Детонаційно-газовий вибух і продукти його розпаду - джерело нагріву і прискорення частинок, що напилюються

    Узагальнена схема детонаційно-газового напилення наведена на

рисунку 2.25.

 

Рисунок 2.25. – Узагальнена схема детонаційно-газового напилення покриттів:

                      I - пальний газ; II-окислювальний газ; III- технологічний газ;

                     d_с, l_с- діаметр і довжина сопла

 

При ДГН джерелом нагріву і прискорення частинок є високотемпературний потік газової суміші, що утворюється в результаті направленого вибуху.

Детонаційна хвиля характеризується високою температурою (4000-5700°К) і швидкістю (2000 - 3000 м/с). Швидкість і температура продуктів її розпаду дещо нижчі. Теплова потужність детонаційних газових струменів досягає 10⁴-10⁷ Вт. Для ацетиленово-кисневих сумішей її значення досягає 15·10⁶ Вт (d_c=16мм, 45% С₂Н₂). Швидкість продуктів детонації визначає швидкість напилених частинок, яка може досягати 800-1300 м/с і більш. Таким чином, детонаційно-газовий вибух і продукти його розпаду відносяться до високоенергетичних, високошвидкісних і високотемпературних джерел і можуть бути використані для напилення покриттів.

Особливості процесу ДГН

При ДГН в камеру запалення 1 (див. рис. 2.25) подається задана кількість суміші робочих газів, наприклад, С₂Н₂-О₂-N₂. За допомогою малопотужного електричного розряду 2 суміш підпалюють. Теплові хвилі, що виникають при цьому, породжують ударну 3, а потім і детонаційну хвилю 4. В каналі ствола 5 детонаційна хвиля розпадається, утворюючи продукти згоряння газової

суміші 6. Одночасно з заповненням ствола вибуховою сумішшю вводять напилений порошок

Метод відноситься до циклічних процесів. Виділяються три його складові (τ_ц): час, необхідний для заповнення камери і ствола газовою сумішшю (τ₃); час, що затрачується на утворення вибуху і викиду продуктів детонації і порошку (τ_в); час продування камери і ствола (τ_пр)

τ_ц = τ₃ + τ_в + τ_пр.

Час циклу складає 0,2-1с. Прагнуть мінімальних значень τ_ц і, тим самим, максимальної продуктивності. Протягом одного циклу на поверхню напилення наноситься 30-100 мг порошку.

У процесі ДГН обов'язкова присутність технологічного газу, в якості якого частіше всього використовують: азот, аргон, повітря. Призначення технологічного газу:

1. Регулювання умов протікання детонаційно-газового вибуху і тим самим продуктивності напилення. Вплив добавок азоту на характеристики вибуху еквімолярної суміші С₂Н₂-О₂ ілюструється даними, наведеними в таблиці 2.4.

 

2. Запобігання сажеутворення. Для цього вміст технологічного газу в робочій суміші, як правило, знаходиться на рівні 10-15% об.

3. Очищення робочої камери (ствола) від продуктів детонаційно-газового вибуху.

4. Замикання каналів робочих газів під час дії вибуху (в установках з пневмоавтоматикою).

 

Таблиця 2.4 - Вплив добавок азоту на характеристики вибуху еквімолярної суміші С₂Н₂-О₂

Характеристика	Добавки N2, моль
	0	3	4
Тиск вибуху, МПа Температура вибуху, К  Швидкість продуктів детонації, м/с Швидкість детонаційної хвилі теоретична, м/с	0,5 4560 1375 2960	0,23 3300 880 2170	0,22 3110 870 2020

Класифікації способів ДГH

1. За типом пальної суміші:

- з використанням пальних газів (С₂Н₂, Н₂ і др.);

- з використанням пальних рідин ( гас, бензин і ін.).

2. За способом запалення:

- з форкамерним запаленням;

- без камер запалення.

3. За розташуванням стволів установки:

- з вертикальним розташуванням стволів;

- з горизонтальним розташуванням стволів.

4. За числом стволів:

               - одноствольні;

               - багатоствольні.

5. За геометрією стволів:

    - зі стволами постійного перетину;

              - зі стволами змінного перетину;

              - з прямолінійними стволами;

 - зі стволами у вигляді змійовика.

Параметри процесу ДГН і їх вплив на ефективність напилення