Автоматическая сварка, 2015, №04



2015 №04 (03)

2015 №04 (05)

---

Автоматическая сварка, № 3-4, 2015, с. 37-43
 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПЛАЗМЕННО–ДУГОВОГО ПРОВОЛОЧНОГО НАПЫЛЕНИЯ

И.П. Гуляев^1,2, П.Ю. Гуляев², В.Н. Коржик³, А.В. Долматов², В.И. Иордан^1,4, И.В. Кривцун³, М.Ю. Харламов³, А.И. Демьянов³

¹Ин-т теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН. 630090, г. Новосибирск, ул. Институтская, 4/1. E-mail: admin@itam.nsc.ru
²Югорский гос. ун-т. 628012, Тюменская обл., г. Ханты-Мансийск, ул. Чехова, 16. E-mail: ugrasu@ugrasu.ru
³ИЭС им. Е.О. Патона НАН Украины. 03680, г. Киев, ул. Боженко, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua 4Алтайский гос. ун-т. 656049, Алтайский край, г. Барнаул, пр-т Ленина, 61.
 
Реферат
На пути развития фундаментальных представлений в области газотермического напыления и получения новых экспериментальных данных, в частности, о плазменно-дуговом проволочном напылении, важную роль приобретает применение современных диагностических систем. На основе камеры технического зрения и цифрового спектрометра предложен программно-аппаратный комплекс для экспериментального изучения процесса плазменно-дугового проволочного напыления покрытий. Разработана методика проведения экспериментальных исследований данного процесса. Представлены результаты измерения скорости и температуры частиц дисперсной фазы, а также видео регистрации наиболее характерных этапов плазменно-дугового напыления, включая срыв капель с распыляемой проволоки и их дробление в плазменном потоке. Изучено распределение напыляемых частиц по размерам и проанализировано его влияние на возможности температурных измерений. Экспериментальные данные, полученные в работе, подтвердили теоретические представления о типах течения и распада струи расплавленного металла проволоки, а также сценариях дробления капель в плазменной струе. Библиогр. 18, рис. 11.
 
Ключевые слова: газотермическое напыление, плазменно-дуговое проволочное напыление, программно-аппаратный комплекс, плазменный поток, дисперсная фаза, формирование капель жидкого металла, измерение температуры частиц, визуализация процесса, спектральный анализ
 
Поступила в редакцию 03.03.2015
Подписано в печать 08.04.2015
 
1. Технология и оборудование для плазменно-дугового напыления для восстановления ответственных деталей железнодорожного транспорта / В.Н. Коржик, М.Ю. Харламов, С.В. Петров и др. // Вест. Восточноукр. национ. ун-та им. В. Даля. – 2011. – № 14. – С. 76–82.
2. Pawlowski L. Science and engineering of thermal spray coatings. – 2nd ed. – John Wiley & Sons, Ltd., 2008. – 656 p.
3. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. Ч. 1. – М.: Наука, 1987. – 464 с.
4. Comparison and applications of DPV-2000 and accura-spray-g3 diagnostic systems/ G. Mauer, R. Va?en, D. Stover// J. of Thermal Spray Technology. – 2007. – V. 16(3). – P. 414–424.
5. NIR (Near-Infra-Red) Sensor – An alternative diagnostic tool for the online process control of thermal spray processes / A. Schwenk, A. Wank, T. Wallendorf, S. Marke // Proc. of the Intern. Thermal Spray Conference, Singapore, 2010. – P. 120–123.
6. Marchand O., Bertrand G., Planche M.P. Particle image velocimetry diagnostics for suspension plasma spraying // Proc. of the Intern. Thermal Spray Conference, 2009. – P. 855–860.
7. Supervision and measuring of particle parameters during the wire-arc spraying process with the diagnostic systems Accuraspray-g3 and LDA (Laser-Doppler-Anemometry) / S. Zimmermann, E. Vogli, M. Kauffeldt et al. // J. of Thermal Spray Technology. – 2010. – V. 19(4). – P. 745–755.
8. Методы контроля температуры и скорости частиц конденсированной фазы в процессе плазменно-дугового напыления / М.П. Бороненко, И.П. Гуляев, П.Ю. Гуляев и др. // Фундаментальные исследования. – 2013. – 6, № 10. – С. 1194–1199.
9. Методы оптической диагностики частиц в высокотемпературных потоках / П.Ю. Гуляев, А.В. Долматов, В.А. Попов, Г.Н. Леонов // Ползуновский вестник. – 2012. – № 1/2. – С. 4–7.
10. Комплекс автоматизированной калибровки тепловизионной системы на базе MATLAB / А.В. Долматов, К.А. Ермаков, В.В. Лавриков, А.О. Маковеев // Вест. Югорского гос. ун-та. – 2012. – № 2 (25). – С. 59–63.
11. Долматов А.В., Гуляев И.П., Имамов Р.Р. Спектральный пирометр для контроля температуры в процессах термосинтеза // Там же. – 2014. – №2 (33). – С. 32–42.
12. Оценка скорости и температуры дисперсной фазы в струях плазменно-дугового напыления / М.П. Бороненко, И.П. Гуляев, П.Ю. Гуляев и др. // Фундаментальные исследования. – 2014. – 11(10). – С. 2135–2140.
13. Пат. 2383873 РФ. МПК G 01 J 3/30. Способ определения температурного распределения частиц конденсированной фазы в двухфазном плазменном потоке / И.П. Гуляев, О.П. Солоненко, А.В. Смирнов и др. – Опубл. 10.03.2010.
14. Gulyaev I.P., Ermakov K.A., Gulyaev P.Yu. New high-speed combination of spectroscopic and brightness pyrometry for studying particles temperature distribution in plasma jets // European researcher. – 2014. – № 3-2(71). – С. 564–570.
15. Kharlamov M.Yu., Krivtsun I.V., Korzhyk V.N. Dynamic model of the wire dispersion process in plasma-arc spraying // J. Therm. Spray Technol. – 2014. – 23(3). – P. 420–430.
16. Магунов А.Н. Спектральная пирометрия объектов с неоднородной температурой // Журнал технической физики. – 2010. – № 80 (7). – С. 78–82.
17. Zhao H., Ladommatos N. Optical diagnostics for soot and temperature measurement in diesel engines // Progress in Energy and Combustion Sci. – 1998. – 24(3). – P. 221–255.
18. Lu G., Yan Y. Temperature profiling of pulverized coal flames using multicolor pyrometric and digital imaging techniques // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. – 2006. – 55(4). – P. 1303–1308.