Research of the Effect of Parameters of Vacuum Condensation Deposition of Coatings on the Temperature of the Treated Detail

Abstract

Проведены исследования влияния параметров вакуумного конденсационного напыления металлического покрытия с использованием стержневого резистивного испарителя на температуру полой детали во время формирования на поверхности отверстия слоя покрытия.Показано, что источниками нагрева обрабатываемой детали является тепловое излучение испарителя и теплота конденсации пара напыляемого металла.В общем случае соотношение величин теплового потока излучения испарителя и потока теплоты конденсации зависит от природы конденсируемого вещества и параметров напыления. Установлено, что при типичной технологии конденсационного хромирования стальной детали основной вклад в ее нагрев вносит тепловое излучение испарителя – 85-97 %; в меньшей степени деталь нагревается за счет теплоты конденсации хрома – 15-3 %.Проанализированы следующие параметры напыления, которые в разной степени влияют на тепловое состояние детали: начальный диаметр стержневого резистивного испарителя dисп0, температура испарителя Тисп, продолжительность нанесения покрытия tнан, начальная температура конденсации Тконд0, диаметр нагревателя Dнагр, температура нагревателя Тнагр, диаметр отверстия Dвн.дет, наружный диаметр детали Dдет.В результате исследований теплового состояния детали в процессе напыления конденсационного хромового покрытия, выполненных с применением метода математического моделирования, вычислены наиболее значимые параметры, определяющие рост температуры детали Тдет: а) температура испарителя Тисп и б) начальная температура конденсации Тконд0  покрытия.При изменении на 1 % наиболее значимого параметра – температуры испарителя Тисп – рост температуры детали Тдет в течение продолжительного времени формирования покрытия составляет от 0,44 до 1,18 %. Влияние второго значимого параметра – начальной температуры конденсации Тконд0  – на рост температуры детали несколько меньше. При этом степень влияния этого параметра при тех же условиях напыления покрытия постепенно уменьшается от 0,77 до 0,31 %. Роль других исследованных параметров напыления в изменении температуры детали малосущественна.Одним из рациональных путей уменьшения нежелательного перегрева детали во время конденсации покрытия является интенсификация технологических режимов напыления. За счет выбора максимально возможной температуры испарения Тисп достигается высокая скорость испарения Vисп напыляемого материала, и вследствие этого обеспечивается высокая скорость конденсации Vконд, сокращается продолжительность формирования покрытия требуемой толщины, а также снижается тепловая нагрузка на обрабатываемую деталь.