|
(4.1) , 3,35^_____ гг--------т v(N-0,00367*)V "’< Т ^’ где: dc диамезр сопла, м; v расход газа, м3/с; Г температура газа, К; d„ диаметр проволоки, м; сгповерхностное натяжение, Па-с; рплотность среды, кг/м3. Из формулы (4.1) следует, что зерновой состав частиц можно регулировать температурой плазменной струи, диаметром стержня, а также, в определенных пределах, расходом газа и диаметром сопла. Получаемый при напылении размер частиц совпадает с расчетным и обычно составляет 50-60% по массе. Некоторое отклонение связано с невозможностью учета фактической зоны образования капель в плазменном факеле. При напылении покрытий порошковым способом объемная концентрация частиц в плазменной струе не превышает 0,03% . Форма частиц напыляемого порошка должна быть близкой к сферической, а порошок должен быть строго определенного зернового состава. Различие в размерах частиц приводит к тому, что один из них испаряются, друге расплавляются полностью, а третьи частично оплавляются и оказывают негативное влияние на качество покрытий. В зависимости от химического и минералогического состава напыляемых порошков их зерновой состав колеблется от 10 до 100 и более мкм. При введении частицы в плазменный факел ее скорость значительно меньше скорости потока плазмы. В связи с этим, при движении твердых частиц в потоке газа во времени различают периоды ускорения частицы до определенной скорости, движения частиц с постоянной скоростью и падение скорости до нуля. Установлено, что при плазменном напылении максимальная скорость частиц находится в пределах 50 150 м/с [159]. При напылении под действием сил поверхностного натяжения расплавленные капли приобретают сферическую форму. Для цилиндрических 118 |
71 По способу подачи материала для нанесения покрытий различают напыление стержневое и порошковое [117]. Для плазменного напыления проволочным (стержневым) способом используют проволоку диаметром 0,5 1,2 мм, керамические и стеклянные прутки диаметром не более 3 мм, учитывая малую теплопроводность стекла и керамики [116, 121]. При нагреве материала (пруток, стержень) потоком дуговой плазмы на ее торце образуется жидкая капля, размер которой определяется силой поверхностного натяжения, силой воздействия газовой струи и массой капли. В работе [122] сделана попытка вывести формулу приближенного расчета диаметра образующихся в факеле расплавленных частиц напыляемого материала: где dc диаметр сопла, м; v расход газа, м3/с; Т температура газа. К; dn диаметр проволоки, м; <тповерхностное натяжение, Па-с; р плотность среды, кг/м3. Из формулы (8) следует, что зерновой состав частиц можно регулировать температурой плазменной струи, диаметром стержня, а также, в определенных пределах, расходом газа и диаметром сопла. Получаемый при напылении размер частиц совпадает с расчетным и обычно составляет 5060% по массе [123]. Некоторое отклонение связано с допущениями, принятыми при выведении формулы (8) и невозможности учета фактической зоны образования капель в плазменном факеле. При напылении покрытий порошковым способом объемная концентрация частиц в плазменной струе не превышает 0,03% [124]. 72 Форма частиц напыляемого порошка должна быть близкой к сферической, а порошок должен быть строго определенного зернового состава. Различие в размерах частиц приводит к тому, что один из них испаряются, друге расплавляются полностью, а третьи частично оплавляются и оказывают негативное влияние на качество покрытий [125]. В зависимости от химического и минералогического состава напыляемых порошков их зерновой состав колеблется от 10 до 100 и более мкм. При введении частицы в плазменный факел ее скорость значительно меньше скорости потока плазмы. В связи с этим, при движении твердых частиц в потоке газа во времени различают периоды ускорения частицы до определенной скорости, движения частиц с постоянной скоростью и падение скорости до нуля [117, 121]. Установлено, что при плазменном напылении максимальная скорость частиц находится в пределах 50150 м/с [121]. Коэффициент теплообмена частиц в азотной плазме при 6000-8000 К примерно в десять раз выше, чем в аргоно-водородной, и в двадцать раз больше, чем в плазме аргона [116, 123]. В связи с этим при равных условиях частицы в азотной плазме нагреваются до более высоких температур, чем в аргоновой. С увеличением размера частиц, коэффициент теплообмена уменьшается. Выявлено, что для частиц двуокиси циркония диаметром 40 мкм температура поверхности материала выше, чем центра частиц на 1000 К [126]. При этом время пребывания частицы в плазменной среде около 2,5-1 O'4 сек., а максимальная температура частиц более 2000 К. У металлических частиц, теплопроводность которых высока, температура на поверхности и в центре практически одинакова [121]. При напылении под действием сил поверхностного натяжения расплавленные капли приобретают сферическую форму. Для цилиндрических частиц при соотношении длины к диаметру, равном 10, время сфероидизации составляло около 10'2 сек. [127]. |