DOI: https://doi.org/10.20998/2413-4295.2019.10.03

Модернізація плазмотрона для напилення на повітрі й у контрольованій атмосфері (у вакуумі)

Vladimir Lebedev, Sergey Loy

Анотація


Одним  з  найбільш  продуктивних,  технологічних  і  ефективних  способів  отримання  захисних  покриттів  на  елементах  газотурбінних  двигунів,  установок  і  інших  видів  техніки  від  впливу  значних  дінамічних  навантажень,  агресивних  середовищ,  високих  температур  і  т.  п.  є  плазмового  напилення.  Основним  елементом,  який  забезпечує  необхідні  характеристики  напилюваним  часткам,  є  плазмотрон.  До  теперішнього  часу  в  світі  розроблено  велику  кількість  плазмотронов  різних  конструкцій,  потужності,  способів  охолодження,  кожна  з  яких  має  як  свої  переваги,  так  і  недоліки.  У  більшості  конструкцій  плазмотронів  матеріал,  який  напилюється,  подається  в  плазмовий  потік  радіально  через  канал,  близький  до  зрізу  сопла  і  це  негативно  впливає  на  якість  покриття  (незадовільний  зчеплення,  підвищена  пористість  і  ін.).  крім  цього  коефіцієнт  використання  порошкового  матеріалу  з-за  нерівномірного  нагрівання  досить  низький.  Для  підвищення  достатнього  нагрівання  підвищують  потужність  плазмотрона,  що  веде  до  зниження  його  ресурсу  роботи.  В  роботі  запропоновані  напрями  модернізації  існуючих  конструкцій  плазмотронів,  які  спрямовані  на  підвищення  якості  напиляного  шару,  збільшення  потужності  процесу,  підвищення  ресурсу  роботи  обладнання.  При  цьому  виділяться  конструктивні  рішення  пов'язані  з  охолодженням  основних  вузлів  плазмотрона,  які  знижують  теплове  навантаження  в  пристрої  в  цілому.  Розглянуто  технічні  рішення  дозволяють  забезпечити  більш  ефективний  режим  роботи  і  рівномірне  прогрівання  напилюваного  матеріалу,  що  також  веде  до  якіснішого  нанесення  покриттів  різного  призначення,  збільшення  коефіцієнта  використання  порошку.  Приділено  увагу  насадкам,  які  конструктивно  пов'язані  з  самим  плазмотроном.  Насадки  суттєво  покращують  експлуатаційні  властивості  плазмотронів.  Частинки  порошку  в  такий  конструкції    прогріваються  і  мають  велику  швидкість  руху,  прискорюються,  що  також  підвищує  якість  покриття.  Експериментальні  дослідження  дозволяють  визначити  найбільш  ефективно  працюючі  розміри  насадок.  Запропонована  і  випробувана  конструкція  насадки  має  систему  охолодження  і  виконана  з  певних  матеріалів  серед  яких  нержавіючі  і  ізолюючі.  Лабораторні  випробування  плазмотрона  розробленої  конструкції  при  модернізації  показали,  що  час  безперервної  його  роботи  становить  не  менше  30  годин  при  потужності  близько  50  кВт  при  високій  якості  напилення.


Ключові слова


плазмове напилення; середа; плазмотрон; особливості; конст-рукція; аналіз; результати

Повний текст:

PDF

Посилання


Budinovskiy S.A.. Chubarov D.A., Matveev P.V Sovremennyie sposobyi naneseniya teplozaschitnyih pokryitiy na lopatki gazoturbinnyih dvigateley (obzor) [Modern methods of applying heat-shielding coatings on the blades of gas turbine engines (review)]. Aviatsionnyie materialyi i tehnologii, 2014, S5, 38–44, doi: 10.18577/2071-9140-2014-0-s5-38-44.

Effects of Space Conditions on Materials / Ed. A. I. Akishin. – New York: Nova Science Publ., 2001, 199.

Grigorev, S. N., Kovalev, O. B, Kuzmin, V. I., Mihalchenko, A. A., Sokolova, N. G., Fomin, V. M. Novyie vozmojnosti tehnologii plazmennogo napyileniya iznosostoykih pokryitiy [New features of plasma spraying technology for wear-resistant coatings]. Trenie i iznos, 2013, 34, 3, 221–226.

Pfender, L. F. Trends in Thermal Plasma Technology. Thermal Plasma Torches and Technologies. Edited by Solonenko O.P.: Cambridge International Science Publishing, Vol. 1: Plasma Torches. Basic Studies and Design, 2003, 20-41.

Miheev, A. E., Girn, A. V., Ravodina, D. V., Yakubovich, I. O. Plazmotron dlya naneseniya pokryitiy iz tugoplavkih dispersnyih materialov [Plasma torch for coating of refractory dispersed materials]. Sibirskiy jurnal nauki i tehnologiy, 2018, 19, 2, 365–372.

Kuzmin, V. I., Kartaev, E. V., Vachenko, S. P., Sergachѐv, D. V., Kornienko, E. E. Povyishenie effektivnosti plazmennogo napyileniya poroshkovyih pokryitiy [Improving the efficiency of plasma spraying of powder coatings]. Vestnik yugorskogo gosudarstvennogo universiteta, 2014, 2 (33), 7–14.

Ptitsyin, S. V., Chosov, Yu. S., Zverev, E. A. Ustanovka dlya plazmennogo naneseniya pokryitiy [Plasma Coater]. MGTU, 2006.

Plazmennoe napyilenie. Available at: http://profdetal.ru/?Tehnologii_XXI:Plazmennoe_napylenie. (Data obrascheniya: 10.09.2014).

Ignatik, A. V., Ivanov, A. I., Smirnov, A. N., Shorikov, V. S. Plazmennyie ustroystva dlya naneseniya pokryitiy raznogo funktsionalnogo naznacheniya [Plasma devices for coating various functional purposes]. Aktualnyie problemyi aviatsii i kosmonavtiki. Tehnicheskie nauki, 2010, 10-11.

Barvinok, V. A. Plazma v tehnologii, nadejnost, resurs [Plasma in technology, reliability, resource]. M.: Nauka i tehnologii, 2005, 452.

Dresvin, S. V., Ivanov, D. V. Osnovyi matematicheskogo modelirovaniya plazmotronov [Basics of mathematical modeling of plasmatrons]. SPb, Izd-vo Politehn. un-ta, ch. 1, 2004, 230

Guessasma, S., Montavon, G., Coddet, C. Modeling of the APS Plasma Spray Process Using Artifi - cial Neural Networks: Basis, Requirements and an Example. Computational Materials Science, 2004, 29 (3), 315-333, doi: 10.1016/j.commatsci.2003.10.007.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Будиновский, С. А. Современные способы нанесения теплозащитных покрытий на лопатки газотурбинных двигателей (обзор) / С. А. Будиновский, Д. А. Чубаров, П. В Матвеев // Авиационные материалы и технологии. – 2014. – S5. – С. 38–44. – doi: 10.18577/2071-9140-2014-0-s5-38-44.
  2. Effects of Space Conditions on Materials / Ed. A. I. Akishin. – New York: Nova Science Publ., 2001. – 199 p.
  3. Григорьев, С. Н. Новые возможности технологии плазменного напыления износостойких покрытий / С. Н. Григорьев, О. Б. Ковалев, В. И. Кузьмин, А. А. Михальченко, Н. Г. Соколова, В. М. Фомин // Трение и износ. – 2013. – Т. 34, № 3. – С. 221–226.
  4. Pfender, L. F. Trends in Thermal Plasma Technology. Thermal Plasma Torches and Technologies / Edited by Solonenko O.P.: Cambridge International Science Publishing, Vol. 1: Plasma Torches. Basic Studies and Design. – 2003. – P. 20-41.
  5. Михеев, А. Е. Плазмотрон для нанесения покрытий из тугоплавких дисперсных материалов / А. Е. Михеев, А. В. Гирн, Д. В. Раводина, И. О. Якубович // Сибирский журнал науки и технологий. – 2018. – Т. 19, № 2. – С. 365–372.
  6. Кузьмин, В. И. Повышение эффективности плазменного напыления порошковых покрытий / В. И. Кузьмин, Е. В. Картаев, С. П. Ващенко, Д. В. Сергачѐв, Е. Е. Корниенко // Вестник югорского государственного университета. – 2014. – Вып. 2 (33). – С. 7–14.
  7. Птицын, С. В. Установка для плазменного нанесения покрытий  / С. В. Птицын, Ю. С. Чёсов, Е. А.  Зверев. МГТУ, 2006.
  8. Плазменное напыление. URL: http://profdetal.ru/ ?Tehnologii_XXI:Plazmennoe_napylenie. (Дата обращения: 10.09.2014).
  9. Игнатик, А. В. Плазменные устройства для нанесения покрытий разного функционального назначения / А. В. Игнатик, А. И. Иванов, А. Н. Смирнов, В.С. Шориков // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки. – 2010. – C. 10-11.
  10. Барвинок, В. А. Плазма в технологии, надежность, ресурс / В. А. Барвинок. М.: Наука и технологии, 2005. – 452 с.
  11. Дресвин, С. В. Основы математического моделирования плазмотронов. / С. В. Дресвин, Д. В. Иванов. СПб: Изд-во Политехн. ун-та, ч. 1, 2004. – 230 с.
  12. Guessasma, S. Modeling of the APS Plasma Spray Process Using Artificial Neural Networks: Basis, Requirements and an Example / S. Guessasma, G.  Montavon., C. Coddet // Computational Materials Science. – 2004. – Vol. 29 (3). – P. 315-333. – doi: 10.1016/j.commatsci.2003.10.007.