РОЗДІЛ 2
ЗАГАЛЬНА МЕТОДИКА Й ОСНОВНІ МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Загальний методичний підхід і етапи експериментальних досліджень
Загальна методика досліджень полягала в наступному. На першому етапі були
проаналізовані літературні дані стосовно нанесення покрить газополуменевим
напилюванням і визначена доцільність використання ГПН для нанесення
корозійностійких покрить з матеріалів з низькою теплопровідністю.
На другому етапі, на основі відомої газодинамічної моделі двохфазного потоку в
пальниках виконано розрахунок швидкостей часток і теоретичний аналіз процесу
теплообміну в системі «факел-частинки порошку з низькою теплопровідністю»;
оцінено температуру газу і часток; проведено порівняння отриманих теоретичних
результатів з експериментом; теоретично доведено можливість напилювання
склоемалей газополуменевим методом за рахунок збільшення довжини факелу і
розроблено спосіб ГПН із подовженим факелом.
На третьому етапі теоретично й експериментально були досліджені параметри
газопорошкового потоку (швидкості часток разпиленого металу, температури
газового струменя і часток); властивості покрить (мікроструктура, хімічний
склад, міцність зчеплення з основою, корозійна стійкість, удароміцність
розтріскування). На підставі отриманих результатів вибрали оптимальні
технологічні параметри процесу напилення подовженим факелом (величина витрати
горючої суміші, що формує вторинний факел; дистанція напилення; оптимальна
продуктивність напилення).
На четвертому етапі підібрана номенклатура деталей, що доцільно захищати від
корозії і відновлювати ГПН ПДФ, розроблений технологічний процес ГПН з ПДФ,
проведена комплексна техніко-економічна оцінка процесу ГПН з ПДФ і
дослідницько-промислові іспити, що показали доцільність використання ГПН для
нанесення покрить із матеріалів з низькою теплопровідністю (склоемалей та їх
композицій).
2.2. Устаткування і матеріали, які використовувалися в дослідженнях
Дослідження процесу газополуменевого напилювання матеріалів з низькою
теплопровідністю здійснювалося на установці газополуменевого напилювання
УПТР-90 (рис. 2.1), яка розроблена Інститутом надійності машин НАНБ, г. Мінськ,
Бєларусь.
Установка складається з переносного пульта керування газами, електричного
блоку, пістолета-розпилювача і сполучних рукавів. На передній поверхні пульта
керування подачею газами розміщені прилади контролю і настроювання витрат і
тисків робочих газів. Вони включають три манометри, блок із двох ротаметричних
витратомірів, три голчастих крани і два зворотних клапани з фільтрами. Пульт
керування дозволяє проводити контроль і настроювання робочих режимів процесу
при підключенні різних апаратів для газополуменевої обробки: пістолетів для
напилювання порошків і дротів, газопорошкових наплавочних пальників,
зварювальних пальників і т.п. Крім того, він може використовуватися як разом з
електричним блоком, так і автономно, що підвищує мобільність і зручність при
експлуатації і розширює технологічні можливості установки УПТР-90.
У магістралях подачі горючого газу і кисню встановлені зворотні клапани з
фільтруючими елементами, а у верхніх частинах ротаметричних витратомірів
змонтовані сифонні вставки. Це забезпечує надійний захист установки від
зворотних ударів полум'я.
Електричний блок призначений для керування процесом нанесення захисних покрить
з порошків і дротів газополуменевим напилюванням. Витрата матеріалу регулюється
шляхом зміни швидкості обертання вала виконавчого електродвигуна постійного
струму. В основу керування швидкістю обертання валу електродвигуна покладений
метод широкоімпульсного регулювання, що
полягає в подачі на обмотку якоря напруги у виді імпульсів постійної частоти й
амплітуди при перемінній шпаруватості.
У конструкції пістолета (рис. 2.2) установки УПТР-90 використаний ряд нових
технічних рішень: сопловий наконечник виконаний для реалізації розробленого
способу газополуменевого напилювання матеріалів з низькою теплопровідністю
(патент України № 37467А від 15.05.2001р.).
Рис. 2.2. Зовнішній вигляд пістолет для газополуменевого напилення з
розробленим сопловим наконечником.
Установка УПТР-90 характеризується наступними параметрами:
Обсяг порошкового живильника, м3 0,006
Максимальна продуктивність при напилюванні, кг/год:
- самофлюсивний сплавів на нікелевій і кобальтовій основі 7...10
- оксидів алюмінію, титана, цирконію і т.п. 1,1...1,9
Розмір часток основної фракції, мкм:
- сплавів на основі нікелю, кобальту, заліза, міді 40…100
-оксидів 10…40
Витрата робочих газів, м3/год:
-кисню 1,0...2,0
-ацетилену 0,7...1,0
-пропан-бутану 0,2...7,0
Тиск робочих газів, МПа:
-кисню 0,1...0,2
-ацетилену 0,07...0,11
-пропан-бутану 0,03...1,0
Дистанція напилення, мм 50...350
З метою одержання якісного покриття використовували ґрунтові емалі із широким
температурним інтервалом розм'якшення. Найбільшою мірою цим умовам відповідають
ґрунтові емалі. Склади ґрунтових емалей, використаних при проведенні
досліджень, приведені в табл. 4.2.
Як основу для нанесення емалевих покрить використовували пластини товщиною 3
мм, виготовлені зі сталі Ст08кп ГОСТ 1050-88. Вибір низьковуглецевої сталі
пов'язаний з практикою нанесення якісних емалевих покрить. Зі збільшенням
вмісту вуглецю в сталі зростає кількість газових пор у шарі емалі. Верхній
граничний зміст вуглецю в емалюємому сталевому листі не повинен перевищувати
0,1 %. У якості складових фрит для виготовлення емалей використовувалися такі
мінерали як кварц, польовий шпат, бура, сода, селітра, кріоліт, вапняковий
шпат, плавиковий шпат, фторид натрію, карбонат барію й інші хімічні сполуки.
Емалі варилися
- Київ+380960830922