Влияние скорости перемещения плазмотрона на термоупругие напряжения в плазменных покрытиях

Abstract

RU: Плазменное напыление сопровождается нагревом и возникновением температурной неравномерности в поверхностной зоне покрытия. При остывании детали указанная температурная неравномерность является причиной появления остаточных термических напряжений, которые могут привести к разрушению покрытия и к потере работоспособности детали и устройства в целом. Поэтому исследование термических напряжений является актуальной проблемой. На основании модели нестационарного теплообмена при осаждении плазменного покрытия разработана модель влияния скорости перемещения плазмотрона на температуру поверхности, глубину зоны нагрева подложки, термическое напряжение и несущую способность плазменного покрытия. Использование предложенной модели расчета показало, что при увеличении скорости перемещения плазмотрона вдоль поверхности происходит снижение температуры и термических напряжений, вследствие чего повышается несущая способность покрытия. Одновременно снижается и толщина температурного слоя в зоне нагрева. Полученные зависимости использованы для выбора технологических параметров режима плазменного напыления покрытий толщиной более 1 мм, что позволило снизить термические напряжения и устранить растрескивание покрытия на детали UK: Плазмове напилення супроводжується нагріванням і виникненням температурної нерівномірності в поверхневій зоні покриття. При охолодженні деталі зазначена температурна нерівномірність є причиною появи залишкових термічних напружень, які можуть призвести до руйнування покриття і до втрати працездатності деталі і пристрою в цілому. Тому дослідження термічних напруг є актуальною проблемою. На підставі моделі нестаціонарного теплообміну при осадженні плазмового покриття розроблена модель впливу швидкості переміщення плазмотрона на температуру поверхні, глибину зони нагріву підкладки, термічне напруження і несучу здатність плазмового покриття. Використання запропонованої моделі розрахунку показало, що при збільшенні швидкості переміщення плазмотрона уздовж поверхні відбувається зниження температури і термічних напружень, внаслідок чого підвищується несуча здатність покриття. Одночасно знижується і товщина температурного шару в зоні нагріву. Отримані залежності використані для вибору технологічних параметрів режиму плазмового напилення покриттів товщиною понад 1 мм, що дозволило знизити термічні напруження і усунути розтріскування покриття на деталі. EN: Plasma spraying is accompanied by heat and the occurrence of temperature unevenness in a surface area coverage. During cooling of the part specified temperature unevenness is the cause of residual thermal stresses, which can lead to failure of the coating and loss of efficiency parts and devices in General. Therefore the research of thermal stresses is an important issue. Based on the model of unsteady heat transfer during the deposition of the plasma coating a model of influence of speed of movement of the plasma torch on the surface temperature, the depth of the zone of heating of the substrate, thermal stress and load carrying ability to plasma coat was developed. Using the proposed calculation model it was shown that increasing the speed of movement of the torch along the surface reduces the temperature and thermal stresses, thereby increasing the bearing capacity of the coating. At the same time and the thickness of the temperature layer in the heating zone are reduced. The dependences were used for selection of technological parameters of plasma spraying of coatings of a thickness of > 1 mm, which allowed to reduce thermal stresses and eliminate cracking of the coatings on the parts.