РАЗДЕЛ 2
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Выбор направлений и характеристика объектов исследования
Решение поставленных в настоящей работе задач достигнуто путем проведения
теоретических и экспериментальных исследований по следующим направлениям:
оценка термодинамических параметров детонационно-газовых смесей различного
состава, используемых при напылении;
анализ взаимодействия продуктов детонации с частицами напыляемого материала,
исследования их движения и нагрева в высокотемпературной струе;
изучение процессов деформации и теплопереноса при формировании слоя покрытия на
основе и в процессе наращивания покрытия;
определение закономерностей формирования структуры различных типов покрытий,
которые обуславливаются условиями технологии детонационно-газового напыления;
установление влияния структурного состояния полученных покрытий на их свойства.
Объектами исследования в настоящей работе являются кислородно-ацетиленовые и
кислородно-пропан-бутановые смеси, порошковые материалы промышленного
производства (WC-Co, Al2O3, Ni), аморфизирующие порошки составы которых
соответствуют эвтектическим системам (Fe-Ni-Co)–Me–(B, Si, C, P), а также
бинарных сплавов типа Ni-Ti, Ni-Nb, обеспечивающих критическую скорость
охлаждения не ниже 107 К/с. и структура покрытий, полученные из них и их
свойства.
Оптимизацию режимов напыления осуществляли с применением методов
математического планирования эксперимента [119].
При использовании в качестве параметра оптимизации коэффициента использования
материала (КИМ) необходимые взвешивания проводили на аналитических весах типа
АДВ-200. Путем тарирования дозирующих устройств установлено, что погрешность
измерения не превышает 3,0 %.
2.2. Методики исследования процесса детонационного нанесения покрытия
Изучение процесса ДНП выполнено при использовании автоматических детонационных
комплексов промышленного типа - "АДК-1" и "Перун-С", принципиальные схемы и
принцип работы которых рассмотрен ниже в разделе 3.
2.2.1. Скорость и температура импульсного газового потока, время его истечения
из ствола установки
Определение характеристик высокотемпературного газового потока при
детонационном напылении может осуществляться с помощью тендодатчиков,
болометров [146], пьезоэлектрических датчиков [147, 148], фотоэлектрических
преобразователей [149], датчиков электросопротивления [150] и других устройств.
На основании анализа литературных данных и в результате опробования созданных
измерительных преобразователей различных типов и конструкций было установлено,
что для определения времени существования газового импульса и его скорости, а
также для сравнительной оценки температуры и давления продуктов детонации
наиболее приемлемыми являются датчики электропроводности.
Их преимущества - без инерционность, простота конструкции, взаимозаменяемость
без дополнительной тарировки.
Внешний вид и схема включения датчика электропроводности приведены на рис. 2.1.
Датчики могут быть установлены как на срезе ствола,
а
б
Рис. 2.1. Конструкция датчика электропроводности (а) и схема их включения (б):
1 - корпус датчика; 2 - гайка; 3 - кронштейн; 4 - медный провод;
5 - керамическая трубка
так и в стволе детонационной установки. Для измерения времени существование
газового импульса использовался один датчик, для измерения скорости продуктов
детонации - два.
В отличие от известной схемы [150], применявшейся для измерения скорости
детонации, данная схема не содержит цепей формирования сигнала от датчика,
благодаря чему регистрируемый импульс не искажается (рис.2.2) Это позволяет
рассчитать удельное электросопротивление проводящей среды между электродами
датчика при детонации взрывчатой смеси и в процессе истечения продуктов
детонации из ствола:
, (2.1)
где:
E -
напряжение источника питания;
UR -
падение напряжения на измерительном сопротивлении;
S -
площадь электрода, находящегося в потоке ПД;
l -
расстояние между электродами
Электропроводность газовой среды в данном случае определяется степенью ее
термической ионизации и давлением, поэтому уменьшение температуры и давления
продуктов детонации за фронтом волны вызывает резкое снижение их
электропроводности (спад кривой на рис. 2.2).
Для измерения скорости движения продуктов детонации было использовано два
датчика электропроводности, подключенных ко входам двухлучевого осциллографа
С1-16 (рис. 2.1 б) Принцип измерения скорости продуктов детонации состоял в
определении времени прохождения высокотемпературным газовым потоком расстояния
между двумя датчиками. Один датчик располагался на срезе ствола, а другой
внутри ствола на расстоянии 200 мм от первого.
В процессе истечения продуктов детонации из ствола измеряли время между
моментами воздействия одних и тех же участков потока на оба датчика.
С этой целью искусственно нарушали монотонность процесса истечения продуктов
детонации из ствола установки (осуществляли сильное разбавление азотом
взрывчатой смеси, находящейся в произвольной точке ствола).
Наличие такой неоднородности смеси вызывало появление характерных точек на
осциллограммах от датчиков (см. рис. 2.3). По относительному смещению этих
точек определяли время t, необходимое для прохождения потоком, содержащим
указанную неоднородность, расстояния h между двумя датчиками.
На основании полученных результатов вычисляли - среднюю скорость потока в
данной точке по формуле:
, (2.2)
Для определения температуры продуктов детонации использовали термометры
сопротивления, чувствительным элементом которых являлись тонкие вольфрамовые
проволочки, подключенные через юстировочные сопротивления RU к источнику
п
- Киев+380960830922