Пiдвищення сталості процесу поверхневого нагріву пластини рухомим плазмовим джерелом

Анотація

Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України (Київ, Україна)

УДК 533.951.8: 621.74.046

Дослідження, які проведено в цій роботі, спрямовані на оптимізацію технологічних схем та режимів нагрівання металевих пластин концентрованим джерелом енергії для отримання пласкої рідкої ванни розплаву в умовах безперервної дії джерела нагріву. А також пошуку методів стабілізації процесу нагрівання, рівномірності його параметрів з метою використання локальної термічної обробки у новому гібридному способі виробництва біметалічних та багатошарових виробів в умовах безперервного технологічного процесу. В роботі представлено результати досліджень параметрів та умов застосування методу поверхневого нагріву металевої пластини за допомогою плазми. Досліджено критичні та максимально допустимі режими нагрівання поверхні в окислювальному середовищі, що задовольняють умови рідкофазного з’єднання при подальшому заливанні рідкого розплаву. Визначено глибини проплавлення металевих поверхонь за різних умов обробки. Розроблено різні схеми реалізації даного методу локального нагріву, представлено результати експериментальних досліджень та визначено найбільш раціональний спосіб рівномірного та сталого поверхневого нагріву металевої пластини. Визначено також оптимальні параметри нагріву, що підвищують сталість та рівномірність цього процесу, а також забезпечують умови створення поверхневої мікрометалургійної ванни розплаву достатніх розмірів та часу її існування – як необхідних передумов для протікання всього безперервного технологічного процесу виробництва біметалічних та багатошарових виробів. Для збільшення швидкості обробки, а також для розширення зони впливу джерела нагріву та підвищення продуктивності технологічного процесу в цілому – у роботі запропоновано метод скануючого нагріву, що полягає в накладанні коливань плазмотрона з плоскопаралельним переміщенням пластини, що оброблюється. У роботі показано, що плоскопаралельне сканування дає можливість підвищити сталість процесу горіння плазмової дуги, а також отримувати зону нагрівання різної ширини, що збільшує номенклатуру виробів, які отримуються для запропонованого вище нового методу створення біметалічних та багатошарових виробів.

Список літератури

 1 Патон Б. Є. Плазменные технологии на рубеже веков. Автоматическая сварка. 2000. № 12. С. 3–5. Отримано з: https://patonpublishinghouse.com/rus/journals/as/2000/12
 2 Бандура А. Н., Гаркуша И. Е., Бирка О. В., Махлай В. А. Модификация конструкционных материалов импульсными плазменными потоками. / 9-ая Международная конференция «Взаимодействие излучений с твердым телом», 20–22 сентября 2011 г., Минск, Беларусь. Отримано з: https://inis.iaea.org/collection/NCLCollectionStore/_Public/46/045/46045...
 3 Лихошва В. П., Надашкевич Р. С. Новий прогресивний метод отримання біметалевих і багатошарових виробів. / Тез. доп. на VI міжнар. наук.-практ. конф. «Литье, Металлургия-2017», Запоріжжя, 2017. С. 167–168. Отримано з: https://nmetau.edu.ua/file/lite_metallurgiya_2017.pdf
 4 Chabak, Yu. G., Fedun, V. I., Pastukhova, T. V., Zurnadzhi, V. I., Efremenko, V. G., & Berezhnyj, S. P. (2017). Modification of steel surface by pulsed plasma heating. Voprosy Atomnoj Nauki i Tekhniki, (4–110), 97–102. Reсieved from  https://inis.iaea.org/search/search.aspx?orig_q=RN:48093565
 5 Самотугін, С. С., Гагарін В. А., Мазур В. А. Оптимизация конструкции плазмотрона для поверхностной модификации стальных изделий. / Вісник Приазовського державного технічного університету : зб. наукових праць ДВНЗ «ПДТУ». Маріуполь, 2017. Вип. 35. С. 104–110. Отримано з: http://eir.pstu.edu/handle/ 123456789/16697
 6 Астрелін В. Т., Бурдаков А. В., Губер Н. А., Ковеня В. М. Моделирование движения и нагрева неоднородной плазмы. Прикладная механика и техническая физика. 2001. т. 42. № 6. с. 3–18. Отримано з: https://www.sibran.ru/upload/iblock/b9d/b9d67a9fe0df510b1926cdfed949ab22...
 7 Чігарьов В. В., Кондрашов К. А., Макаренко Н. А., Грановський Н. А. Нагрев плазменной дугой плоского электрода, аксиально подаваемого в плазмотрон. Автоматическая сварка, № 8, 2007, с. 23–28. Отримано з: https://patonpublishinghouse.com/ ukr/journals/as/2007/08/00
 8 Плаховський С. И., Цегельник Е. В., Гарін В. О. Моделирование течений в катодных узлах плазменного оборудования при описании дуги объемным источником энергии. Вестник двигателестроения. 2010. №1. с. 8–15. Отримано з: https://cyberleninka.ru/article/n/modelirovanie-techeniy-v-katodnyh-uzla...opisanii-dugi-obemnym-istochnikom-energii/viewer
 9 Shi, J. J., Liu, D. W. and Kong, M.G. Plasma stability control using dielectric barriers in radio-frequency atmospheric pressure glow discharges. Applied Physics Letters. 2006. 89 (8), article 081502, pp. 1–3. Reсieved from: https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.2338647
10 Kim, Sung Je, Heberlein, Joachin, Lindsay, Jon, Peters, John Methods to evaluate arc stability in plasma arc cutting torches. Journal of Physics D: Applied Physics, Vol. 43, 2010, pp. 505202. https://doi.org/10.1088/0022-3727/43/50/505202
11 Duan, Z., Heberlein, J. Arc instabilities in a plasma spray torch. J Therm Spray Tech 11, 44–51 (2002). https://doi.org/10.1361/105996302770348961