多功能微弧等離子噴涂技術(shù)與應(yīng)用

出版時間:1970-1  出版社:科學(xué)出版社  作者:汪劉應(yīng),王漢功 著  頁數(shù):206  

前言

等離子噴涂技術(shù)是熱噴涂技術(shù)的重要分支,由于等離子弧具有溫度高、能量集中、焰流速度高的特點,并且能夠制備出各種高硬度、耐磨損、耐高溫、抗氧化、耐腐蝕的功能涂層,因此在航空、航天、原子能等工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)等離子噴涂設(shè)備由于功率大、電源體大而笨重,多采用外送粉,且使得噴涂電能消耗大、成本高、不便于現(xiàn)場作業(yè),因此在諸多領(lǐng)域應(yīng)用受限。為拓展等離子噴涂技術(shù)的應(yīng)用范圍,并推動等離子噴涂技術(shù)的發(fā)展,我們在認真分析傳統(tǒng)等離子噴涂技術(shù)優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上,從等離子噴涂電源、噴槍設(shè)計入手,開發(fā)了一種體積小、重量輕、低功率、高效節(jié)能的多功能微弧等離子噴涂系統(tǒng)。本書重點圍繞等離子噴涂電源、噴槍設(shè)計與技術(shù)應(yīng)用為研究核心,設(shè)計了集主電路和控制系統(tǒng)于一體的多功能微弧等離子噴涂逆變電源,開發(fā)了具有槍內(nèi)中心軸向送粉、復(fù)合進氣方式等特點的等離子噴槍,研制了便攜式多功能微弧等離子噴涂系統(tǒng);通過對多功能微弧等離子噴涂射流、粒子的溫度和速度模擬與仿真,研究噴槍設(shè)計與噴涂粒子溫度和速度之間的關(guān)系,最后進行多功能微弧等離子噴涂技術(shù)的應(yīng)用研究。全書力求達到科學(xué)性、系統(tǒng)性以及實用性的統(tǒng)一。該書是我們科研團隊10多年來在熱噴涂技術(shù)領(lǐng)域科研工作的總結(jié),并得到了國家自然科學(xué)基金和總裝維修改革科研項目的資助,獲得了陜西省科學(xué)技術(shù)二等獎和2項發(fā)明專利。書中的一些最新研究成果希望能夠為金屬材料、粉末冶金、機械制造、表面工程等領(lǐng)域的研究人員提供幫助。本書出版之際,衷心感謝葛昌純院士、周克崧院士、馬世寧教授、黃小鷗教授、李長久教授對我們工作所給予的支持和鼓勵,感謝一起攻關(guān)的科研團隊的所有人員。特別感謝華紹春、劉顧、侯平均、姚建勛等同志在出版過程中做的大量工作。此外,在多功能微弧等離子噴涂系統(tǒng)研制過程中,得到了山東山大奧太電氣有限公司朱茂峰工程師、西北工業(yè)大學(xué)凝固技術(shù)國家重點實驗室等單位的大力支持,在此向關(guān)心、支持多功能微弧等離子噴涂技術(shù)研究的單位和人員表示衷心的感謝!由于我們涉入熱噴涂領(lǐng)域比較晚,對熱噴涂技術(shù)的研究還比較膚淺,水平有限,加之時間倉促,書中疏漏之處敬請讀者批評指正。

內(nèi)容概要

  《多功能微弧等離子噴涂技術(shù)與應(yīng)用》總結(jié)了作者多年來的研究結(jié)果和實驗數(shù)據(jù),同時在參考了國內(nèi)外同行的研究成果和相關(guān)文獻資料的基礎(chǔ)上,重點講述了多功能微弧等離子噴涂逆變電源與等離子噴槍的設(shè)計開發(fā),以及多功能微弧等離子噴涂技術(shù)在熱障、吸波等功能涂層和45#鋼淬火中的應(yīng)用。《多功能微弧等離子噴涂技術(shù)與應(yīng)用》共7章,主要內(nèi)容包括:緒論,多功能微弧等離子噴涂逆變電源系統(tǒng)設(shè)計,多功能微弧等離子噴槍的設(shè)計與實現(xiàn),微弧等離子噴涂射流與粒子特性,多功能微弧等離子噴涂復(fù)合熱障涂層,吸波涂層的制備與性能研究,微弧等離子表面淬火硬化層性能研究。該書在立意、選材、學(xué)科交叉及寫作上做了有益的探索。書中不僅有多功能微弧等離子噴涂系統(tǒng)設(shè)計過程的理論分析和計算,有科學(xué)實驗的圖樣和數(shù)據(jù),而且有該技術(shù)在熱障涂層、吸波涂層制備以及等離子淬火方面的具體應(yīng)用?!抖喙δ芪⒒〉入x子噴涂技術(shù)與應(yīng)用》可供從事金屬材料、粉末冶金、機械制造、表面工程等領(lǐng)域的科研人員及高等院校相關(guān)專業(yè)的師生參考。

書籍目錄

前言第1章 緒論1.1 等離子噴涂的原理及特點1.2 等離子噴涂技術(shù)最新進展1.2.1 等離子噴涂電源的最新進展1.2.2 等離子噴槍的最新進展1.3 等離子噴涂技術(shù)的發(fā)展趨勢1.3.1 等離子噴涂技術(shù)的發(fā)展方向1.3.2 數(shù)值模擬在等離子噴涂中的應(yīng)用研究1.3.3 等離子噴涂涂層應(yīng)用研究1.3.4 涂層性能檢測與分析研究1.4 多功能微弧等離子噴涂技術(shù)的提出參考文獻第2章 多功能微弧等離子噴涂逆變電源系統(tǒng)設(shè)計2.1 微弧等離子噴涂電源特性設(shè)計2.1.1 等離子噴涂電源外特性要求2.1.2 等離子噴涂電源調(diào)節(jié)特性要求2.1.3 等離子噴涂電源動特性要求2.2 多功能微弧等離子噴涂逆變電源方案2.2.1 多功能微弧等離子噴涂逆變電源設(shè)計思想2.2.2 多功能微弧等離子噴涂逆變電源總體設(shè)計方案2.3 多功能微弧等離子噴涂逆變電源主電路設(shè)計2.3.1 輸入整流濾波電路設(shè)計2.3.2 新型軟開關(guān)諧振逆變電路設(shè)計2.3.3 主電路參數(shù)的選擇與計算2.3.4 輸出整流濾波電路設(shè)計2.4 多功能微弧等離子噴涂逆變器控制模式2.4.1 多功能微弧等離子噴涂逆變電源控制模式研究2.4.2 驅(qū)動電路設(shè)計2.4.3 多功能微弧等離子噴涂逆變電源數(shù)字化控制研究2.5 多功能微弧等離子噴涂逆變電源效率參考文獻第3章 多功能微弧等離子噴槍的設(shè)計與實現(xiàn)3.1 低溫等離子體物理過程與傳輸特性分析3.1.1 低溫等離子體物理過程分析3.1.2 低溫直流等離子弧傳輸模型研究3.1.3 等離子弧的壓縮效應(yīng)3.2 多功能微弧等離子噴槍的設(shè)計3.2.1 噴槍設(shè)計要求3.2.2 噴槍設(shè)計方案3.3 微弧等離子噴槍送粉與進氣方式設(shè)計3.3.1 傳統(tǒng)等離子噴涂送粉方式分析3.3.2 微弧等離子噴涂送粉方式設(shè)計3.3.3 微弧等離子噴涂進氣方式設(shè)計3.4 微弧等離子噴槍噴嘴的設(shè)計與優(yōu)化3.4.1 噴嘴的主要結(jié)構(gòu)形式與幾何參數(shù)3.4.2 拉瓦爾噴嘴特征參數(shù)計算3.4.3 拉瓦爾噴嘴型面設(shè)計3.4.4 基于MATLAB的微弧等離子噴涂超音速噴嘴設(shè)計3.5 噴槍冷卻系統(tǒng)設(shè)計3.5.1 噴槍冷卻系統(tǒng)設(shè)計方案3.5.2 微弧等離子噴槍冷卻過程的數(shù)學(xué)建模與仿真3.5.3 噴槍冷卻的參數(shù)計算3.6 多功能微弧等離子噴槍電弧特性與熱效率3.6.1 電弧的伏安特性3.6.2 噴槍熱效率分析參考文獻第4章 微弧等離子噴涂射流與粒子特性4.1 微弧等離子噴涂射流的特性4.1.1 噴槍出口處基本參量的確定4.1.2 數(shù)學(xué)模型4.1.3 結(jié)果與分析4.2 微弧等離子噴涂粒子特性4.2.1 基本假設(shè)4.2.2 微弧等離子噴涂粒子運動模型4.2.3 微弧等離子噴涂粒子加熱模型4.2.4 材料選擇與幾何模型4.2.5 結(jié)果與分析4.3 微弧等離子噴涂Al2O3粒子溫度、速度測試4.3.1 測試設(shè)備與原理4.3.2 實驗方法與測試結(jié)果4.3.3 結(jié)果分析參考文獻第5章 多功能微弧等離子噴涂復(fù)合熱障涂層5.1 實驗材料與方法5.1.1 實驗材料5.1.2 實驗方法5.2 空心莫來石隔熱涂層的制備與性能5.2.1 涂層制備5.2.2 涂層的組織形貌與結(jié)合強度5.2.3 涂層的隔溫性能5.2.4 涂層的抗熱震性能5.3 莫來石與金屬復(fù)合熱障涂層的制備5.3.1 涂層制備5.3.2 涂層的組織形貌和結(jié)合強度5.3.3 涂層的隔熱性能5.3.4 涂層的抗熱震性能5.3.5 涂層熱震過程的裂紋擴展5.4 納米ZrO2/莫來石與金屬復(fù)合熱障涂層的制備5.4.1 涂層制備5.4.2 涂層的組織形貌和結(jié)合強度5.4.3 涂層的隔熱性能5.4.4 涂層的抗熱震性能5.4.5 涂層熱震過程的裂紋擴展5.5 莫來石基梯度熱障涂層的制備5.5.1 復(fù)合梯度熱障涂層的制備5.5.2 涂層的微觀組織和結(jié)合強度5.5.3 涂層的隔熱性能5.5.4 涂層的抗熱震性能參考文獻第6章 吸波涂層的制備與性能研究6.1 吸波材料及其制備技術(shù)6.1.1 吸波材料研究進展6.1.2 吸波涂層制備技術(shù)6.1.3 納米顆粒喂料制備和涂層性能測試6.2 吸波粉末的表征6.3 涂層吸波性能的表征6.3.1 復(fù)合粉末的電磁參數(shù)6.3.2 復(fù)合粉末的反射率模擬6.3.3 復(fù)合涂層的電磁波反射率6.3.4 復(fù)合涂層的高溫反射率6.4 涂層理論厚度和實際厚度的關(guān)系6.5 涂層結(jié)合強度6.6 涂層面密度參考文獻第7章 微弧等離子表面淬火硬化層性能研究7.1 試驗材料與方法7.1.1 試驗材料7.1.2 實驗方法7.1.3 工藝參數(shù)的確定7.2 淬火硬化層組織結(jié)構(gòu)7.2.1 淬火硬化層宏觀形貌特征7.2.2 淬火硬化層顯微組織分析7.2.3 淬火工藝參數(shù)對硬化帶尺寸的影響7.3 淬火硬化層顯微硬度特性研究7.3.1 硬度分布特征7.3.2 淬火工藝對硬化層硬度的影響7.4 淬火硬化層磨損特性7.4.1 磨損實驗結(jié)果7.4.2 磨損形式分析7.4.3 磨損層表面形貌特征7.4.4 磨損機理的探討7.5 基于遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的淬火工藝參數(shù)優(yōu)化7.5.1 遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練方法(GA-BP算法)的實現(xiàn)7.5.2 實驗結(jié)果建模與仿真7.5.3 基于遺傳算法(GA)的工藝參數(shù)優(yōu)化參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖:4)電磁干擾嚴重。隨著頻率提高,電路中的di/dt和du/dt增大,從而導(dǎo)致電磁干擾(EMI)增大,影響整流器和周圍電子設(shè)備的工作。軟開關(guān)技術(shù)的出現(xiàn)為克服硬開關(guān)存在的缺陷提供了一條有效途徑。軟開關(guān)技術(shù)的實質(zhì)是在電路中增加小電感、電容等諧振元件,在開關(guān)過程前后引入諧振,使開關(guān)條件得到改善,從而降低開關(guān)損耗和開關(guān)噪聲。因此,軟開關(guān)有時也稱為諧振開關(guān)。軟開關(guān)工作方式與硬開關(guān)工作方式不同,理想的零電流軟開關(guān)關(guān)斷過程是電流先降到零,電壓再緩慢上升到斷態(tài)值,關(guān)斷損耗近似為零,從而避免了感性關(guān)斷問題。理想的零電壓軟開關(guān)開通過程是電壓先降到零,電流再緩慢上升到通態(tài)值,開通損耗也近似為零,器件結(jié)電容上的電壓亦為零,解決了容性開通問題。同時,開通時,二極管反向恢復(fù)過程已經(jīng)結(jié)束,不存在二極管反向恢復(fù)問題,di/dt和du/dt的降低使得EMI問題得以解決。2.主要軟開關(guān)逆變器類型逆變式電源中,實現(xiàn)軟開關(guān)技術(shù)可以設(shè)計新的軟開關(guān)拓撲結(jié)構(gòu),也可以利用原有的電路拓撲結(jié)構(gòu),采用合適的控制模式,添加適當?shù)碾姼泻碗娙荩瑢崿F(xiàn)功率開關(guān)管的軟開關(guān),其中最常見的軟開關(guān)逆變器主要有七種形式,如圖2.6所示。圖2.6中七種常見軟開關(guān)型逆變器中,前五種逆變器功率的調(diào)節(jié)主要依靠調(diào)節(jié)頻率來進行,電路中的主功率器件受到很大的應(yīng)力,較少用于弧焊逆變器。第六種直流母線諧振逆變主電路的優(yōu)點是將整流、諧振、逆變?nèi)N組合成電路,功率器件實現(xiàn)零電壓開關(guān)與負載無關(guān),易于控制,其缺點是直流環(huán)節(jié)振蕩電壓幅值較大,并且只能采用離散脈沖調(diào)整的方法來控制,應(yīng)用于等離子體逆變器還有一定困難。移相控制軟開關(guān)電路由于其開關(guān)頻率恒定,在大范圍內(nèi)實現(xiàn)PWM控制,而在功率開關(guān)器件換流瞬間實現(xiàn)軟開關(guān)換流,減少了開關(guān)損耗,降低硬開關(guān)造成的干擾,提高了系統(tǒng)的可靠性,是目前軟開關(guān)逆變器最為流行的一種主電路。3.新型移相軟開關(guān)逆變主電路拓撲結(jié)構(gòu)的提出傳統(tǒng)移相軟開關(guān)逆變電路存在開關(guān)負載范圍較窄,空載及輕載狀態(tài)無法實現(xiàn)軟開關(guān),占空比損失大,附加環(huán)路電流導(dǎo)通損耗以及變壓器副邊易產(chǎn)生寄生振蕩等不足。目前解決這些問題的主要方法是利用變壓器的漏感或原邊串接飽和電感和功率管的寄生電容來實現(xiàn)開關(guān)管的零電壓開關(guān),降低占空比損失,消除環(huán)流;在環(huán)流階段,由于隔斷電容的作用,使原邊電流逐漸衰減,降低環(huán)流損耗;變壓器回路中串聯(lián)的飽和電感,使換流能量基本恒定,消除隨輸出電流增加而占空比丟失增加的現(xiàn)象。一種新型移相諧振式軟開關(guān)電路可實現(xiàn)超前臂的零電壓開關(guān),滯后臂的零電流開關(guān),如圖2.7所示。

編輯推薦

《多功能微弧等離子噴涂技術(shù)與應(yīng)用》是由科學(xué)出版社出版的?!抖喙δ芪⒒〉入x子噴涂技術(shù)與應(yīng)用》可供從事金屬材料、粉末冶金、機械制造、表面工程等領(lǐng)域的科研人員及高等院校相關(guān)專業(yè)的師生參考。

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