МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПЛАЗМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ ПОРОШКОВЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
DOI:
https://doi.org/10.57070/2304-4497-2024-4(50)-37-45Ключевые слова:
порошковые полимерные материалы, плазменные покрытия, математическое моделирование, стадии плазменного процесса, компьютерная модельАннотация
В работе предложена концепция комплексного моделирования плазменного напыления покрытий на основе порошковых полимерных материалов. Представлено физико-математическое описание процесса путем разбивки его на несколько основных стадий, комплексного моделирования всех стадий плазменного напыления со сквозной передачей данных с одной стадии на другую. Процесс плазменного напыления был разбит на следующие стадии: генерация плазменной струи; ввод распыляемого порошка в плазменную струю, его нагрев и ускорение; взаимодействие плазменной струи и расплавленных частиц порошка с основанием. Температурное распределение открытой плазменной струи получено аппроксимацией экспериментальных данных для различных типов плазменных установок, конструкций плазмотронов и режимов их работы. Скорость частиц порошка определялась с учетом закона Ньютона. Прогрев, плавление полимерных частиц при движении в высокотемпературной газовой струе было сведено к решению дифференциального уравнения теплопроводности Фурье-Кирхгофа в сферических координатах. Формирование полимерного слоя при плазменном осаждении представлено с помощью выражения Мадежски. Результатом моделирования плазменного процесса является информация о характере деформирования расплавленных частиц порошка при соударении с основанием, толщине осажденного покрытия, его пористости, прочности адгезионного соединения и др. Разработанная компьютерная модель позволяет проводить оптимизацию технологических режимов нанесения плазменных полимерных покрытий. Программно-математический комплекс применен для исследования и оптимизации процесса напыления эпоксидных покрытий. При сравнении расчетных и экспериментальных данных сделан вывод об адекватности разработанной математической модели. Технология плазменного напыления порошковых полимерных покрытий предлагается для окраски крупногабаритных транспортных средств, в том числе струнного транспорта (юнимобилей), что невозможно традиционными методами порошкового напыления.
Библиографические ссылки
Нанесение покрытий плазмой / В.В. Куди-нов, П.Ю. Пекшев, В.Е. Белащенко и др. Москва: Наука, 1990:408.
Лясников В.Н., Лясникова А.В., Дударева О.А.Плазменное напыление. Саратов: Изд-во СГТУ им. Гагарина Ю.А., 2016:620.
Пузряков А.Ф. Теоретические основы тех-нологии плазменного напыления. Москва: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008:320.
Ильюшенко А.Ф., Шевцов А.И., Оковитый В.А.,Громыко Г.Ф.Процессыформирования га-зотермических покрытий и их моделирование. Минск: Беларуская навука, 2011:357.
Meghwal A., Anupam A., Murty B.S., Berndt C.C.,KottadaR.S., FngA.S.M. Thermalsprayhigh-entropyalloycoatings: areview. JournalofThermalSprayTechnology. 2020;29:857–893.
Гильман А.Б. Воздействие низкотемпературной плазмы как эффективный метод модифи-кации поверхности полимерных материалов. Химия высоких энергий.2003;1:20–26.
Цырлин М.И., Родченко Д.А. Формирование сетчатой структуры термоотверждаемого по-лимера при плазменном осаждении. Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наук. 1998;4:132−136.
Цырлин М.И. Математическое моделирова-ние процесса нагрева полимерных частиц при плазменном напылении покрытий. В кн.:Вклад вузовской науки в развитие прио-ритетных направлений производственно-хозяйственной деятельности, разработку экономичных и экологически чистых технологий: Тез. докл. 54 межд. научно-техн. конф. 21-24 ноября 2000. Минск: БГПA; 2000:136.
Жуков М.Ф., Коротеев А.С. Теория терми-ческой электродуговой плазмы. Ч. 1. Мето-ды математического исследования плазмы. Новосибирск: Наука, 1987:278.
Цветков Ю.В., Панфилов С.А. Низкотемпе-ратурная плазма в процессах восстановле-ния. Москва: Наука, 1980:359.
Лыков А.В. Теория теплопроводности. Москва: Высшая школа, 1967:599.
Кутателадзе С.С. Основы теории теплооб-мена.Новосибирск: Наука, 1970:659.
Madejsky J. Solidification of droplets on a cold surface. Intern. J. Heat and Mass Transfer.1976;19:1009–1013.
Grover E. Statistical methods for graphs. 2017:29.
Цырлин М.И, Юницкий А.Э. Отверждение термореактивных порошковых материалов с использованием низкотемпературной плазмы. В кн.: Современные методы и технологии создания и обработки материалов. Сб. научных трудов. В 2 кн. Кн. 1. Материаловедение.Минск: ФТИ НАН Беларуси, 2022:268–275.
Spyrou E. Powder Coatings. Chemistry and Technology. Vincentz Network, 2012:380.17.Kiil S. Anticorrosive Coatings. Coat. Technol. 2009;6:135–176.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 Анатолий Эдуардович Юницкий, Михаил Иосифович Цырлин
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
