Способ для определения теплосодержания частиц Советский патент 1991 года по МПК G01N25/20 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения теплосодержания частиц, движущихся в высокотемпературной струе, в частности при исследовании процесса газотермического нанесения покрытий.

Качество напыленных покрытий в значительной степени определяется температурными характеристиками частиц напыляемого материала, в частности их теплосодержанием.

Отклонить высокотемпературную струю от калориметра, которым определяется теплосодержание, с помощью конкретного диска (с определенными значениями толщины, диаметра и угла наклона отверстий) можно только при определенном значении отношения скоростей частиц и струи. Это связано с тем, что надо не просто отклонить струю от калориметра, а так, чтобы частицы при этом попали в калориметр. При изменении соотношения скоростей частиц и струи (а такое наблюдается при изменении режимов напыления, диаметра частиц, дистанции на которой выполняются измерения) необходимо изготавливать новый диск с другим углом наклона отверстий.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей способа за счет измерения на различных дистанциях напыления на различных режимах напыления порошков различного диаметра.

Способ осуществляют следующим образом.

На оси высокотемпературной струи с частицами располагают калориметр. Над калориметром помещают вращающийся диск с отверстиями. Для того чтобы частицы напыляемого материала проходили через отверстия диска без изменения направления движения и попадали в калориметр, где измеряется их теплосодержание, число обороОч

сл о

СА

тов диска должно быть связано со скоростью частиц соотношением

n VHcos(a -/)/2л Rslna,

(D

где VH - скорость движения частиц напыляемого материала;

R - радиус окружности на которой выполнены отверстия в диске. При числе оборотов диска, определяемом согласно (1) обеспечивается отклонение струи на нижней стороне диска от первоначального направления на величину, равную

ЛХ

Н (1 - K)cos(«-ff) Dcos/

si na

si па

Для исключения попадания струи в калориметр необходимо, чтобы отклонение струи от первоначального направления превышало диаметр пятна струи на поверхности диска, т.е. выполнялось неравенство

Dnsina Н(1-К) cos( a-/)-Dcos/3. (3)

Пример. Измерение теплосодержания частиц по предлагаемому способу проводили при напылении порошка никеля на установке УМП-6 на дистанциях напыления 5, 10 и 15 см. Вращающийся диск имел толщину Н 22 мм, отверстия выполнялись на радиусе R 10,5 см от центра диска, диаметром 0 4 мм, под углом a 60°. Диаметр калориметра составлял 7 мм, а диаметр Dn пятна напыления на поверхности диска был ограничен специальной маской до 7 мм.

При измерении теплосодержания частиц на дистанции 5 см диск устанавливали параллельно плоскости калориметра. Скорость частиц при этом составляла 22 м/с. В этом случае наблюдалось полное отклонение струи от калориметра.

На дистанции напыления 10 см скорость частиц достигала 33 м/с, а значение коэффициента К 0,2, Расположение диска параллельно плоскости калориметра не позволяло устранить на него воздействие струи. Отклонение струи от калориметра было достигнуто тогда, когда диск был на-

клонен под углом 15° к поверхности калориметра. В этом случае выполняется неравенство (3)

5 Jsln 60° 22(1 - 0.2 cos 45°-4cos 15°. (4)

20

На дистанции 15 см скорость частиц достигала 41 м/с, а значение К 0,5. Струя попадала в калориметр как при параллельном расположении диска, так и при расположении его под углом 15°. Желаемое отклонение струи было достигнуто только при наклоне диска в 30° к плоскости калориметра.

Таким образом, расположение диска под углом к поверхности калориметра, удовлетворяющем неравенству (3), позволяет расширить технологические возможности способа, т.е. производить измерение теплосодержания частиц на различных режимах напыления, используя порошки различного размера и на различных дистанциях напыления.

10

15

Формула изобретения Способ для определения теплосодержания частиц в высокотемпературной струе, включающий разделение частиц и струи с помощью диска с отверстиями, выполненными под острым углом к поверхности диска, и измерение количества теплоты частиц калориметром, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей способа за счет определения на различных дистанциях напыления, диск с отверстиями располагают под углом к поверхности калориметра, определяемым выражением

Dnsin a H(1-K)cos(a-/ )-ОсозД где Dn - диаметр пятна струи на поверхности диска;

D - диаметр отверстий в диске;

Н - толщина диска;

a - угол, под которым выполнены отверстия в диске;

fi - угол наклона диска к поверхности калориметра;

К - отношение скоростей частиц и высокотемпературной струи.