RU2401287C2 - Method of preparing polymer antifriction coating - Google Patents
Method of preparing polymer antifriction coating Download PDFInfo
- Publication number
- RU2401287C2 RU2401287C2 RU2008148717/05A RU2008148717A RU2401287C2 RU 2401287 C2 RU2401287 C2 RU 2401287C2 RU 2008148717/05 A RU2008148717/05 A RU 2008148717/05A RU 2008148717 A RU2008148717 A RU 2008148717A RU 2401287 C2 RU2401287 C2 RU 2401287C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- epilam
- gas stream
- coating
- epilame
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам получения полимерных антифрикционных покрытий, которые наносятся на твердые поверхности из металлов, керамики и полимерных материалов, и может быть использовано в машиностроении, авиастроении, судостроении, а также в нефтехимической и газовой промышленности.The invention relates to methods for producing polymer antifriction coatings that are applied to solid surfaces from metals, ceramics and polymeric materials, and can be used in mechanical engineering, aircraft manufacturing, shipbuilding, as well as in the petrochemical and gas industries.
В машиностроении требует кардинального решения проблема уменьшения износа в узлах трения с целью увеличения ресурса изделий. Весьма актуальна задача уменьшения сопротивления движению в судостроении и авиастроении. В процессе эксплуатации трубопроводов для транспортирования газов или жидких продуктов имеют место потери на трение о стенки труб, вследствие чего требуются значительные затраты энергии на прокачку указанных продуктов. Далеко не полный перечень указанных проблем может быть решен с помощью создания полимерного антифрикционного покрытия на поверхности корпусов судов, фюзеляжей самолетов, или внутренних поверхностей трубопроводов. Однако существующие технологии получения антифрикционных покрытий имеют ряд недостатков, не позволяющих получить высокое качество покрытия при минимизации стоимости работ.In mechanical engineering, a cardinal solution is required to the problem of reducing wear in friction units in order to increase product life. Very relevant is the task of reducing traffic resistance in shipbuilding and aircraft manufacturing. During operation of pipelines for transporting gases or liquid products, friction losses occur on the pipe walls, as a result of which considerable energy is required for pumping these products. A far from complete list of these problems can be solved by creating a polymer antifriction coating on the surface of ship hulls, aircraft fuselages, or internal surfaces of pipelines. However, existing technologies for producing anti-friction coatings have a number of disadvantages that do not allow obtaining high-quality coatings while minimizing the cost of work.
Известен способ получения полимерного антифрикционного покрытия, включающий очистку поверхности изделия с применением ультразвука, сушку под действием инфракрасных лучей, нанесение антифрикционного состава эпилама - раствора фторорганического поверхностно-активного вещества (Фтор-ПАВ) - перфторполиоксиалкиленового или перфторированного соединения полиалкиленоксида путем погружения изделия в этот раствор при температуре 50-60°С при одновременном воздействии ультразвука, термообработку покрытия с помощью инфракрасного излучателя. При этом очистку и сушку поверхности изделия осуществляют в первой емкости, а нанесение антифрикционного состава и термообработку покрытия - во второй емкости (Патент RU 2280051 C1, C09D 127/12, 20.07.2006).A known method of producing a polymer antifriction coating, including cleaning the surface of the product using ultrasound, drying under the influence of infrared rays, applying the antifriction composition of epilam — a solution of an organofluorine surfactant (Fluorosurfactant) —perfluoropolyoxyalkylene or perfluorinated polyalkylene oxide compound by immersing the product in this solution at a temperature of 50-60 ° C with simultaneous exposure to ultrasound, heat treatment of the coating using an infrared emitter. While cleaning and drying the surface of the product is carried out in the first container, and the application of antifriction composition and heat treatment of the coating in the second container (Patent RU 2280051 C1, C09D 127/12, 07.20.2006).
Недостатком известного способа является то, что его использование требует применения специальных емкостей, ультразвукового и инфракрасного излучателей, а для изделий с большими габаритами реализация данного способа практически невозможна.The disadvantage of this method is that its use requires the use of special containers, ultrasonic and infrared emitters, and for products with large dimensions, the implementation of this method is almost impossible.
Наиболее близким аналогом предложенного технического решения является способ получения полимерного антифрикционного покрытия, включающий очистку поверхности очищающим агентом, сушку очищенной поверхности при 20-200°С, нанесение антифрикционного состава эпилама - 0,1-10,0%-ного раствора фторорганического поверхностно-активного вещества (Фтор-ПАВ) - перфторполиоксиалкиленового или перфторированного соединения полиалкиленоксида путем погружения изделия в этот раствор или аэрозольным распылением, термообработку покрытия (Патент RU 2139902 C1, кл. C09D 127/12, 20.10.99).The closest analogue of the proposed technical solution is a method for producing a polymer antifriction coating, including cleaning the surface with a cleaning agent, drying the cleaned surface at 20-200 ° C, applying the antifriction composition of epilam - 0.1-10.0% solution of organofluorine surfactant (Fluorine-surfactant) - perfluoropolyoxyalkylene or perfluorinated polyalkylene oxide compounds by immersion of the product in this solution or by aerosol spraying, heat treatment of the coating (Patent RU 2139902 C1, . C09D 127/12, 20.10.99).
Недостатком указанного способа является то, что при нанесении состава методом аэрозольного распыления невозможно добиться получения одинакового по толщине и равномерного по эксплуатационным свойствам покрытия. Кроме того, при аэрозольном распылении в качестве носителя эпилама используют фреон, запрещенный к применению в открытой атмосфере. Способ также не применим для создания антифрикционных покрытий на изделиях с большими габаритами.The disadvantage of this method is that when applying the composition by aerosol spraying, it is impossible to obtain a coating that is uniform in thickness and uniform in operational properties. In addition, with aerosol spraying, freon, which is prohibited for use in an open atmosphere, is used as an epilam carrier. The method is also not applicable to create anti-friction coatings on products with large dimensions.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение экологической безопасности и расширение технологических возможностей способа, а также улучшение триботехнических свойств полимерного антифрикционного покрытия.The technical result of the invention is to increase environmental safety and expand the technological capabilities of the method, as well as improving the tribological properties of the polymer antifriction coating.
Данный результат достигается тем, что в способе получения полимерного антифрикционного покрытия на поверхности изделия, включающем обработку поверхности очищающим агентом, сушку, нанесение на поверхность эпилама - раствора фторорганического поверхностно-активного вещества (Фтор-ПАВ) - перфторполиоксиалкиленового или перфторированного соединения полиалкиленоксида направленным потоком газа и термофиксацию покрытия, после сушки дополнительно производят нагрев поверхности до температуры, превышающей температуру кипения эпилама, нанесение раствора Фтор-ПАВ осуществляют направленным и закрученным вокруг своей продольной оси потоком газа, подаваемого с расходом 30-300 г/с при расходе эпилама 5-15 г/с, а в качестве газа используют газ, выбранный из группы, включающей воздух, азот и инертный газ. При этом эпилам вводят в поток газа эжекторным устройством, закрученный вокруг своей продольной оси поток газа создают посредством шнека, а направленный поток газа получают с помощью сверхзвукового сопла.This result is achieved by the fact that in the method of producing a polymer antifriction coating on the surface of the product, including surface treatment with a cleaning agent, drying, applying to the surface of the epilam — a solution of an organofluorine surfactant (Fluorosurfactant) —perfluoropolyoxyalkylene or perfluorinated polyalkylene oxide compound with a directed gas flow and thermofixation of the coating; after drying, the surface is additionally heated to a temperature exceeding the boiling point of epilam, nan fluorine-surfactant solution is carried out by directing and swirling around its longitudinal axis a gas stream supplied with a flow rate of 30-300 g / s at an epilame flow rate of 5-15 g / s, and gas selected from the group consisting of air and nitrogen is used as gas and inert gas. In this case, the epilame is introduced into the gas stream by an ejector device, a gas stream swirling around its longitudinal axis is created by means of a screw, and a directed gas stream is obtained using a supersonic nozzle.
Эпиламы представляют собой составы, содержащие фторорганические поверхностно-активные вещества (Фтор-ПАВ) - перфторполиоксиалкиленовые или перфторированные соединения полиалкиленоксида и органический растворитель.Epilams are compositions containing organofluorine surfactants (Fluorosurfactants) - perfluoropolyoxyalkylene or perfluorinated polyalkylene oxide compounds and an organic solvent.
В качестве растворителя используют перфторметилциклогексан (ПФМЦГ), спирты, трихлорэтилен, тетрахлорэтилен, хладоны, фреоны и т.д.The solvent used is perfluoromethylcyclohexane (PFMCG), alcohols, trichlorethylene, tetrachlorethylene, freons, freons, etc.
В качестве эпиламов могут быть использованы: Автокон - 0,5, Автокон - 20, представляющие собой растворы перфторкислоты марки 6 МФК-180 в перфторметилциклогексане (ПФМЦГ) или хладоне 350; Амидофен (см. Промышленные фторорганические продукты: Справ. изд./Б.Н.Максимов, В.Г.Барабанов, И.Л.Серушкин и др. - Изд. 2-е, пер. и доп. - СПб: Химия, 1996. - С.456-458); 6СФК-180-05, 6СФК-180-20, 6СФК-180-50 (см. Патент RU 2278875 27.06.2006); Полизам 05, Полизам 20, Эфрен-1, Эфрен-2 (см. Патент RU 2280051 20.07.2006.) и т.д.As epilam can be used: Autocon - 0.5, Autocon - 20, which are solutions of
Отличительной особенностью предложенного способа является то, что нанесение антифрикционного состава на обрабатываемую поверхность производят с помощью сверхзвукового двухфазного потока газа и эпилама, закрученного вокруг своей продольной оси и создающего каплям эпилама кинетическую энергию, пропорциональную квадрату скорости потока. Введение эпилама в поток газа с помощью эжектора и последующая закрутка потока посредством шнека дает возможность добиться равномерного распределения капель эпилама в потоке газа. Наличие вращательной составляющей скорости потока позволяет выполнять обработку труднодоступных закрытых полостей изделий за счет центробежных сил, перемещающих капли эпилама к периферии потока. Осевая составляющая потока перемещает капли эпилама вдоль обрабатываемой поверхности. Таким образом, двухфазный поток, имеющий сложное поступательно-вращательное движение, позволяет равномерно обработать поверхность и одновременно улучшить качество обработки за счет наличия у капель эпилама высокой скорости, позволяющей при ударе о нагретую поверхность внедрить Фтор-ПАВ в поры и микротрещины материала.A distinctive feature of the proposed method is that the anti-friction composition is applied to the treated surface using a supersonic two-phase flow of gas and epilame, swirling around its longitudinal axis and creating kinetic energy proportional to the square of the flow velocity. The introduction of epilam into the gas stream using an ejector and the subsequent swirling of the stream by means of a screw makes it possible to achieve uniform distribution of the drops of epilam in the gas stream. The presence of the rotational component of the flow rate allows the processing of hard-to-reach closed product cavities due to centrifugal forces moving epilame droplets to the periphery of the flow. The axial component of the flow moves epilame droplets along the surface to be treated. Thus, a two-phase flow having a complex translational-rotational motion allows the surface to be uniformly treated and, at the same time, to improve the quality of processing due to the presence of high speed epilame droplets, which allows fluorine-surfactant to be introduced into the pores and microcracks of the material when it hits a heated surface.
В момент удара капель эпилама о поверхность, нагретую выше его температуры кипения, происходит местное повышение давления и концентрации Фтор-ПАВ в зоне контакта, обусловленное испарением растворителя, что также способствует проникновению Фтор-ПАВ в глубинные слои материала изделия. В свою очередь использование в качестве носителя эпилама воздуха, азота или инертного газа значительно повышает экологическую безопасность способа.At the moment of dropping of epilam drops on a surface heated above its boiling point, there is a local increase in pressure and concentration of Fluorine-surfactant in the contact zone, due to evaporation of the solvent, which also contributes to the penetration of Fluorine-surfactant into the deep layers of the product material. In turn, the use of air, nitrogen or an inert gas as a carrier epilame significantly increases the environmental safety of the method.
Фтор-ПАВ адсорбируется поверхностью и образует на ней тонкую (около 30-50Å) пленку посредством хемосорбиционных и химических связей. Кроме того, в результате эпиламирования уменьшается электрический потенциал поверхности материала. В результате этого явления при обтекании эпиламированной поверхности газом или жидкостью не происходит образования пограничного слоя в соответствии с известной физической моделью вследствие отсутствия электромагнитных связей между молекулами твердой поверхности и молекулами газа или жидкости. Практический результат указанного явления реализуется в уменьшении потерь на трение при обтекании твердых поверхностей и, соответственно, в увеличении проходных сечений каналов на величину толщины пограничного слоя вытеснения.Fluorine-surfactant is adsorbed by the surface and forms a thin (about 30-50 Å) film on it through chemisorption and chemical bonds. In addition, as a result of epilation, the electric potential of the surface of the material decreases. As a result of this phenomenon, when a gas or liquid flows around the epilated surface, a boundary layer does not form in accordance with the known physical model due to the absence of electromagnetic bonds between the molecules of the solid surface and the molecules of gas or liquid. The practical result of this phenomenon is realized in reducing friction losses during flow around solid surfaces and, accordingly, in increasing the channel cross sections by the thickness of the displacement boundary layer.
Предложенный способ позволяет получать антифрикционное покрытие на открытых и закрытых поверхностях изделий, имеющих большие размеры.The proposed method allows to obtain an anti-friction coating on the open and closed surfaces of products having large dimensions.
По результатам экспериментов оптимальное соотношение массового расхода эпилама к расходу газа находится в пределах 0,05-0,2. При величинах соотношения расходов менее 0,05 процесс эпиламирования требует увеличения технологического времени для получения антифрикционного покрытия с высокими триботехническими свойствами. В случае превышения соотношения расходов величины 0,2 имеет место увеличение расхода эпилама без дальнейшего повышения качества покрытия.According to the results of the experiments, the optimal ratio of the mass flow rate of epilam to gas flow rate is in the range of 0.05-0.2. When the ratio of costs less than 0.05, the process of epilating requires an increase in technological time to obtain an antifriction coating with high tribological properties. If the expense ratio is exceeded by 0.2, there is an increase in epilam consumption without further improving the quality of the coating.
Подготовку поверхности к нанесению антифрикционного состава эпилама производят по известной технологии.Surface preparation for applying the antifriction composition of epilam is carried out according to known technology.
В качестве очищающих агентов при подготовке поверхности могут быть использованы: ацетон, уайт-спирит, бензин, нефрас, спирты, ПМФЦГ, хладоны и т.д. Сушку очищенной поверхности производят при температуре 20-120°С.The following can be used as cleaning agents during surface preparation: acetone, white spirit, gasoline, nefras, alcohols, PMFCH, freons, etc. Drying of the cleaned surface is carried out at a temperature of 20-120 ° C.
В качестве инертного газа может быть использован гелий, неон, аргон, криптон, ксенон или радон.Helium, neon, argon, krypton, xenon or radon can be used as an inert gas.
На фиг.1 схематически изображена установка для реализации заявляемого способа при нанесении антифрикционного состава на каналы лопаток турбин и внутренние поверхности труб.Figure 1 schematically shows the installation for implementing the proposed method when applying an antifriction composition to the channels of the turbine blades and the inner surfaces of the pipes.
Установка состоит из ресивера 1 емкостью 100 литров, соединенного впускным трубопроводом с компрессором 2. На выходном трубопроводе установлен электромагнитный клапан 3, эжекторное устройство 4 для осуществления впрыска и распыления эпилама из расходного бачка 5, устройство 6 для закручивания двухфазного потока газа и эпилама, включающее в себя шнек, заключенный в корпус. Для формирования направленного двухфазного потока предназначено сверхзвуковое сопло Лаваля 7. На платформе 8 закреплено испытуемое изделие 9. В состав установки входит нагревающее устройство, состоящее из промышленного фена 10 и компрессора 11. Переключение режимов работы установки (нагрев изделия или нанесение антифрикционного покрытия) осуществляется электромагнитными клапанами 12 и 13.The installation consists of a
Для управления работой установки и обработки получаемых данных используется компьютер.A computer is used to control the operation of the installation and the processing of the received data.
Предложенный способ реализуют следующим образом.The proposed method is implemented as follows.
Ресивер 1 заполняется газом (азот, инертный газ, или воздух) до давления 8 атмосфер. Установка приводится в состояние «нагрев», для чего клапан 12 закрывается, а клапан 13 открывается.The
Обработанное очищающим агентом и высушенное изделие 9, закрепляется на платформе 8 и продувается нагретым воздухом, подаваемым через промышленный фен 10 от компрессора 11. Время нагрева устанавливается экспериментально и составляет для данной установки 100 секунд. Нагрев изделия производится до температуры, превышающей температуру кипения эпилама, в среднем до 60-90°С. Контроль температуры осуществляется тепловизором.Treated with a cleaning agent and dried
После проведения нагрева продувка выключается и производится выдержка в течение 60-100 секунд с целью выравнивания поля температур изделия.After heating, the purge is turned off and held for 60-100 seconds in order to equalize the temperature field of the product.
По достижении средней температуры поверхности изделия в пределах 50-60°С закрывается клапан 13 и открываются клапаны 3 и 12, при этом производится истечение газа из ресивера со скоростью 30-300 г/с в зависимости от обрабатываемого изделия.Upon reaching the average surface temperature of the product within 50-60 ° C, the
В процессе истечения газа из ресивера производится впрыск эпилама в поток газа эжектором 4 из расходного бачка 5 со скоростью 5-15 г/с.During the outflow of gas from the receiver, epilam is injected into the gas stream by an
Двухфазный поток газа и эпилама, созданный в эжекторе, проходит через устройство для закручивания потока 6, состоящее из установленного в корпус шнека и присоединительных штуцеров, и затем попадает в сверхзвуковое сопло Лаваля 7, направляющее закрученный поток во внутренний канал изделия. Время обработки составляет 10-20 с.The two-phase gas and epilame stream created in the ejector passes through the device for twisting the
Под воздействием центробежных сил капли эпилама попадают на стенку, а поток газа перемещает неиспарившиеся капли эпилама к выходному сечению изделия.Under the influence of centrifugal forces, epilame droplets fall on the wall, and a gas stream moves unevaporated epilame droplets to the outlet section of the article.
При попадании капель эпилама на разогретую стенку растворитель частично переходит в газообразное состояние. При этом происходит интенсификация проникновения Фтор-ПАВ в слои материала изделия в связи с наличием местных гидроударов, происходящих в момент касания капель эпилама с нагретой стенкой. Величина гидроударов обусловлена высокой кинетической энергией капель, пропорциональной массе капель и их квадрату скорости, превышающей скорость звука при наличии сверхкритического перепада давления между давлением газа на входе в сопло Лаваля и давлением окружающей среды.When drops of epilam get on a heated wall, the solvent partially passes into a gaseous state. In this case, the penetration of Fluorine-surfactant into the layers of the material of the product is intensified due to the presence of local hydroblows that occur when the epilame drops touch the heated wall. The magnitude of hydroshocks is due to the high kinetic energy of the droplets, proportional to the droplet mass and their squared velocity, exceeding the speed of sound in the presence of a supercritical pressure drop between the gas pressure at the inlet of the Laval nozzle and the ambient pressure.
После нанесения покрытия и его термофиксации при температуре 40-70°С в течение 30-90 мин проводится продувка изделия воздухом с целью расчета параметра, определяющего гидравлические потери во внутренних каналах изделия. В качестве указанного параметра выбрана и рассчитывается эквивалентная площадь внутренних отверстий (каналов), являющаяся оценкой их пропускной способности.After coating and its heat setting at a temperature of 40-70 ° C for 30-90 minutes, the product is purged with air in order to calculate the parameter that determines the hydraulic loss in the internal channels of the product. As the specified parameter, the equivalent area of internal holes (channels) is selected and calculated, which is an estimate of their throughput.
Методика оценки пропускной способности сквозных проходных каналов изделий при их продувке газом является одной из сложных проблем в газодинамике. Одним из решений указанной проблемы является продувка изделия газом из ресивера и расчет его расхода при сверхкритическом перепаде между давлением в ресивере и в окружающей среде. Для предложенного способа в качестве оценки пропускной способности проходных каналов (в общем случае каналов сложной формы) является «эквивалентная площадь», условно соответствующая площади проходного сечения дроссельной шайбы, имеющей гидравлическое сопротивление, равное гидравлическому сопротивлению испытуемого изделия. Указанная методика запатентована (патент RU 2303778 27.07.2007) одним из соавторов предлагаемого изобретения.The methodology for assessing the throughput capacity of through passage channels of products when they are purged with gas is one of the difficult problems in gas dynamics. One solution to this problem is to purge the product with gas from the receiver and calculate its flow rate at a supercritical differential between the pressure in the receiver and in the environment. For the proposed method, as an estimate of the throughput of the passage channels (in the general case of channels of complex shape) is the "equivalent area", conditionally corresponding to the passage area of the throttle washer having a hydraulic resistance equal to the hydraulic resistance of the tested product. The specified technique is patented (patent RU 2303778 07/27/2007) by one of the co-authors of the invention.
Эквивалентная площадь F вычисляется по формуле:Equivalent area F is calculated by the formula:
где - является постоянной величиной для конкретной испытательной системы,Where - is a constant for a particular test system,
P1 - давление в ресивере в начальный момент времени t1 продувки,P 1 - pressure in the receiver at the initial time t 1 purge,
P2 - давление в ресивере в конечный момент t2 продувки,P 2 - pressure in the receiver at the final moment t 2 purge,
t1 - начальный момент времени продувки,t 1 is the initial moment of purge time,
t2 - конечный момент времени продувки,t 2 is the final moment of the purge time,
V - объем ресивера,V is the volume of the receiver,
Т - текущая температура газа в ресивере,T is the current gas temperature in the receiver,
R - газовая постоянная,R is the gas constant
m - постоянная для газа, используемого в эксперименте, являющаяся функцией показателя адиабаты для данного газа.m is the constant for the gas used in the experiment, which is a function of the adiabatic exponent for a given gas.
Пример 1Example 1
В качестве объекта испытания использованы 5 охлаждаемых лопаток турбины.As a test object, 5 cooled turbine blades were used.
Каждая из 5 лопаток, обработанных различными очищающими агентами и высушенных при температурах в диапазоне 20-120°С, закреплялась на платформе 8 (фиг.1), нагревалась до температуры 60°С и обрабатывалась по приведенной выше методике. Впрыск эпилама «Автокон-20» при его расходе 5 г/с производился эжекторным устройством 4 в поток гелия, подаваемого с расходом 30 г/с из ресивера 1. Полученный двухфазный поток, состоящий из гелия и эпилама, закручивался вокруг продольной оси шнеком 6 и направлялся сверхзвуковым соплом 7 во внутренние каналы лопатки. После нанесения эпилама в течение 10 с, полученное покрытие подвергалось термофиксации в течение 30-90 мин. После продувки лопаток воздухом рассчитывалась эквивалентная площадь каналов каждой лопатки по формуле (1).Each of the 5 blades, treated with various cleaning agents and dried at temperatures in the range of 20-120 ° C, was fixed on the platform 8 (Fig. 1), heated to a temperature of 60 ° C and processed according to the above procedure. The Avtokon-20 epilame was injected at a flow rate of 5 g / s with an
С целью проведения математической обработки результатов экспериментов продувка проведена 30 раз до нанесения эпилама и 30 раз после эпиламирования.In order to carry out mathematical processing of the experimental results, the purge was carried out 30 times before applying the epilam and 30 times after epilating.
Результаты вычислений представлены в таблице 1.The calculation results are presented in table 1.
Пример 2Example 2
В качестве объекта испытания использованы стальные трубы диаметром 20 мм и длиной 200 мм. Предварительно трубы проливались водой на гидростенде и продувались воздухом с целью оценки гидравлических потерь при протекании жидкости и газа.Steel pipes with a diameter of 20 mm and a length of 200 mm were used as the test object. Preliminarily, the pipes were spilled with water on a hydrostand and purged with air in order to evaluate hydraulic losses during the flow of liquid and gas.
Каждая из 5 стальных труб обрабатывалась, как в примере 1, но впрыск эпилама «Автокон-0,5» при расходе 10 г/с производился в поток азота, подаваемого с расходом 165 г/с из ресивера 1. После продувки труб воздухом рассчитывалась эквивалентная площадь внутренних отверстий труб по формуле (1).Each of the 5 steel pipes was treated as in example 1, but the Avtokon-0.5 epilame was injected at a flow rate of 10 g / s into a nitrogen stream supplied with a flow rate of 165 g / s from
С целью проведения математической обработки результатов экспериментов продувка проведена 30 раз до нанесения эпилама и 30 раз после эпиламирования.In order to carry out mathematical processing of the experimental results, the purge was carried out 30 times before applying the epilam and 30 times after epilating.
Результаты вычислений представлены в таблице 2.The calculation results are presented in table 2.
С целью оценки гидравлических потерь в трубах при истечении жидкости (воды) до и после эпиламирования проводилась проливка труб водой на гидростенде, по полученным данным рассчитывался расход воды при фиксированном перепаде давления. Результаты испытаний приведены в таблице 3.In order to assess the hydraulic losses in the pipes at the outflow of liquid (water) before and after epilation, the pipes were poured with water on a hydro stand, according to the obtained data, the water flow rate was calculated at a fixed pressure drop. The test results are shown in table 3.
Пример 3Example 3
5 стальных труб диаметром 20 мм и длиной 200 мм, предварительно пролитых водой и продутых воздухом, обрабатывались, как в примере 2, но впрыск эпилама «Полизам-20» при расходе 15 г/с производился в поток воздуха, подаваемого со скоростью 300 г/с из ресивера 1. После продувки труб воздухом рассчитывалась эквивалентная площадь сквозных отверстий.5 steel pipes with a diameter of 20 mm and a length of 200 mm, previously spilled with water and blown with air, were treated as in example 2, but the Polizam-20 epilam was injected at a flow rate of 15 g / s into a stream of air supplied at a speed of 300 g / s from the
Результаты вычислений представлены в таблице 2. Результаты расхода воды до нанесения антифрикционного покрытия и после представлены в таблице 3.The calculation results are presented in table 2. The results of water consumption before applying the antifriction coating and after are presented in table 3.
Пример 4Example 4
5 охлаждаемых лопаток турбины обрабатывались, как в примере 1, но впрыск эпилама «Автокон-0,5» при расходе 4 г/с производился в поток аргона, подаваемого с расходом 28 г/с из ресивера 1. После продувки лопаток воздухом рассчитывалась эквивалентная площадь каналов по формуле (1).5 cooled turbine blades were processed as in example 1, but the Avtokon-0.5 epilame was injected at a flow rate of 4 g / s into an argon stream supplied with a flow rate of 28 g / s from
Результаты вычислений представлены в таблице 1.The calculation results are presented in table 1.
Пример 5.Example 5
5 стальных труб диаметром 20 мм и длиной 200 мм обрабатывались, как в примере 2, но впрыск эпилама «Эфрен-1» при расходе 16 г/с производился в поток воздуха, подаваемого с расходом 305 г/с из ресивера 1. После продувки труб воздухом рассчитывалась эквивалентная площадь сквозных отверстий по формуле (1).5 steel pipes with a diameter of 20 mm and a length of 200 mm were processed as in Example 2, but the Efren-1 epilam was injected at a flow rate of 16 g / s into the air stream supplied with a flow rate of 305 g / s from
Результаты вычислений представлены в таблице 2.The calculation results are presented in table 2.
По результатам математической обработки разница в полученных данных до и после нанесения эпилама является значимой (превышает погрешность измерений и расчета), что может объясняться уменьшением потерь на трение. Относительно небольшая величина увеличения пропускной способности внутренних каналов лопаток и труб в результате эпиламирования поверхности обусловлена тем, что в суммарной величине гидравлических потерь при протекании газа во внутренних каналах лопатки и трубопроводах потери на трение составляют также относительно небольшую величину по сравнению с другими потерями.According to the results of mathematical processing, the difference in the data obtained before and after applying the epilame is significant (exceeds the measurement and calculation error), which can be explained by a decrease in friction losses. A relatively small increase in the throughput capacity of the internal channels of the blades and pipes as a result of surface epilation is due to the fact that in the total amount of hydraulic losses during gas flow in the internal channels of the blade and pipelines, the friction losses are also relatively small compared to other losses.
По результатам математической обработки полученных данных до нанесения антифрикционного состава на внутренние поверхности стальных труб и после нанесения разница расходов воды превышает суммарную погрешность измерений, что может объясняться увеличением площади сечения труб за счет уменьшения толщины пограничного слоя в результате эпиламирования внутренней поверхности труб.According to the results of mathematical processing of the data obtained before applying the antifriction composition to the inner surfaces of steel pipes and after application, the difference in water consumption exceeds the total measurement error, which can be explained by an increase in the cross-sectional area of the pipes due to a decrease in the thickness of the boundary layer as a result of epilation of the inner surface of the pipes.
Для апробации предлагаемого способа при получении антифрикционного покрытия на открытых поверхностях была изготовлена установка, структурно-технологическая схема которой представлена на фиг.2. В качестве объекта испытания были использованы пластины с предельным размером 600×900 мм.To test the proposed method upon receipt of the antifriction coating on open surfaces, a plant was manufactured, the structural-technological scheme of which is presented in Fig.2. Plates with a limiting size of 600 × 900 mm were used as the test object.
Установка состоит из ресивера 1 емкостью 100 литров, соединенного впускным трубопроводом с компрессором 2. На выходном трубопроводе установлен электромагнитный клапан 3, эжекторное устройство 4 для осуществления впрыска и распыления эпилама из расходного бачка 5, устройство 6 для закручивания двухфазного потока газа и эпилама, включающее в себя шнек, заключенный в корпус. Для формирования направленной струи предназначено сверхзвуковое сопло Лаваля 7. В состав установки входит промышленный тепловой фен 10 мощностью 2 кВт.The installation consists of a
Сопло Лаваля с устройством для закрутки потока и фен конструктивно объединены в один блок, закрепленный на платформе 14, имеющей возможность поступательно-возвратного перемещения (сканирования). Пластина 15 закреплена с возможностью линейного перемещения перпендикулярно направлению перемещения указанного блока.A Laval nozzle with a device for swirling the flow and a hair dryer are structurally combined into one block, mounted on a
Для управления работой установки и обработки получаемых данных используется компьютер.A computer is used to control the operation of the installation and the processing of the received data.
Способ получения антифрикционного полимерного покрытия на плоской поверхности изделия реализуется следующим образом.A method of obtaining an antifriction polymer coating on a flat surface of the product is implemented as follows.
Ресивер 1 заполняется воздухом, азотом или инертным газом до давления 8 атмосфер. Установка приводится в состояние «пуск», при этом включается промышленный фен 10 в положение «нагрев», открывается клапан 3, платформа 14 приводится в состояние сканирования и пластина 15 перемещается перпендикулярно движению платформы. Скорости сканирования и перемещения пластины могут меняться в пределах от 10 до 100 мм/сек.The
В процессе работы установки происходит нагрев поверхности пластины до температуры 50-70°С. Контроль температуры осуществляется тепловизором. После открытия клапана 3 происходит истечение газа из ресивера. В процессе истечения газа производится эжектирование эпилама из расходного бачка 5 в поток газа.During the operation of the installation, the surface of the plate is heated to a temperature of 50-70 ° C. Temperature control is carried out by a thermal imager. After opening
Двухфазный поток газа и эпилама, созданный в эжекторе 4, проходит через устройство для закручивания потока 6, состоящее из установленного в корпус шнека и присоединительных штуцеров, попадает в сверхзвуковое сопло Лаваля 7. Сверхзвуковая двухфазная струя, истекающая из сопла, сталкивается с нагретой поверхностью пластины.The two-phase gas and epilame stream created in the
Для представленной установки расход газа может меняться в пределах 30-300 г/сек, а расход вводимого через эжектор в поток эпилама может меняться в пределах 2-60 г/сек.For the presented installation, the gas flow rate can vary between 30-300 g / s, and the flow rate of the epilame introduced through the ejector into the flow can vary from 2-60 g / s.
Пример 6Example 6
В качестве объекта испытания выбрана пластина из нержавеющей стали Х18Н9Т размером 200×400 мм и толщиной 1 мм.As a test object, a plate made of stainless steel X18H9T with a size of 200 × 400 mm and a thickness of 1 mm was selected.
На пластину, поверхности которой предварительно обработаны бензином Б-70 и высушены при температуре 100-120°С, наносили эпилам «Автокон-0,5» по приведенной выше методике (см. фиг.2). Впрыск эпилама при его расходе 5 г/с производился эжекторным устройством 4 в поток азота, подаваемого с расходом 30 г/с из ресивера 1. Полученный двухфазный поток, состоящий из азота и эпилама, закручивался вокруг продольной оси шнеком 6 и направлялся сверхзвуковым соплом 7 на поверхность пластины 15. В процессе эксперимента пластина перемещалась со скоростью 20 мм/сек, а платформа с соплом и феном перемещалась по поступательно-возвратной траектории со скоростью 50 мм/сек. После нанесения эпилама полученное покрытие подвергалось термофиксации в течение 30-90 мин. Пластина эпиламировалась с обеих сторон.On the plate, the surfaces of which were pre-treated with B-70 gasoline and dried at a temperature of 100-120 ° C, the Avtokon-0.5 epilums were applied according to the above procedure (see figure 2). The epilam was injected at a flow rate of 5 g / s with an
С целью оценки влияния нанесенного антифрикционного покрытия на сопротивление обтеканию пластины на гидродинамической установке (фиг.3.) производилось изучение зависимости сопротивления обтеканию до эпиламирования пластины и после в зависимости от скорости обтекания.In order to assess the effect of the applied antifriction coating on the flow resistance of the plate on a hydrodynamic installation (Fig. 3), we studied the dependence of the flow resistance before epilating the plate and after, depending on the flow rate.
Установка состоит из открытой емкости 16, заполненной водой. Внутри емкости организован проток воды с расходом, обеспечивающим скорость обтекания испытуемой пластины 15 в пределах от 1 м/сек до 5 м/сек. Устройства подачи и слива воды обеспечивают равномерную скорость обтекания контура пластины и постоянный уровень воды при проведении эксперимента. Пластина подвешена на гибких лентах, соединенных через тензодатчики 17 и 18 с верхней опорой. Для измерения силы сопротивления пластины при ее обтекании водой в горизонтальной плоскости пластина соединена через гибкую ленту с тензодатчиком 19. Данные измерений тензодатчиками и расход воды, необходимый для вычисления скорости обтекания пластины водой, передаются на компьютер, где производится математическая обработка результатов испытаний.The installation consists of an
Результаты испытания представлены в таблице 4.The test results are presented in table 4.
По результатам математической обработки полученных данных до нанесения покрытия на пластину и после его нанесения разница сопротивления обтеканию пластины превышает суммарную погрешность измерений, что может объясняться уменьшением напряжения трения на поверхности пластины за счет изменения структуры пограничного слоя в результате эпиламирования поверхностей пластины.According to the results of mathematical processing of the data obtained before coating the plate and after it is applied, the difference in resistance to flow around the plate exceeds the total measurement error, which can be explained by a decrease in the friction stress on the surface of the plate due to a change in the structure of the boundary layer as a result of epilation of the plate surfaces.
Использование предложенного способа позволяет получать антифрикционные полимерные покрытия с высокими триботехническими свойствами на поверхности изделий с большими габаритами.Using the proposed method allows to obtain antifriction polymer coatings with high tribological properties on the surface of products with large dimensions.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008148717/05A RU2401287C2 (en) | 2008-12-11 | 2008-12-11 | Method of preparing polymer antifriction coating |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008148717/05A RU2401287C2 (en) | 2008-12-11 | 2008-12-11 | Method of preparing polymer antifriction coating |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008148717A RU2008148717A (en) | 2010-06-20 |
RU2401287C2 true RU2401287C2 (en) | 2010-10-10 |
Family
ID=42682279
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008148717/05A RU2401287C2 (en) | 2008-12-11 | 2008-12-11 | Method of preparing polymer antifriction coating |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2401287C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014101923A1 (en) * | 2012-12-28 | 2014-07-03 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Автостанкопром" | Method for producing multifunctional protective film |
RU2604625C1 (en) * | 2015-07-06 | 2016-12-10 | Публичное акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" | Method of producing corrosion-resistant coating |
-
2008
- 2008-12-11 RU RU2008148717/05A patent/RU2401287C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014101923A1 (en) * | 2012-12-28 | 2014-07-03 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Автостанкопром" | Method for producing multifunctional protective film |
EA025491B1 (en) * | 2012-12-28 | 2016-12-30 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Автостанкопром" (Ооо "Автостанкопром") | Method for producing multifunctional protective film |
RU2604625C1 (en) * | 2015-07-06 | 2016-12-10 | Публичное акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" | Method of producing corrosion-resistant coating |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008148717A (en) | 2010-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Gose et al. | Characterization of superhydrophobic surfaces for drag reduction in turbulent flow | |
Wu et al. | Design and durability study of environmental-friendly room-temperature processable icephobic coatings | |
Lin et al. | Impact of viscous droplets on different wettable surfaces: Impact phenomena, the maximum spreading factor, spreading time and post-impact oscillation | |
Wu et al. | A mechanically robust transparent coating for anti-icing and self-cleaning applications | |
Milionis et al. | Liquid repellent nanocomposites obtained from one-step water-based spray | |
Tong et al. | Green and timesaving fabrication of a superhydrophobic surface and its application to anti-icing, self-cleaning and oil-water separation | |
Nilsson et al. | A novel and inexpensive technique for creating superhydrophobic surfaces using Teflon and sandpaper | |
US6273790B1 (en) | Method and apparatus for removing coatings and oxides from substrates | |
Rahimi et al. | Effects of aluminium surface morphology and chemical modification on wettability | |
Dzido et al. | Operational parameters impact on the performance of dry-ice blasting nozzle | |
RU2401287C2 (en) | Method of preparing polymer antifriction coating | |
CN105386032A (en) | Method for preparing wear-resisting super-hydrophobic coating through cold spraying technology and product of method | |
Li et al. | Feasibility study of a new approach to removal of paint coatings in remanufacturing | |
Deng et al. | An easy and environmentally-friendly approach to superamphiphobicity of aluminum surfaces | |
Tang et al. | Robust superhydrophobic surface with wrinkle-like structures on AZ31 alloy that repels viscous oil and investigations of the anti-icing property | |
Davis et al. | Nanocomposite coating superhydrophobicity recovery after prolonged high-impact simulated rain | |
Modak et al. | Creeping flow dynamics over superhydrophobic ball: Slip effects and drag reduction | |
Xu et al. | From lotus effect to petal effect: Tuning the water adhesion of non-wetting rare earth oxide coatings | |
US8557335B2 (en) | Method for manufacturing an extremely hydrophobic surface | |
US8268254B2 (en) | Method and apparatus for the fluorination of plastics | |
Hao et al. | Preparation of SiO 2 resin coating with superhydrophobic wettability and anti-icing behavior analysis | |
Godfrey | Investigation of fretting corrosion by microscopic observation | |
WO2008059321A1 (en) | Method and device for the cleaning treatment of metallic strips, drafts and/or draw pieces | |
Feng et al. | Finite element analysis of effect of substrate surface roughness on liquid droplet impact and flattening process | |
Huang et al. | Effect of the grooved structure on dynamic behavior of droplets impinging on the cylindrical superhydrophobic surface |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111212 |