CC BY
28
УДК621.79; 669.36.
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ РЕСУРСНЫХ ПОЛЕЙ НА ПРОЦЕСС ПЕРЕНОСА РАСПЛАВА, ПОЗИЦИОНИРОВАННОГО В ПРОСТРАНСТВЕ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ, НА ПОКРЫВАЕМОЕ ИЗДЕЛИЕ
11 2 Бахматов Ю.Ф. , Лебедева И.Г. , Темиргалеев K.P.
1ФГБОУ В ПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова» г. Магнитогорск, Россия 2 ООО «Евростандарт» г. Магнитогорск
В МГТУ разрабатывается технологический процесс нанесения из расплава протекторных металлических покрытий на стальные конструкции на базе патента на ПМ [ 1 ]. В отличие от погружения изделия в ванну с расплавом (с вертикальным перемещением) разрабатываемая технология предполагает транспортировку изделия ниже зеркала ванны расплавленного металла (горизонтальное перемещение). Это условие в предлагаемой технологии обеспечивается созданием оперативного пространства заполненного рабочей средой, состоящей из расплава и погруженных в них ферромагнитных элементов [2]. Наличие в технологическом процессе сильного магнитного поля предполагает возможность его влияния на физические процессы в разрабатываемой технологии. Поэтому необходимо оценить его влияние на процесс удержания расплава в капиллярной среде, образованной ферромагнитными элементами и на механизм переноса расплава на изделие, и его растекания по поверхности последнего. В литературе есть данные по исследованию указанного взаимодействия в технологиях, связанных с формированием наноструктур [3].
В предлагаемой работе приведены предварительные результаты по оценке положительных и отрицательных факторов, влияющих на смачивание поверхности изделия (стальной ферромагнитной проволоки) расплавом и взаимодействию последнего с капиллярной ферромагнитной средой.
Т.к. на неё оказывает силовое воздействие магнитное поле, создаваемое внешним источником, то происходит «магнитная коагуляция», т.е. образуется конгломерат - цепочки частиц, вдоль которых происходит уменьшение градиента Н .
На частицы действует сила, пропорциональная объему частицы V (т.е. массе), магнитной восприимчивости Хщ и напряженности магнитного поля Н. Это соотношение имеет вид:
F = XmVHdH/dx.
Так как на подъем жидкости в капилляре влияет его диаметр, который зависит от степени коагуляции, то определяющим этого эффекта будет напряженность поля и дисперсность частиц. Известно, что для электропроводящей среды сила магнитного взаимодействия пропорциональна Н2. В нашем случае число Гартмана больше единицы (На > 1) и, следовательно, должно проявляться влияние магнитно поля на течение расплава в капилляре, не смотря на низкую скорость течения. Для этой оценки был проведен эксперимент, при котором оценивалось количество расплава (ПОС-170), который пропитал капиллярную структуру из железного порошка d = 200 мкм, создаваемую постоянными магнитами. Вязкость расплава определялась температурой 200 °С.
Результаты взвешивания "замороженного" расплава позволяют сделать вывод, что магнитное поле постоянного магнита ослабляет действие капиллярного эффекта (без оценки реальной степени "коагуляции") на 5-10 %. Таким образом, необходимо учитывать данное ослабление при формировании оперативной зоны для конкретного сечения покрываемого изделия.
Вторым фактором, который, несомненно, может повлиять на процесс переноса, является смачивание расплавом покрываемой поверхности из ферромагнитного материала.
Исследования проводились на ферромагнитной пластине обработанной в растворе ZnCl и припоя (ПОС-170). Брались навески припоя 1гр., и на пластине, нагретой до Т =200 °С определялась площадь растекания. Варианты воздействия полем на расплав представлены на рис. 1.
Как и предполагалось [3] магнитное поле не оказывает влияния на смачивание.
Но в данной технологии расплав находится в капилляре, образованным ферромагнитным элементом и элементом поверхности покрываемого изделия (рис. 2).
Б N. •фул/и/шт. . N Б
Б N У* ! ! N Б
-
XI
5)
/ / — 5 2 к—
ч/и, чшш
\ ,1 % /
с)
Рис. 1. Варианты воздействия полем на расплав: 1 - подложка, 2 - расплав, 3 - магнит
Рис. 2. Схема образования капиллярной структуры и ее параметры: - микрогеометрия элемента; - микрогеометрия изделия; / - длина капилляра; г - сечение капилляра
Поэтому результаты, полученные в первом эксперименте, необходимо учитывать при проектировании оборудования.
В реальной промышленной установке магнитное поле создается электрическим током. Как показали испытания, приемлемым вариантом является выпрямленный ток промышленной частоты с коэффициентом пульсаций 1,57 - 0,66. В [3] рассматривается вариант управления площадью растекания расплава путем пропускания через изделия электрического тока. При этом возникают пондеромоторные силы, которые взаимодействуют с силами поверхностного натяжения расплава. В этом случае возникает сложная задача, для решения которой необходимо учитывать такие факторы, как магнитные и электрические свойства покрываемого металла; распределение тока по сечению, зависящего от его спектра; микрогеометрию поверхности.
Использование электромагнитного поля показало другие результаты - проявилось влияние наведенного магнитного поля от высших гармоник тока электромагнита. Заметно увеличилась площадь растекания расплава. Наблюдалась связь краевого угла со спектром, различным при питании однополупериодным и двухполупериодным напряжением. Не наблюдалось влияние поля на проявление капиллярного эффекта, обнаруженного и приведенного выше.
Как и отмечалось выше - это задача достаточно сложная и требует дополнительных исследований. Поэтому мы ограничимся констатаций этого факта и необходимостью учитывать полученные результаты при проектировании разрабатываемой технологии.
Список литературы
1. Бахматов Ю.Ф., Бахматов И.Ю. Устройство для нанесения покрытия на изделия из вещества, находящегося в жидкой фазе. Патент на полезную модель № 114686.
2. Конструирование оборудования технологической линии нанесения металлических покрытий из расплава, позиционированного в пространстве магнитным полем / Ю.Ф. Бахматов, Н.В. Драпеко, K.P. Темиргалеев, И.Г. Лебедева // Обработка сплошных и слоистых материалов. 2013. № 1 (39). С. 74-76.
3. Чернов В. В. Растекание и смачивание проводящими жидкими фазами поверхности твердых тел в магнитных полях: дис ... канд.ф.м.н. Нальчик. 2006.
УДК 621.771
ИССЛЕДОВАНИЕ СМАЗКИ ДЛЯ СУХОГО ВОЛОЧЕНИЯ МЕТАЛЛА С ПРИМЕНЕНИЕМ ТЕРМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА*
Гун Г.С., Корчунов А.Г., Пивоварова К.Г.
ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет имени Г.И. Носова»
Для сухого волочения катанки, передельной проволоки из всех типов сталей, калибровки прутков широко используют сухие порошкообразные смазки, чаще всего на основе натриевого мыла, которые должны обеспечивать высокую износостойкость инструмента, требуемое качество поверхности продукции, уменьшение коэффициента трения, а при высоких скоростях волочения - эффективное охлаждение инструмента [1-3].
*Работа подготовлена при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках выполнения государственного задания Магнитогорскому государственному техническому университету им. Г.И. Носова № 11.1525.2014К от 18.07.2014 г.
