Mathematical Model of the Thermal State of the Basis in the Course of Vacuum Chromium Plating of Hollow Details
DOI:
https://doi.org/10.22213/2410-9304-2017-2-71-75Keywords:
hollow details, vacuum chromium plating, thermal processes, basis temperature, mathematical modelAbstract
Relevance of carrying out researches of the thermal state of a hollow detail when plating the surface of holes is proved by the method of thermal evaporation of material in vacuum from the coaxially located rod resistive evaporator. The thermal processes proceeding at vacuum chrome plating of hollow details are analysed, the scheme of heat exchange is provided and the equation describing the thermal state of q(t) of a detail during deposition of the plating is made: The covered surface of a detail is affected by the heat fluxes formed at the expense of radiation of an evaporator with the density qrad and emission of condensation heat of the plating material with the density qcond. The heat exchange between the external cylindrical surface of the detail and internal devices of the vacuum chamber is characterized by a stream with the density qdet.out; the heat transfer from face surfaces of the detail to elements of the industrial equipment is featured by a stream with the density qfac. The heat flux with the density qphas is spent for heat-absorbing reaction of a phase change in the material of the detail. Owing to the close arrangement of the evaporator to the covered surface, rather intensive modes of plating, and good thermal insulation of the detail from elements of the industrial equipment, it is accepted that heat is transmitted only in the radial direction; evaporation of material is uniform along the whole length of the evaporator; while redistribution of heat along the detail and thermal losses of its end faces qfac are neglected. Influence of heat within the heat-absorbing reaction of the phase change of qphas is decided not to be considered, since formation of the plating is made usually at temperatures which are not exceeding the temperature of phase changes in the detail material. Taking into account the described features of conditions of formation of the plating, the heat conduction equation is worked out, starting and boundary conditions are defined, the mathematical model of the thermal state of the basis (condensing surface) is developed. Results of theoretical researches are received by the method of finite differences when using a sweep method. Calculations are executed according to the developed algorithm by means of the program of calculation of the detail temperature change when forming the chromium plating on the surface of holes. The difference of calculation data of the mathematical model from results of the pilot studies does not exceed 5% that confirms the reliability of the received mathematical model of the thermal state of the basis in the course of vacuum chrome plating of hollow details with use of a resistive rod evaporator.References
Заявка № 58-42267 Японии, МКИ С23С 13/02. Способ нанесения покрытия на внутреннюю поверхность труб. 19.09.83.
Ушаков В. В., Сидоренко В. И., Шаврин О. И. Повышение эффективности процесса хромирования стальных изделий // Автоматизация и механизация трудоемких процессов : тезисы научных докладов. - Устинов : Удмуртия, 1984. - С. 37-38.
Патент на изобретение № 1487486 России, МКИ С23С 14/00. Устройство для нанесения покрытий на внутреннюю поверхность длинномерных изделий / Сидоренко В. И., Штенников И. В., Яриков А. Б. (Россия). - № 4107792/24-21; Заявл. 04.06.86.
Сидоренко В. И., Штенников И. В., Поскребышев Ю. А., Семенов С. А. Совершенствование технологии вакуумного хромирования полых изделий // Ученые Ижевского механического института - производству : тезисы научных докладов. - Ижевск : ИМИ, 1990. - С. 61.
Мовчан Б. А., Малашенко И. С. Жаростойкие покрытия, осаждаемые в вакууме / под ред. Б. Е. Патона. - Киев : Наук. думка, 1983. - 232 с.
Ройх И. Л., Колтунова Л. Н., Федосов С. Н. Нанесение защитных покрытий в вакууме. - М. : Машиностроение, 1976. - 368 с.
Там же.
Там же.
Воеводин. А. А., Дунаев В. А., Любимов В. В., Ерохин А. Л. Прогнозирование и управление температурой осаждения многослойных покрытий, получаемых электродуговым испарением в вакууме // Физика и химия обработки материалов. - 1992. - № 6. - С. 86-91.
Сидоренко В. И., Шаврин О. И, Штенников И. В. О влиянии теплового излучения испарителя при конденсационном хромировании внутренней поверхности труб // Современные достижения в области металловедения и термообработки : сборник научных статей. -Пермь, 1985. - С. 117-124.
Сидоренко В. И. Феноменологические признаки конденсационного метода упрочнения и защиты малых отверстий деталей // ХХХI научно-техническая конференция ИжГТУ : тезисы докладов. - Ч. 2. - Ижевск, 1998. - С. 190-194.
Сидоренко В. И., Фефилов К. П. Тепловое состояние поверхности конденсации при нанесении металлических покрытий // Вестник ИжГТУ. - 2000. - Вып. 1. - С. 21-22.
Сидоренко В. И. Феноменологические признаки конденсационного метода упрочнения и защиты малых отверстий деталей.
Сидоренко В. И., Фефилов К. П. Тепловое состояние поверхности конденсации при нанесении металлических покрытий.
Сидоренко В. И., Штенников И. В., Фефилов К. П. Разработка алгоритма проектирования вакуумного хромирования полых деталей // Вестник ИжГТУ. - 2000. - Вып. 1. - С. 20-21.
Сидоренко В. И., Штенников И. В. Конусообразные кристаллиты в структуре хромовых покрытий // Приборостроение в ХХI веке. Интеграция науки, образования и производства : труды научно-технической конференции. - Ижевск : Удмуртский университет, 2001. - С. 48-52.
Сидоренко В. И., Штенников И. В., Фефилов К. П. Разработка алгоритма проектирования вакуумного хромирования полых деталей.
Сидоренко В. И., Штенников И. В. Конусообразные кристаллиты в структуре хромовых покрытий.
Сидоренко В. И., Штенников И. В. Исследование вакуумных конденсатов хрома // Моделирование технических систем и технологий : сб. науч. Статей. - Ижевск : Изд-во ИжГТУ, 1996. - С. 97-99.
Кутателадзе С. С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление. Справочное пособие. - М. : Энаргоатомиздат, 1990. - 367 с.
Технология тонких пленок. Справочник / под ред. Л. Майссела, Р. Глэнга. - М. : Сов. радио, 1977.
Ройх И. Л., Колтунова Л. Н., Федосов С. Н. Нанесение защитных покрытий в вакууме.
Сидоренко В. И., Штенников И. В. Конусообразные кристаллиты в структуре хромовых покрытий.
Сидоренко В. И., Штенников И. В. Исследование вакуумных конденсатов хрома.
Мовчан Б. А., Малашенко И. С. Жаростойкие покрытия, осаждаемые в вакууме.
Ройх И. Л., Колтунова Л. Н., Федосов С. Н. Нанесение защитных покрытий в вакууме.
Там же.
Рыбин Б. С., Ройх И. Л. Процессы диффузии и теплопроводности в вакуумных конденсатах // Физика металлов и металловедение. - 1970. - Т. 30. - № 2. - С. 276-280.
Самарский А. А. Введение в численные методы. - М. : Наука, 1987. - 288 с.
Там же.
Патент на изобретение № 1487486 России, МКИ С23С 14/00. Устройство для нанесения покрытий на внутреннюю поверхность длинномерных изделий / Сидоренко В. И., Штенников И. В., Яриков А. Б. (Россия). - № 4107792/24-21; Заявл. 04.06.86.
Сидоренко В. И., Штенников И. В., Черемисинова Л. В. Порошковые испарители для получения покрытий на внутренней поверхности детали // Ученые Ижевского механического института - производству : тезисы научных докладов. - Т. 1. - Ижевск : ИМИ, 1992. - С. 62.
Погрешность измерения температуры при различной заделке термопар / А. К. Костин и др. // Двигателестроение. - 1982. - № 8. - С. 29-31.
Сидоренко В. И., Шаврин О. И, Штенников И. В. О влиянии теплового излучения испарителя при конденсационном хромировании внутренней поверхности труб.
Кидин И. Н. Физические основы электротермической обработки металлов и сплавов. - М. : Металлургия, 1969. - 375с.
