуемые объекты внедрения разработанного способа

напыления
5.2 Устройство подачи пруткового материала в поток плазмы
5.3 Оценка ожидаемой технико-экономической эффективности
процесса
Заключение
Литература
Приложения. Акты внедрения

Полученные результаты [92] свидетельствуют, что высокочастотные пульсации напряжения и акустические колебания интенсифицируют теплообмен между частицами в плазменной струе и могут быть использованы для оптимизации процесса плазменного напыления.
Таким образом, воздействие на поток частиц акустическим полем может вызвать диспергирование частиц до определенного размера и улучшить теплообменные процессы в потоке, однако в этом случае необходимы весьма мощные акустические системы, часть частиц не будет диспергироваться из-за изначально отличного от критической величины размера, будут оказывать влияние процессы коалесценции расплавленных частиц в акустическом поле. Степень проплавления частиц остается различной. Существенным недостатком описанного способа является чрезвычайно высокий уровень звукового давления (до 150 ДБ), что представляет угрозу для обслуживающего персонала и вынуждает применять специальные средства защиты. Также, контактная зона с подложкой не подвергается непосредственному воздействию, что затрудняет регулирование адгезионных характеристик. Не устраняется неоднородность структуры вследствие исходно различных размеров напыляемых частиц.
Изложенное, также не позволяет считать данный метод оптимальным для формирования однородных покрытий.
1.2.4 Напыление с сообщением ультразвуковых колебаний изделию
Введение энергии ультразвуковых колебаний в зону формирования различных покрытий позволяет значительно повысить эффективность процессов и улучшить качество покрытий, а также повысить равномерность их структуры. Известный эффект ультразвуковых колебаний по повышению микропластичности и микротекучести материалов [80,93] при сообщении ультразвуковых колебаний может привести в процессе застывания покрытия к облегчению релаксации и снижению уровня остаточных напряжений в покрытии по сравнению с напылением на статичную подложку.