Eng
Ukr
Rus
Печать
2017 №10 (02) DOI of Article
10.15407/as2017.10.03
2017 №10 (04)

Автоматическая сварка 2017 #10
Журнал «Автоматическая сварка», № 10, 2017, сс. 28-34
 
Эффективность процесса напыления покрытий с использованием многокамерного детонационного устройства
О. В. Колисниченко1, Ю. Н. Тюрин1, Р. Товбин2
1ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины. 03680, г. Киев-150, ул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
2Sputtek Inc. Гудмарк плэйс 1, № 4, Торонто, Онтарио, Канада M9W 6M1.
Многокамерное детонационное устройство предназначено для нанесения покрытий с использованием порошковых материалов. Нагрев и ускорение порошков осуществляется продуктами детонационного сгорания горючей газовой смеси пропана, кислорода и воздуха с частотой 20 Гц и выше. Отличием многокамерного детонационного устройства является наличие дополнительной камеры сгорания, которая повышает газодинамические параметры продуктов детонации и эффективность процесса напыления. Определено влияние особенностей конструкции устройства на газодинамические параметры продуктов детонации. Скорость продуктов детонации достигает 1520 м/с, давление детонационной волны примерно 3,5 МПа. Скорость напыляемых частиц при использовании данного устройства достигает 1200 м/с. Устройство оснащено бесклапанной системой подачи газов и порошка, что  обеспечивает надежную работу при высокой частоте инициирования детонации (до 50 Гц). Коэффициент использования материала при этом достигает 82 и 67 % для порошков кермета и оксидной керамики соответственно. Получаемые при этом покрытия характеризуются малой пористостью (<1 %) и высокой адгезией к основе. Библиогр. 13, табл. 1, рис. 6.
Ключевые слова: многокамерное детонационное устройство, скорость и давление продуктов детонации, коэффициент использования материала, скорость и протяженность порошковой струи
Поступила в редакцию 18.05.2017
Список литературы
  1. Poorman R. M., Sargent H. B., Lamprey H. (1955) Method and Apparatus Utilizing Detonation Waves for Spraying and other Purposes. US Pat. 2714563.
  2. Тюрин Ю. Н., Ральф С. Е., Шульженко В. А., Семенов Л. В. (1976) Устройство для детонационного нанесения покрытий. СССР, А. c. 669539.
  3. Тюрин Ю. Н., Гарбузов А. П. (1983) Способы детонационного нанесения покрытий. А. с. 1045491.
  4. Endo T., Obayashi R., Tajiri T. et al. (2016) Thermal Spray Using a High-Frequency Pulse Detonation Combustor Operated in the Liquid-Purge Mode. J. Therm. Spray Technol., 25, 3, 494–508.
  5. Гавриленко Т. П., Николаев Ю. А., Ульяницкий В. Ю. (2010) Использование пересжатой детонации для нанесения покрытий. Физика горения и взрыва, 46, 3, 125–133.
  6. Прохоров Е. С. (2011) Приближенный расчет пересжатой газовой детонации в сужающихся каналах. Вестник НГУ, Сер. Физика, 6, 2, 5–9.
  7. Tyurin Y. , Pogrebnjak A. D. (1999) Advances in the development of detonation technologies and equipment for coating deposition. Surf. and Coat. Technol., 111, 2–3, 269–275.
  8. Shtertser, Muders C., Veselov S. et al. (2012) Computer Controlled Detonation Spraying of WC/Co coatings containing MoS2 solid lubricant. Ibid, 206, 23, 4763–4770.
  9. Тюрін Ю. М., Колісніченко О. В. (2008) Заявник та патентовласник Ю. М. Тюрін, О. В. Колісніченко. Спосіб детонаційного напилення покриття і прилад для його здійснення. Україна, Пат. 83831.
  10. Хитрин Л. Н. (1957) Физика горения и взрыва. Москва, МГУ.
  11. Баум Ф. А., Станюкович К. П., Шехтер Б. И. (1959) Физика взрыва. Москва, Физматгиз.
  12. Бай Ши-и. (1960) Теория струй. Москва, Гос. изд-во физ.-мат. лит-ры.
  13. Маркашова Л. И., Тюрин Ю. Н., Колисниченко О. В. и др. (2014) Структурно-фазовое состояние износостойких композиционных покрытий системы Cr3C2–NiCr, нанесенных с использованием многокамерной детонационной установки. Материалы VIІ Международной конференции «Математическое моделирование и информационные технологии в сварке и родственных процессах», 15–19 сентября, 2014, г. Одесса, сс. 37–42.


Читати реферат українською




О. В. Колісніченко, Ю. М. Тюрін, Р. Товбін
ІЕЗ ім. Є. О. Патона НАН України. 03680, м. Київ-150, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
Sputtek Inc. Гудмарк плейс 1, № 4, Торонто, Онтарио, Канада M9W 6M1
 
Ефективність процесу напилення покриттів багатокамерним детонаційним пристроєм
 
Багатокамерний детонаційний пристрій, призначений для нанесення покриттів з використанням порошкових матеріалів. Нагрівання і прискорення порошків здійснюється продуктами детонаційного згоряння горючої газової суміші пропану, кисню і повітря з частотою 20 Гц і вище. Відмінністю багатокамерного детонаційного пристрою є наявність додаткової камери згоряння, яка підвищує газодинамічні параметри продуктів детонації і ефективність процесу напилення. Визначено вплив особливостей конструкції пристрою на газодинамічні параметри продуктів детонації. Швидкість продуктів детонації досягає 1520 м/с, тиск детонаційної хвилі приблизно 3,5 МПа. Швидкість частинок, що напилюються, при використанні даного пристрою досягає 1200 м/с. Пристрій оснащено безклапанною системою подачі газів і порошку, що забезпечує надійну роботу при високій частоті ініціювання детонації (до 50 Гц). Коефіцієнт використання матеріалу при цьому досягає 82 і 67 % для порошків кермету і оксидної кераміки відповідно. Одержані при цьому покриття характеризуються малою пористістю (<1 %) і високою адгезію до основи. Бібліогр. 13, табл. 1, рис. 6.
 
Ключові слова: багатокамерний детонаційний пристрій, швидкість і тиск продуктів детонації, коефіцієнт використання матеріалу, швидкість і протяжність порошкового струменя


Read abstract and references in English




O.V. Kolisnechenko1, Yu.N. Tyurin1 and R.Tovbin2
1 E.O. Paton Electric Welding Institute of the NAS of Ukraine. 11 Kazimir Malevich Str., 03680, Kiev, Ukraine. E-mail:office@paton.kiev.ua
21 Goodmark place, Unit 4, Toronto, Ontario, Canada M9W 6M1
 
Efficiency of process of coating spraying using multi-chamber detonation unit
 
A multi-chamber detonation spaying is designed for coating deposition using powder materials. Heating and acceleration of powders is carried out by detonation combustion products of gas mixture of propane, oxygen and air with 20 Hz frequency and more. A difference of multi-chamber detonation device is presence of additional combustion chamber, which increases gas-dynamic parameters of the detonation products and efficiency of spraying process. Effect of unit design peculiarities on gas-dynamic parameters of detonation products was determined. Velocity of detonation products reached 1520 m/s, detonation wave pressure made approximately 3.5 MPa. Velocity of sprayed particles using this unit reaches 1200 m/s. The unit is equipped with a valveless system for gas and powder feeding. This provides reliable operation at high frequency of detonation initiation ( up to 50 Hz). Spraying deposition efficiency at that reaches 82 and 67 % for cermet powders and oxide ceramics, respectively. Coatings received during this process are characterized with small porosity (<1 %) and high adhesion to substrate. 13 Ref. 1 Tabl., 6 Fig.
 
Keywords: multi-chamber detonation unit, velocity and pressure of detonation products, spraying deposition efficiency, velocity and length of powder jet
References
  1. Poorman, R.M., Sargent, H.B., Lamprey, H. (1955) Method and apparatus utilizing detonation waves for spraying and other purposes. US Pat. 2714563.
  2. Tyurin, Yu.N., Ralf, S.E., Shulzhenko, V.A. et al. (1976) Device for detonation deposition of coatings. USSR author’s cert. 669539 [in Russian].
  3. Tyurin, Yu.N., Garbuzov, A.P. (1983) Methods of detonation deposition of coatings. USSR author’s cert. 1045491 [in Russian].
  4. Endo, T., Obayashi, R., Tajiri, T. et al. (2016) Thermal spray using a high-frequency pulse detonation combustor operated in the liquid-purge mode. Therm. Spray Technol., 25(3), 494-508.
  5. Gavrilenko, T.P., Nikolaev, Yu.A., Ulyanitsky, V.Yu. (2010) Application of overcompressed detonation of coating deposition. Fizika Goreniya i Vzryva, 46(3), 125-133 [in Russian].
  6. Prokhorov, E.S. (2011) Approximate calculation of overcompressed gas detonation in converging channels. Vestnik NGU, Ser.: Fizika, 6(2), 5-9 [in Russian].
  7. Tyurin, Y.N., Pogrebnjak, A.D. (1999) Advances in the development of detonation technologies and equipment for coating deposition. and Coat. Technol., 111(2-3), 269-275.
  8. Shtertser, A., Muders, C., Veselov, S. et al. (2012) Computer controlled detonation spraying of WC/Co coatings containing MoS2 solid lubricant. Ibid., 206(23), 4763-4770.
  9. Tyurin, Yu.M., Kolisnichenko, O.V. (2008) Method of detonation spraying of coatings and device for its realization. 83831, Ukraine [in Ukrainian].
  10. Hitrin, L.N. (1957) Fizika Goreniya i Vzryva. Moscow, MSU [in Russian].
  11. Baum, F.A., Stanyukovich, K.P., Shekhter, B.I. (1959) Physics of explosion. Moscow, Fizmatgiz [in Russian].
  12. Baj Shi-i (1960) Theory of jets. Moscow, Gos. Izd-vo Fiz.-Mat. Lit-ry [in Russian].
  13. Markashova, L.I., Tyurin, Yu.N., Kolisnichenko, O.V. et al. (2014) Structure-phase condition of wear-resistant composite coatings of Cr3C2-NiCr system, deposited using multi-chamber detonation installation. In: of 7th Int. Conf. on Mathematical Modelling and Information Technologies in Welding and Related Processes (15-19 September 2014, Odessa, Ukraine), 37-42 [in Russian].


>