Введение к работе
- Актуальность работы . Низкотемпературной плазма с такими ее свойствами, как большая концентрация энергии . в малом объеме, высокая температура, большие скорости протекания физико-химических ироцессоп, привлекает особое внимание, главным образом, возможностью создания совершенно новых высокопроизводительных аппаратов и технологий. Уже сегодня плазменные технологии находят применение в энергетике, машиностроении, металлургии и других отраслях, связанных с защитой, упрочнением и восстановлением детален машин. Плазменные процессы активно внедряются в микроэлектронику, промышленность стройматериалов, горное дело и т. д. Развитие плазменных технологий создает возможность осуществления технологических процессов с замкнутыми циклами, что обеспечивает решение глобальной проблемы - снижение уровня загрязненности окружающей среды.
В Республике Кыргызстан разработка плазменных технологий пріщаегся большое значение. Широко известны работы по исследованию и созданию плазменной техники, проводимые в Институте физики НАН и ВУЗах республики.-
Использование генераторов плазмы - плазматронов, в ко-
торьи для нагрека газа до температур порядка ( 3 ; 30 )*10 К
используется электрическая дута, ставит свои определенные
проблемы. При разработке конструкций плазматронов необхо
димо учитывать специфику процесса: максимально используемые
мощности, возможности зашиты электродов и т. д. с тем, чтобы
выбрать тот или иной способ повышения ресурса и стабильности
работы плазмдтрона. С практической и научной стороны
большой интерес представляют исследования силыюточнььч опек-
трпчссккх дуг постоянного тока, обдуваемых аксиальным потоком газа. Применение плазменной технологии в процессах отделки неолектроироводных строительных изделий и интенсификация технологических процессов обжига позволит значительно повысить качество защитно-декоративных покрытии в строительной индустрии. IS связи с большими площадями обрабатываемых поверхностей для этих целей применяются в основном гшсктродуголые генераторы постоянною тока с вынесенной дугой. Однако увеличение площади и прочности сцепления оплавляемого слоя с основой требуют разработки специальной конструкции плазменной установки.
Данная работа посвящена разработке плазменной технологии поігучешія заншгно-декоративных покрытии на поверхности строительных конструкций на основе плазменной установки с использованием сильноточной свободиогорінцеіі электрической дути постоянного тока. Работа является разделом республиканской научно-технической программы "Ресурсосбережение", утвержденной постановлением Совета Министров Киргизской ССР от 19 июня 1990 г. №182.
Цель работы состоит в проведении комплексного исследования процесса плазменной модификации поверхности диэлектрических материалов, разработке плазменной установки и технологии получения защитно-декоративных покрытии на поверхности строительных конструкций.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
обосновать целесообразность применения плазменной технологии обработки поверхности нгзлекфопроводных материалов;
- разработай, и создать плазмоструиный аппарат с цыпе-
сенной дугой с магнитным з'лранлением и устройств для перемещения обрабатываемого материала;
разработать систему управления плазменным факелом дуги магнитными полями, электрическими импульсами различной формы и частоты;
экспериментально наследовать характеристики и распределение теплового потока по длине' электрической дуги постоянного тока;
на основе экспериментальных, н расчетных данных шіпі-минировать параметры плазменной установки;
- разработать плазменную технолої пю для обработки по
верхности строительных изделии в производственных условиях.
Научная новизна работы :
разработаны новая конструкция нлазматрона с вынесенным электродом и плазмеппоцуговая установка с магнитным управлением дуги для обработки поверхности строительных изделий (разработки защищены авторскими свидетельствами);
созданы новый качественный способ вьісокоіемиературноії обработки поверхпосги строительных изделии и устройство для его осуществления (разработки защищены авторскими свидетельствами );
впервые определены значения коэффициента аэродинамического сопратпвл'ения сферических частиц в плазме - Сс в области чисел Рейнольдса Re 0,4 \ 10;
предложены способы модификации электромагнита, utic-ратора-электрического импульса и механического устройств.! позволяющие управлять факелом плазмы в горизонтальной и вертикальной плоскостях, обеспечить равномерное распределение
теплового погока по длине дуги, увеличить ресурсы электродов и площадь поверхности обрабатываемого материала;
способ зажигание длиной открытой дуги (защищены авторскими свидетельствами);
научно обоснована эффективность плазменной технологии обработки строительных изделии.
Практическая ценность работы заключается в следующем:
- разработанные плазменная установка с вынесенной дугой
и магнитным управлением плазменной струн, а также новый
способ высокотемпературной обработки поверхности неэлектро-
проводных материалов позволили создать новую плазменную тех
нологию получения защитно-декоративных покрытий на поверхнос
ти строительных конструкций. Помещение дуги во внешнее маг
нитное поле расширяет эксплуатационные возможности установки
и позволяет управлять характеристиками дуги.
Плазменная установка мощностью от 20 до 85 кВт для обработки неэлектропроводных строительных материалов внедрена на Бишкекском крунно-панелыюм домостроительном комбинате и в объединении Севремстройусдуги г.Бишкека.
На защиту выносятся:
разработанные плазменная технология и плазменная установка, оптимизированные для обработки неэлектропровдных материалов;
разработанный способ управления свободногорящей электрической дуги постоянного тока во внешнем магнитном поле, обеспечивающий увеличение ресурса электродов и равномерное распределение теплового потока по длине дуги, а также увеличение поверхности обрабатываемого материала;
результаты комплексного исследования характеристики электрической дуги, определения скорости, электрической структуры потока плазмы ДГП-8І и коэффициента С* ;
- результаты создания и промышленного испытания плазменной установки для обработки поверхности строительных материалов. Технико-экономическое обоснование эффективности применения разработанной технологии в производстве;
результаты исследования физико-химических свойств защитно-декоративных покрытий в зависимости от состава и качества наносимого фактурного слоя на поверхности строительного материала.
Апробация работы. Основные результаты, положения и
выводы диссертации докладывались и обсуждались на: VIII Всесоюзной конференции по генераторам низкотемпературной плазмы (Новосибирск, І9Я0); Республиканской научной конференции молодых ученых ЛН Кирг. ССР (Бишкек, 1982 г.); XX Международной конференции по явлениям в ионизированных газах (Пиза, 1991 г.); II Европейском конгрессе по термическим процессам в плазме (Париж, 1992 г.).
Публикации. По результатам работы опубликовано И печатных работ, из них 3 авторских свидетельства на изобретение.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из вве
дения, трех глав и заключения, изложенных нз машинописных
листах, включая 3 таблиц, рисунков. Библиография вклю
чает . наименований работ отечественных и зарубежных
авторов.