PODSTAWY PROCESU NATRYSKIWANIA DETONACYJNEGO

TOMASZ
BABUL
PODSTAWY PROCESU
NATRYSKIWANIA DETONACYJNEGO
POWŁOK NiCrBSi i WC/Co
Instytut Mechaniki Precyzyjnej
Warszawa 2011
SPIS TREŚCI
WYKAZ WYBRANYCH OZNACZEŃ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
1. WPROWADZENIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
2. STAN ZAGADNIENIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1. Istota natryskiwania detonacyjnego powłok. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2. Urządzenia zaworowe do natryskiwania detonacyjnego . . . . . . . . . . .
2.3. Materiały do natryskiwania detonacyjnego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.1. Źródła energetyczne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.2. Proszki do natryskiwania detonacyjnego . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.4. Metody badań strumienia natryskowego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.5. Zjawiska elementarne w procesie formowania powłok . . . . . . . . . . . .
2.6. Struktura i właściwości powłok . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.7. Podsumowanie stanu zagadnienia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
11
13
16
16
18
22
25
28
31
3. PROBLEMATYKA BADAWCZA, CEL I ZAKRES PRACY . . . . . . . .
3.1. Cel pracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2. Zakres badań własnych. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
35
35
35
4. BEZZAWOROWE URZĄDZENIE DO NATRYSKIWANIA
DETONACYJNEGO POWŁOK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
38
5. METODYKA BADAŃ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.1. Materiały do badań . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2. Metodyka pomiarów właściwości fizycznych strumienia
natryskowego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.1. Metodyka pomiaru ciśnienia i temperatury produktów
detonacji w lufie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.2. Metodyka pomiaru temperatury cząstek w strumieniu
natryskowym . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.3. Metodyka pomiaru prędkości cząstek w strumieniu
natryskowym . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.4. Metodyka wyznaczania koncentracji cząstek w strumieniu
natryskowym . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
41
41
42
42
43
45
48
5
5.2.5 Metodyka pomiaru oddziaływania cieplnego na podłoże
dwufazowego strumienia natryskowego . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3. Metodyka badań metaloznawczych powłok oraz strefy pośredniej . . .
5.4. Metodyki badań wybranych właściwości powłok . . . . . . . . . . . . . . . .
6. WYNIKI BADAŃ WŁASNYCH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1. Charakterystyki detonacyjnego strumienia natryskowego . . . . . . . . . .
6.1.1. Współczynnik wykorzystania proszku . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.2. Ciśnienia i prędkości produktów detonacji w lufie . . . . . . . . . .
6.1.3. Model oddziaływania strumienia gazów na cząstki proszku . . .
6.1.3.1. Dane, założenia i metoda obliczania rozkładu
temperatury w cząstce proszku. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.3.2. Wpływ czasu nagrzewania na rozkład temperatury
w cząstce proszku . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.3.3. Rozkład temperatury w cząstce na stalowym podłożu. . .
6.1.4. Temperatura cząstek w strumieniu natryskowym . . . . . . . . . . . .
6.1.5. Koncentracja cząstek w strumieniu natryskowym . . . . . . . . . . . .
6.1.6. Prędkość cząstek w strumieniu natryskowym . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.7. Oddziaływanie cieplne na podłoże dwufazowego strumienia
natryskowego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2. Struktury powłok oraz strefy pośredniej. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.1. Struktura powłok z proszków na bazie niklu . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.2. Struktura powłok z proszku węglika wolframu z kobaltem . . . .
6.3. Wybrane właściwości użytkowe powłok . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3.1. Przyczepność powłok . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3.2. Zużycie przez tarcie powłok NiCrBSi oraz WC/Co . . . . . . . . . .
6.3.3. Wytrzymałość zmęczeniowa stali z powłokami
natryskiwanymi cieplnie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3.4. Naprężenia własne w strefie połączenia powłoka-podłoże . . . . .
49
50
51
55
55
55
56
60
60
65
70
75
83
88
92
97
97
108
110
110
112
118
122
7. HIPOTEZA MECHANIZMU UZYSKIWANIA POŁĄCZEŃ
CZĄSTKA-PODŁOŻE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
8. PODSUMOWANIE I WNIOSKI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
LITERATURA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137