• Українська
  • English
ISSN 2415-3400 (Online)
ISSN 1028-821X (Print)

Застосування факельного розряду і парогенератора для шоопування поверхонь матеріалів

Рубрика: 
ПРИКЛАДНА РАДІОФІЗИКА
Пузанов, ОО
Organization: 

 

Інститут радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова НАН України
12, вул. Акад. Проскури, Харків, 61085, Україна
E-mail: s5sk@ire.kharkov.ua
https://doi.org/10.15407/rej2020.04.066
Мова: українська
Анотація: 

 

Предмет і мета роботи. Розглянуто метод шоопування матеріалів з використанням високочастотного факельного розряду (ВЧФР) і парів гліцерину як основи для розчинених в ньому активуючих добавок до робочого газу. Для розв’язання цієї задачі запропоновано використовувати парогенератор (ПГ), що дозволить збільшити каталітичні характеристики ВЧФР при активації різних поверхонь і нанесенні на них покриттів. Мета роботи – розроблення методу розрахунку ПГ, який дозволяє створити необхідне газове середовище в області горіння ВЧФР. Указаний метод розрахунку націлений на підвищення ефективності роботи автономного ПГ з урахуванням малості його розмірів у порівнянні з довжиною хвилі.

Методи і методологія роботи. Аналіз поведінки парів гліцерину в плазмі ВЧФР ґрунтується на відомих даних про потенціал іонізації молекули гліцерину в результаті електронного удару. Для з’ясовування ступеня впливу парів гліцерину на струм ВЧФР використано відоме значення потенціалу іонізації кальцію як реперної точки. Розроблений метод розрахунку нагрівальних елементів ПГ ґрунтується на поняттях, що використовуються для теплових розрахунків електронагрівальних установок. У формулах для розрахунку відносного часу роботи ПГ з різними нагрівальними елементами і потужностями використано співвідношення з теорії гальванічних елементів живлення.

Результати роботи. Показано, що пари гліцерину без добавок не впливають на струм ВЧФР. Для збудження ВЧФР обрано СВЧ-діапазон. Сумісно з дією каталізуючих добавок, які вносяться в плазму розряду, це додатково підвищує струм ВЧФР. У такому випадку каталітичні властивості ВЧФР залежать не тільки від потужності ВЧФР і частоти електромагнітного поля, що його збуджує, але й від добавок, які розчинені в гліцерині. Розроблено оригінальний метод розрахунку нагрівального елемента малогабаритного ПГ. Для виготовлення його нагрівача складено довідкові таблиці, які дозволяють обрати необхідні діаметр і кількість паралельно з’єднаних дротів спіралі.

Висновок. Показано можливість використання парів гліцерину як основи пароподібних флюсів і активуючих добавок до робочого газу ВЧФР. Розроблений метод розрахунку нагрівального елемента ПГ дає можливість оптимізувати його нагрівальне коло, а саме: а) збільшити пароутворення і зменшити енерговитрати при живленні ПГ від гальванічного елемента; б) зробити можливим застосування нагрівальних спіралей з нержавіючої сталі для роботи в режимі автоматичного регулювання температури.
Ключові слова: активація поверхонь, газорозрядна плазма, нанесення покриттів, опір багатодротових спіралей, парогенератор, пароподібні флюси, поверхнева потужність, факельний розряд

Стаття надійшла до редакції 17.02.2020
УДК 621.385.6
Radiofiz. elektron. 2020, 25(4): 66-79
Повний текст (PDF)

References: 

 

  1. Schoop M.U. A New Process (Spray Process) for the Production of Metallic Coatings. Metallurgical and Chemical Engineering. 1910. Vol. 8. P. 404–406.
  2. Ротрекле Б., Дитрих З., Тамхина И. Нанесение металлических покрытий на пластмассы. Пер. с чеш. Ленинград: Химия, 1968. 168 с.
  3. Trunecek V. Unipolar high-frequency discharge. Folia Fac. Sci. Nat. University. 1971. Vol. 12. P. 3–13.
  4. Ефимов Б.П., Кулешов А.Н., Хорунжий М.О., Пузанов А.О. Возбуждение факельного СВЧ разряда в однопроводной линии. Радиофизика и электрон.: сб. науч. тр. Ин-т радиофизики и электрон. НАН Украины. Харьков, 2009. Т. 14, № 3. С. 267–274.
  5. Puzanov A.O., Khorunzhiy M.O., Kuleshov A.N., and Yefimov B.P. Research Results and Applications of Torch Discharge in the Goubau Line. IEEE Trans. Plasma Sci. 2011. Vol. 39, Iss. 11, pt. 1. P. 2878–2879. DOI: 10.1109/TPS.2011. 2166407.
  6. Ефимов Б.П., Кулешов А.Н., Пузанов А.О., Хорунжий М.О. Факельный СВЧ-разряд в однопроводной линии: экспериментальная установка и результаты исследований. Радиотехника: науч.-техн. сб. Нац. ун-т радиоэлектрон. Харьков, Украина. 2013. № 172. С. 125–133.
  7. Пузанов А.О., Ефимов Б.П., Кулешов А.Н. Активное сопротивление факельного разряда и частотная зависимость минимального для его поддержания напряжения генератора. Радиофизика и электрон. 2014. Т. 5(19), № 3. С. 61–70.
  8. Сергейчев К.Ф., Душик В.В., Иванов В.А., Лаптева В.Г., Лахоткин Ю.В., Лукина Н.А., Борисенко М.А., Поддубная Л.В. Газофазный плазмохимический синтез поликристаллического алмазного покрытия рабочей поверхности твердосплавных режущих инструментов в плазме факельного СВЧ-разряда (обзор). Успехи прикладной физики. 2014. Т. 2, № 5. С. 453–475.
  9. Мехтизаде Р.Н. Электрический разряд факельного вида как средство технологического воздействия на материалы. Проблемы энергетики. 2005. № 2. С. 49–55.
  10. Шишковский В.И. Методические основы моделирования высокочастотных разрядов в курсе физики. Вестник Томского гос. педагогического ун-та. Естественные науки. 2000. № 2(18). С. 42–46.
  11. Мискун И.А., Луценко Ю.Ю. Влияние добавок молекулярного газа на температуру факельного разряда, горящего в атомарном газе. 20-я Междунар. науч.-практич. конф. «Современные техника и технологии». Секция 8: «Физические методы в науке и технике»: материалы конф. (Томск, 14–18 апреля 2014): в 3-х т. Т. 3. Томск, 2014. С. 29–30.
  12. Лопатин В.В., Сквирская И.И. Электрический разряд и его технологические применения. Изв. Томского политехн. ун-та. 2003. Т. 306, № 1. С. 128–132.
  13. Луценко Ю.Ю. Физика высокочастотных разрядов емкостного типа. Томск: Изд-во Томского политехн. ун-та, 2011. 122 с.
  14. Луценко Ю.Ю., Власов В.А., Вендеревская Ю.В. Особенности процесса горения высокочастотного емкостного разряда в средах с дисперсной фазой. Изв. Томского политехн. ун-та. 2007. Т. 311, № 2. С. 80–82.
  15. Геворкян В.Г. Основы сварочного дела. Москва: Высшая школа, 1985. 168 с.
  16. Хряпин В.Е. Справочник паяльщика. Москва: Машиностроение, 1981. С. 125.
  17. Винников И.З. Паяльные работы. Москва: Высшая школа, 1979. 145 с.
  18. Завилопуло А.Н., Шпеник О.Б., Маркуш П.П., Контрош Е.Э. Ионизация молекулы глицерина электронным ударом. Журн. техн. физики. 2015. Т. 85, вып. 7. С. 13–19.
  19. Пархоменко В.Д., Сорока П.И., Краснокутский Ю.И., Цыбулев П.Н., Верещак В.Г., Максимов А.И., Моссэ А.Л., Амбразявичус А.Б. Плазмохимическая технология. Низкотемпературная плазма. Т. 4. Новосибирск: Наука, 1991. С. 83, 343.
  20. Лебедев А.Т. Масс-спектрометрия в органической химии. Методы в химии. Москва: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003. 493 с.
  21. Энергия разрыва химических связей. Потенциалы ионизации и сродство к электрону. Справочник. Под ред. В.Н. Кондратьева. Москва: Наука, 1974. 350 c.
  22. Fauchais P. Understanding plasma spraying. Topical review. J. Phys. D: Appl. Phys. 2004. Vol. 37, No. 9. P. R86–R108. DOI: https://doi.org/10.1088/0022-3727/37/9/R02.
  23. Горячев С.В., Исакаев Э.Х., Сенченко В.Н., Чиннов В.Ф., Щербаков В.В. Эффективность нагрева микрочастиц в высокоэнтальпийных плазменных струях. 6-я Всерос. конф. «Физическая электроника»: материалы конф. (Махачкала, 23–26 сент. 2010). Махачкала: ИПЦ ДГУ, 2010. 304 с. С. 283–288.
  24. Герасименко А.А., Федин В.Т. Передача и распределение электрической энергии. Москва: КНОРУС, 2014. 648 с. С. 67, 528-529.
  25. Тельманова Е.Д. Электрические и электронные аппараты: электронный учебник. Екатеринбург: Изд-во ГОУ ВПО «Рос. гос. проф.-пед. ун-т», 2010. URL: https://www.rsvpu.ru/biblioteka/materialy-konf/filedirectory/3468/telman...
  26. Расчет переходного сопротивления. URL: http://stud.izhdv.ru/rir/57.htm
  27. Тепловой расчет промышленных парогенераторов. Под ред. В.И. Частухина. Киев: Вища школа, 1980. С. 34–35, 171–173.
  28. ГОСТ 10994-74. Сплавы прецизионные. Марки. URL: http://www.metotech.ru/gost_10994_74.htm
  29. Кудрявцев И.Ф., Карасенко В.А. Электрический нагрев и электротехнология. Москва: Колос, 1975. 384 с.
  30. Сокунов Б.А., Гробова Л.С. Электротермические установки. Электротермические печи сопротивления. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004. С. 103.
  31. Басов А.М., Быков В.Г., Лаптев А.В., Файн В. Б. Электротехнология. Москва: Агропромиздат, 1985. 256 с.
  32. Хрусталев Д.А. Аккумуляторы. Москва: Изумруд, 2003. 224 с.
  33. Лаврус В.И. Батарейки и аккумуляторы. Москва: Наука и техника, 1995. 79 с.
  34. Сорокин М.И., Клименко Г.К. Исследование энергетических характеристик аккумуляторов специального назначения. Инженерный журнал: наука и инновации. 2014. Вып. 2. URL: http://engjournal.ru/catalog/machin/energy/1204.html