Моделирование процессов движения и нагрева частиц порошка Stellite 190 при плазменной наплавке
Автор: Жаткин С.С.
Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc
Рубрика: Машиностроение и машиноведение
Статья в выпуске: 4-2 т.26, 2024 года.
Бесплатный доступ
В работе проводится моделирование процессов движения и нагрева частиц порошка твердого сплава Stellite 190 при плазменной наплавке. Проведен анализ изменения скорости частиц, времени нахождения в плазме дуги при их движении от сопла плазмотрона до зоны наплавки на заготовку с учетом как размера сферических частиц, так и расхода подаваемого порошка. Показано, что снижение скорости частиц происходит не только с ростом их диаметра, вызывающего увеличение лобового сопротивления в газовом потоке, но и с повышением расхода наплавляемого порошка за счет снижения средней скорости газопорошкового потока на выходе из сопла плазмотрона. Установлено, что при изменении размера частиц и расхода порошка наибольшее влияние на процесс нагрева и время плавления частиц оказывает их размер, чем расход порошка. Показано, что частицы размером менее 80 мкм могут полностью расплавиться за время движения до заготовки, в то время как более крупные частиц будут плавиться в основном уже в ванне плавления.
Моделирование, плазменная наплавка, порошковые материалы, расход порошка, скорость частиц порошка
Короткий адрес: https://sciup.org/148330125
IDR: 148330125 | УДК: 621.791.92 | DOI: 10.37313/1990-5378-2024-26-4(2)-312-318
Simulation of motion and heating processes particles of Stellite 190 powder during plasma surfacing
The work simulates the processes of movement and heating of particles of Stellite 190 hard alloy powder during plasma surfacing. An analysis was carried out of the change in particle speed and the time spent in the arc plasma as they move from the plasma torch nozzle to the surfacing zone on the workpiece, taking into account both the size of the spherical particles and the flow rate of the supplied powder. It is shown that a decrease in the speed of particles occurs not only with an increase in their diameter, which causes an increase in drag in the gas flow, but also with an increase in the consumption of deposited powder due to a decrease in the average speed of the gas-powder flow at the exit from the plasmatron nozzle. It has been established that when the particle size and powder consumption change, their size has the greatest influence on the heating process and the melting time of the particles than the powder consumption. It has been shown that particles smaller than 80 microns can completely melt during their movement to the workpiece, while larger particles will melt mainly in the melting bath.
Список литературы Моделирование процессов движения и нагрева частиц порошка Stellite 190 при плазменной наплавке
- Соснин, Н.А. Плазменные технологии / Н.А. Соснин, С.А. Ермаков, П.А. Тополянский. – Санкт-Петербург: Изд-во Политехнического университета, 2008. – 405 с.
- Хакимов, А.М. Влияние технологии прямого лазерного выращивания на структуру и свойства жаропрочного никелевого сплава системы Ni–Cr–W–Mo/ А.М. Хакимов, С.С. Жаткин, К.В. Никитин, В.И. Никитин, В.Б. Деев // Известия вузов. Цветная металлургия. – 2022. – Т. 28. – № 2. – С. 60–70.
- Корсмик, Р.С. Лазерная порошковая восстановительная наплавка лопаток газотурбинного двигателя / Р.С. Корсмик, Г.А. Туричин, О.Г. Климова-Корсмик, Е.В. Земляков, К.Д. Бабкин // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. – 2016. – Т. 15. – № 3. – С. 60-69.
- Барвинок, В. А. Математическое моделирование динамики движения напыляемых частиц в плазменном газотермическом потоке / В.А. Барвинок, В.И. Богданович, Е.А. Ананьева // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. – 2007. – № 1. – С. 138-147.
- Иванов, А. С. Анализ порошков для лазерной наплавки при восстановлении деталей сельскохозяйственной техники / А.С. Иванов // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. – 2021. – № 5 (91). – С. 125-129.
- Донских, C. А. Расчёт скоростей газа и частиц порошка в двухфазной газопорошковой струе / С.А. Донских, Д.В. Сёмин // Вестник Таганрогского института имени А. П. Чехова. – 2021. – С. 10-17.
- Сидоров, А. И. Восстановление деталей машин напылением и наплавкой / А.И. Сидоров. – М.: Машиностроение, 1987. – 192 с.
- Кравченко, И. Н. Способ защиты плазменной наплавки газопорошковым потоком / И.Н. Кравченко, С.В. Кравцов, Ю.А. Кузнецов // Новые огнеупоры. – 2020. – №9. – С. 37-46.
- Резников, А.Н. Тепловые процессы в технологических системах / А. Н. Резников, Л. А. Резников. – М.: Машиностроение, 1990. – 287 с.
- Диаграммы состояния двойных металлических систем. Справочник в 3-х томах. Под ред. Н.П. Лякишева. – М.: Машиностроение, 1997. – 1023 с.
- Донский, А.В. Электроплазменные процессы и установки в машиностроении/ А.В. Донский, В.С. Клубникин. – М.: Машиностроение, 1979. – 417 c.
- Бороненко, М. П. Модель движения и нагрева частиц в плазменной струе / М. П. Бороненко, И. П. Гуляев, А. Е. Серегин // Вестник Югорского государственного университета. – 2012. – Выпуск 2 (25). – С. 7–15.
- Жаткин, С.С. Исследование и моделирование процесса плазменной закалки стали 40Х/ С.С. Жаткин // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2023. – Т. 25. – № 4(2). – С. 249-257.
- Архипов, В. А. Моделирование процесса получения полых частиц кремнезема в плазменном потоке. Часть 1. Динамика движения и нагрева пористых частиц /В.А. Архипов, С.С. Бондарчук, В.В. Шеховцов, О.Г. Волокитин, А.С. Аньшаков, В.И. Кузьмин //Теплофизика и аэромеханика. – 2019. – Т. 26. – № 1. – С. 147-160.
