Wärmeübertragung von Schmelztauchbeschichtungen während der Erstarrung

Die Feueraluminierungsbeschichtung ist eine der effektivsten Methoden zum Oberflächenschutz von Stählen und gewinnt allmählich an Popularität. Obwohl die Ziehgeschwindigkeit einer der wichtigsten Parameter zur Steuerung der Beschichtungsdicke von aluminierenden Produkten ist, gibt es nur wenige Veröffentlichungen zur mathematischen Modellierung der Ziehgeschwindigkeit während des Schmelztauchverfahrens. Um den Zusammenhang zwischen Ziehgeschwindigkeit, Schichtdicke und Erstarrungszeit zu beschreiben, wird in dieser Arbeit das Prinzip des Stoff- und Wärmeübergangs beim Aluminieren untersucht. Die mathematischen Modelle basieren auf der Navier-Stokes-Gleichung und Wärmeübertragungsanalyse. Zur Validierung der mathematischen Modelle werden Experimente mit den selbst konstruierten Geräten durchgeführt. Insbesondere wird die Aluminiumschmelze bei 730 ℃ gereinigt. Das Cook-Norteman-Verfahren wird zur Vorbehandlung von Q235-Stahlplatten verwendet.

Die Temperatur des Feueraluminierens ist auf 690 und die Tauchzeit auf 3 min eingestellt. Zur Einstellung der Zuggeschwindigkeit wird ein Gleichstrommotor mit stufenloser Drehzahlregelung verwendet. Die Temperaturänderung der Beschichtung wird mit einem Infrarot-Thermometer aufgezeichnet und die Beschichtungsdicke wird durch Bildanalyse gemessen. Die validierten Versuchsergebnisse zeigen, dass die Beschichtungsdicke proportional zur Quadratwurzel der Ziehgeschwindigkeit für das Q235-Stahlblech ist und dass es eine lineare Beziehung zwischen der Beschichtungsdicke und der Erstarrungszeit gibt, wenn die Ziehgeschwindigkeit niedriger als 0.11 m/s ist. Die Vorhersage des vorgeschlagenen Modells passt gut zu den experimentellen Beobachtungen der Schichtdicke.

1 Beidhändige Rückhand: Einleitung

Feueraluminierter Stahl hat eine höhere Korrosionsbeständigkeit und wünschenswertere mechanische Eigenschaften im Vergleich zu feuerverzinktem Stahl. Das Prinzip des Feueraluminierens besteht darin, dass die vorbehandelten Stahlbleche bei einer bestimmten Temperatur für eine geeignete Zeit in die geschmolzenen Aluminiumlegierungen getaucht werden. Aluminiumatome diffundieren und reagieren mit Eisenatomen, um eine Verbundbeschichtung aus einer Fe-Al-Verbindung und einer Aluminiumlegierung zu bilden, die eine starke Bindungskraft mit der Matrix aufweist, um die Anforderungen des Schutzes und der Verstärkung der Oberfläche zu erfüllen. Kurz gesagt, Feuerstahl ist eine Art Verbundwerkstoff mit umfassenden Eigenschaften und geringen Kosten. Gegenwärtig werden für die Schmelztauchaluminierung in der Regel Techniken wie Sendzimir, nicht oxidierend reduzierend, nicht oxidierend und Cook-Norteman verwendet, durch die aufgrund ihrer hohen Produktionseffizienz, stabilen Qualität der Produkte und weniger Produktionen in großem Maßstab realisiert werden können Umweltverschmutzung. Von den vier Technologien Sendzimir, Nichtoxidierend reduzierend und Nichtoxidierend zeichnen sich durch komplexe Prozesse, teure Ausrüstung und hohe Kosten aus. Heutzutage wird die Cook-Norteman-Methode aufgrund der Vorteile flexibler Prozesse, niedriger Kosten und umweltfreundlicher Verfahren weit verbreitet.

Beim Feueraluminieren ist die Schichtdicke ein wichtiges Kriterium zur Beurteilung der Schichtqualität und spielt eine Schlüsselrolle bei der Bestimmung der Schichteigenschaften. Die Kontrolle der Schichtdicke während des Schmelztauchprozesses wird daher als entscheidend angesehen, um eine hervorragende Beschichtungsqualität zu gewährleisten. Wie wir bereits wissen, besteht eine enge Kopplung zwischen Schichtdicke, Ziehgeschwindigkeit und Erstarrungszeit. Um den Schmelztauchprozess zu steuern und die Beschichtungsqualität zu verbessern, ist es daher erforderlich, ein mathematisches Modell aufzubauen, das diesen Zusammenhang beschreiben kann. In diesem Beitrag wird das mathematische Modell der Beschichtungsdicke und der Ziehgeschwindigkeit aus der Navier-Stokes-Gleichung abgeleitet. Der Wärmeübergang während der Erstarrung der Beschichtung wird analysiert und das Verhältnis von Schichtdicke und Erstarrungszeit ermittelt. Die Versuche zum Feueraluminieren von Q235-Stahlplatten nach der Cook-Norteman-Methode werden mit einer selbstgebauten Ausrüstung durchgeführt. Die tatsächliche Temperatur und Schichtdicke werden entsprechend gemessen. Die theoretischen Ableitungen werden durch die Experimente illustriert und bestätigt.

2 Mathematisches Modell

2.2 Wärmeübergang beim Erstarren der Beschichtung Da die Aluminiumbeschichtung sehr dünn ist, kann sie als pa angenommen werdenralgeringe Flüssigkeit, die auf der flachen Oberfläche von plattierten Teilen fließt. Dann kann es aus x-Richtung analysiert werden. Die schematischen Diagramme des Beschichtungssubstrats sind in Abb. 2 und die Temperaturverteilung in Abb. 3 dargestellt.
Für vollständige Details kontaktieren Sie uns bitte.