Entwicklung und Erprobung neuartiger Düsen für das atmospärische Plasmaspritzen
Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2005
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| Format: | UnknownFormat |
| Sprache: | ger |
| Veröffentlicht: |
Chemnitz
Techn. Univ., Lehrstuhl für Verbundwerkstoffe
2005
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| Schriftenreihe: | Schriftenreihe Werkstoffe und werkstofftechnische Anwendungen
20 |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | Inhaltsverzeichnis Kurzbeschreibung |
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Tag hinzufügen | Zusammenfassung: | Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2005 Das Design der als Anode fungierenden Düse bestimmt beim Atmosphärischen Plasmaspritzen (APS) sowohl das Strömungsverhalten des Plasmafreistrahls als auch das Verhalten des Gleichstromlichtbogens und ist somit ein entscheidender Parameter für den Spritzprozess im Hinblick auf den Pulverauftragwirkungsgrad und die Qualität der DC-plasmagespritzten Schichten. Düsen mit einem konvergenten Einlaufgebiet und einem zylindrischen Ausgang, so genannte Standard-Düsen (V0s), sind mit dem industriellen Einsatz des APS seit mehr als einem Jahrzehnt Stand der Technik. Eine Effizienzsteigerung des APS-Prozess wird mit dem Einsatz von de-Laval-Düsen, die herkömmlich für das Vakuumplasmaspritzen (VPS) eingesetzt werden, erzielt. Der divergente Ausgang der konvergenten-divergenten de-Laval-Düse erzeugt beim Einsatz für das VPS bei einem bestimmten Druckverhältnis zwischen Eingangs- und Ausgangs- bzw. Reaktordruck eine wandangepasste Strömung, die in einem expandierenden Plasmafreistrahl mit bis zu mehrfacher Überschallgeschwindigkeit resultiert. Beim Einsatz für das APS operiert eine de-Laval-Düse im Normafall als Diffusor, was ein Aufweiten des heißen Kerns und ein Abbremsen des Plasmafreistrahls, verglichen mit der V0s-Düse, zur Folge hat. Weiterhin wird eine Reduzierung der Kaltgaseinwirbelungen in den Plasmafreistrahl erreicht. Die Abnahme der Strömungsgeschwindigkeit des Plasmafreistrahls beim Einsatz einer konvergenten-divergenten de-Laval-Düse für das APS führt, verglichen mit der V0s-Düse, zu einer Erhöhung des Pulverauftragwirkungsgrads aufgrund längerer Aufenthaltszeiten der injizierten Spritzpulverpartikel im Plasmafreistrahl. Der Gleichstromlichtbogen wird mit dem Einsatz von de-Laval-Düsen beim APS im divergenten Teil der Düse axial fixiert. Ein Neuzünden (restriking) des Gleichstromlichtbogens, das mit dem Einsatz der V0s-Düse beim APS aufgrund der Lichtbogenbewegung auf der Anode auftritt, wird verhindert und die zeitabhängigen Spannungsfluktuationen, die zu Schwankungen in der Plasmafreistrahlleistung führen, reduziert. Der APS-Prozess wird in Bezug auf den Pulverauftragwirkungsgrad effizienter und im Hinblick auf die Schallemission ökonomischer. Es werden zwei neuartige konvergente-divergente de-Laval-Düsen (V70, V21) für das APS mit Hilfe von numerischen Strömungssimulationen entwickelt und Laser-Doppler-Anemometrie sowie Enthalpiesondenmessungen an dem durch die jeweilige Düsenkonfiguration erzeugten Plasmafreistrahl durchgeführt. Das Ziel ist die Untersuchung der Flugbahnen der injizierten Spritzpulverpartikel im Plasmafreistrahl sowie die Untersuchung der durch Wechselwirkung mit der kalten Umgebungsluft im Plasmafreistrahl auftretenden Turbulenzen. Die Qualität der DC-plasmagespritzten Schichten mit den Spritzpulverzusätzen Al2O3 und Cr2O3 wird durch Untersuchungen der Porosität, elektrische Durchschlagsfestigkeit und Haftzugfestigkeit ermittelt. Die zeitabhängigen Spannungsfluktuationen des Gleichstromlichtbogens werden oszillographiert und mit akustischen Messungen am Plasmafreistrahl verglichen, um das Verhalten des Gleichstromlichtbogens im DC Plasmatron näher zu charakterisieren. |
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| Beschreibung: | 150 S. Ill., graph. Darst., Tab. |