12,5 С2н2; при напылении проволоки: 3 – 25,0 о2 и 12,0с2н2; 4 – 18,5 о2

и 18,5 С₂Н₂

Рисунок 2.33 – Изменение скорости газа по длине факела

газопламенной горелки. Давление сжатого воздуха 0,35 МПа

При порошковом напылении на расстояниях 50, 100 и 150 мм скорость газа, соответственно, составляла 80, 50 и 30 м/с.

________________________________________________________________

^*Трубками Пито измеряют статическое и динамическое давление и по полученным данным расчетным путем определяют скорость. Необходимые для расчетов значения плотности и теплоемкости газа определяют, исходя из его состава и температуры в каждой точке измерения.

При проволочном напылении на расстояниях 50, 100 и 150 мм скорость потока равнялась, соответственно, 370, 160 и 95 м/с. Для порошкового напыления использовали горелку типа Р фирмы «Меtсо», а для пруткового — горелку типа К.

Изменение скорости плазменной струи при напылении в зависимости от расстояния от среза сопла (диаметр 7 мм, рабочий газ — аргон) показано на рис. 2.34.

С ила тока: Х – 300 А; О – 450 А; – 550 А

Рисунок 2.34 – Изменение скорости пламенной струи в зависимости от расстояния от среза сопла плазмоструйной горелки.

Расход рабочего газа – 43 л/мин

Измерение скорости производили по центральной оси струи [14]. Согласно полученным данным при силе тока 550 А (такой ток часто используют на практике) на расстояниях 50, 100 и 150 мм от среза сопла скорость потока составляла, соответственно, 140, 55 и 35 м/с. Исследования проводили на плазменном распылителе SG-1 фирмы «Plasmadyne». Согласно расчету при силе рабочего тока 400 А, расходе рабочего газа 43 л/мин и диаметре сопла 5,5 мм скорость струи на выходе из сопла составляет 750 м/с [16].

Газовый состав плазменных струй и факелов газопламенных горелок. При порошковом напылении факел, образующийся в процессе сгорания горючего газа и кислорода, является источником энергии, необходимой для нагревания порошка. При проволочном напылении, а также в ряде случаев порошкового напыления для ускорения напыляемых частиц в факел вдувают струю сжатого воздуха. Следовательно, состав газа в факеле на различных участках будет меняться. При плазменном напылении после выхода рабочего газа из сопла образуется струя, которая перемешивается с окружающей атмосферой. В результате этого по мере удаления от сопла будет происходить изменение газового состава струи. Данные о составе газа, в котором движутся частицы напыляемого материала, имеют большое значение для более детального изучения процесса взаимодействия напыляемого материала с высокотемпературным потоком газа, механизма образования и прогнозирования свойств получаемых покрытий.

На рис. 2.35 для порошкового газопламенного напыления (горелка типа Р фирмы «Меtсо») и на рис. 2.36 для проволочного газопламенного напыления (горелка типа К) дан газовый состав факела на различных расстояниях от среза сопла горелки [13].

Рисунок 2.35 – Содержание газообразных компонентов в факеле при газопламенном напылении порошка в зависимости от расстояния от среза сопла горелки. Расход рабочих газов, л/мин: 16,5 О2 и 10,0 С2Н2

Рисунок 2.36 – Содержание газообразных компонентов в факеле при газопламенном напылении проволоки в зависимости от расстояния от среза сопла горелки. Расход рабочих газов, л/мин: 25,0 О2 и 12,0 С2Н2, давление сжатого воздуха 0,35 МПа

Данные получены на центральной оси пламени. В действитель­ности же напыляемые частицы движутся и в периферийных зонах факела, где газовый состав несколько отличается от состава, приведенного на рисунке. Полученные данные позволяют судить об общем характере изменения состава газового пламени.

При порошковом газопламенном напылении содержание кислорода в газовом пламени до расстояния 100 мм от среза сопла является незначительным. На участке в газовом составе факела содержится значительное количество закиси углерода, что позволяет считать среду, в которой движутся частицы, в основном восстановительной. При прутковом напылении в пламя подается струя воздуха; состав такого пламени в основном аналогичен составу окружающей атмосферы. На рис. 2.37 приведены теневые фотографии факелов газопламенных горелок при напылении порошка и проволоки, по которым можно дать качественную оценку их газового состава.

а – напыление порошка; б – напыление проволоки

Рисунок 2.37 – Теневая фотография факела газопламенной горелки

На рис. 2.38 показано изменение содержания воздуха в плазменной струе в зависимости от расстояния от среза сопла горелки [14].

Рисунок 2.38 – Содержание воздуха в плазменной струе в зависимости

от расстояния от среза сопла плазменного распылителя.

Расход рабочего газа 30 л/мин

На срезе сопла плазменная струя состоит целиком из рабочего газа. Во всех рассмотренных случаях независимо от величины рабочего тока при истечении плазменных струй в атмосферу происходит интенсивная эжекция атмосферного воздуха в струю. На расстоянии 50 мм от среза сопла количество воздуха в струе составляет 55…65%, а на расстоянии 100 мм — приблизительно 90%. Учитывая это, не следует утверждать, что при плазменном напылении, когда в качестве рабочего газа используют инертный газ, в напыляемом металлическом покрытии образуется небольшое количество окислов. Такие предположения требуют проверки.

На рис. 2.39 приведена теневая фотография плазменной струи (рабочий ток 550 А, расход рабочего газа — аргона 30 л/мин).

Рисунок 2.39 – Теневая фотография плазменной струи

Из фотографии видно, что при истечении плазменной струи из сопла происходит интенсивная эжекция в струю окружающей атмосферы. При электродуговом и высокочастотном индукционном напылении разгон напыляемых частиц производится струей сжатого воздуха. Поэтому можно полагать, что при таких методах напыления движение частиц происходит в воздушной среде. При детонационном напылении напыляемые частицы вылетают из ствола в воздушную атмосферу, поэтому можно считать, что их движение происходит также в воздушной атмосфере.