Таблица 2
Начальные условия расчетов
№
NiCr
Al
T
0
, K
Y
, МПа
С
p
T
, ГДж/кг
T
0
, K
Y
, МПа
С
p
T
, ГДж/кг
1 700
265,6
0,308
434
19,5
0,391
2 1120
106,2
0,493
747
7,3
0,674
3 1400
0
0,616
933
0
0,841
T
0
= 434
. . .
933
K для частиц алюминия. Температура подложки при
этом составляла 300 K. Указанные значения скоростей и температур
были получены в рамках расчетно-теоретического моделирования
процессов ускорения и нагрева частиц в газовом потоке [5] и соот-
ветствуют диапазону, характерному для технологического процесса
высокоскоростного газопламенного напыления.
Анализ результатов математического моделирования.
Получе-
на картина изменения формы частицы, глубины ее внедрения в прегра-
ду и высоты частицы над поверхностью преграды (рис. 1). В процессе
деформирования частица принимает дискообразную форму со слож-
ным поперечным сечением. Внешний диаметр этого диска
D
будем
называть диаметром деформированной частицы, а максимальную тол-
щину диска
h
— высотой деформированной частицы. Глубину образу-
ющейся каверны, или глубину внедрения частицы, обозначим
l
.
Как показали результаты исследований, диаметр деформированной
частицы возрастает с ростом температуры, что объясняется уменьше-
нием предела текучести материала. Кроме того, при высоких скоро-
стях (
V
0
= 1000
м/с) наблюдается менее интенсивный рост диаметра
деформированной частицы. Это можно объяснить тем, что при возра-
стании скорости частица глубже внедряется в преграду и растекания
ее по поверхности не происходит. Отметим, что изменения глубины
внедрения от начальной температуры частицы не наблюдается.
Изменение высоты деформированной частицы над поверхностью
преграды в зависимости от температуры имеет различный характер.
При скорости 500 м/с увеличение начальной температуры приводит к
растеканию частицы по поверхности преграды. При более высокой
скорости частицы происходит “выплескивание” материала частицы из
образованного в подложке кратера. Разрушение частицы алюминия
наблюдается при ее температуре плавления и скорости 1000 м/с.
На рис. 2 приведено распределение температуры в частице NiCr
и подложке на оси
z
в различные моменты времени при скорости
V
0
= 500
м/с и температуре 700 K. Значение
z
= 0 мм соответству-
ет первоначальной границе раздела частицы и преграды. Локальное
повышение температуры в зоне контакта связано с переходом кине-
тической энергии частицы в энергию упругой, а затем пластической
деформации. При этом частица нагревается на 100
◦
С.
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2011. № 3 33
