Μεταφορά θερμότητας επίστρωσης αλουμινίου εν θερμώ κατά τη διάρκεια της στερεοποίησης

Η επίστρωση αλουμινίου εν θερμώ είναι μια από τις πιο αποτελεσματικές μεθόδους προστασίας επιφανειών για χάλυβες και σταδιακά κερδίζει δημοτικότητα. Αν και η ταχύτητα έλξης είναι μία από τις πιο σημαντικές παραμέτρους για τον έλεγχο του πάχους επικάλυψης των προϊόντων αλουμινίου, ωστόσο, υπάρχουν λίγες δημοσιεύσεις σχετικά με τη μαθηματική μοντελοποίηση της ταχύτητας έλξης κατά τη διαδικασία εν θερμώ εμβάπτιση. Προκειμένου να περιγραφεί η συσχέτιση μεταξύ της ταχύτητας έλξης, του πάχους επικάλυψης και του χρόνου στερεοποίησης, διερευνάται η αρχή της μεταφοράς μάζας και θερμότητας κατά τη διαδικασία αλουμινοποίησης. Τα μαθηματικά μοντέλα βασίζονται στην εξίσωση Navier-Stokes και στην ανάλυση μεταφοράς θερμότητας. Πειράματα που χρησιμοποιούν τον αυτοσχεδιασμένο εξοπλισμό πραγματοποιούνται για την επικύρωση των μαθηματικών μοντέλων. Συγκεκριμένα, το τήγμα αλουμινίου καθαρίζεται στους 730 ℃. Η μέθοδος Cook-Norteman χρησιμοποιείται για την προεπεξεργασία χαλύβδινων πλακών Q235.

Η θερμοκρασία αλουμινισμού εν θερμώ ρυθμίζεται στους 690 και ℃ ο χρόνος εμβάπτισης έχει ρυθμιστεί στα 3 λεπτά. Ένας κινητήρας συνεχούς ρεύματος με διακύμανση ταχύτητας χωρίς βαθμίδες χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση της ταχύτητας έλξης. Η μεταβολή της θερμοκρασίας της επικάλυψης καταγράφεται από ένα υπέρυθρο θερμόμετρο και το πάχος της επίστρωσης μετράται με ανάλυση εικόνας. Τα αποτελέσματα του πειράματος επικύρωσης δείχνουν ότι το πάχος της επίστρωσης είναι ανάλογο με την τετραγωνική ρίζα της ταχύτητας έλξης για τη χαλύβδινη πλάκα Q235 και ότι υπάρχει μια γραμμική σχέση μεταξύ του πάχους της επίστρωσης και του χρόνου στερεοποίησης όταν η ταχύτητα έλξης είναι μικρότερη από 0.11 m/s. Η πρόβλεψη του προτεινόμενου μοντέλου ταιριάζει καλά με τις πειραματικές παρατηρήσεις του πάχους της επίστρωσης.

1 Εισαγωγή

Ο χάλυβας αλουμινίου εν θερμώ έχει υψηλότερη αντοχή στη διάβρωση και πιο επιθυμητές μηχανικές ιδιότητες σε σύγκριση με τον χάλυβα γαλβανισμού εν θερμώ. Η αρχή της αλουμινοποίησης εν θερμώ είναι ότι οι προεπεξεργασμένες πλάκες χάλυβα εμβαπτίζονται στα τηγμένα κράματα αλουμινίου σε μια ορισμένη θερμοκρασία για κατάλληλο χρόνο. Τα άτομα αλουμινίου διαχέονται και αντιδρούν με άτομα σιδήρου για να σχηματίσουν μια σύνθετη επίστρωση ένωσης Fe-Al και κράματος αλουμινίου που έχει ισχυρή δύναμη σύνδεσης με τη μήτρα για να ικανοποιήσει την απαίτηση προστασίας και ενίσχυσης της επιφάνειας. Εν ολίγοις, το υλικό από χάλυβα εν θερμώ είναι ένα είδος σύνθετου υλικού με ολοκληρωμένες ιδιότητες και χαμηλό κόστος. Επί του παρόντος, τεχνικές όπως Sendzimir, Non-oxidizing reducing, Non-oxidizing και Cook-Norteman χρησιμοποιούνται συνήθως για την αλουμίνιση εν θερμώ, μέσω των οποίων μπορούν να πραγματοποιηθούν παραγωγές μεγάλης κλίμακας λόγω της υψηλής απόδοσης παραγωγής, της σταθερής ποιότητας των προϊόντων και λιγότερο ρύπανση. Μεταξύ των τεσσάρων τεχνολογιών, το Sendzimir, το μη οξειδωτικό αναγωγικό και το μη οξειδωτικό χαρακτηρίζονται από πολύπλοκες διαδικασίες, ακριβό εξοπλισμό και υψηλό κόστος. Στις μέρες μας, η μέθοδος Cook-Norteman χρησιμοποιείται ευρέως λόγω των πλεονεκτημάτων των ευέλικτων διαδικασιών, του χαμηλού κόστους και της φιλικής προς το περιβάλλον.

Για τη διαδικασία αλουμινοποίησης εν θερμώ, το πάχος της επίστρωσης είναι ένα σημαντικό κριτήριο για την αξιολόγηση της ποιότητας της επίστρωσης και παίζει βασικό ρόλο στον προσδιορισμό των ιδιοτήτων της επίστρωσης. Ο τρόπος ελέγχου του πάχους της επίστρωσης κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εν θερμώ εμβάπτισης θεωρείται επομένως ζωτικής σημασίας για την εξασφάλιση εξαιρετικής ποιότητας επίστρωσης. Όπως ήδη γνωρίζουμε, υπάρχει μια στενή συσχέτιση μεταξύ του πάχους της επίστρωσης, της ταχύτητας έλξης και του χρόνου στερεοποίησης. Επομένως, προκειμένου να ελεγχθεί η διαδικασία εν θερμώ εμβάπτισης και να βελτιωθεί η ποιότητα της επίστρωσης, είναι απαραίτητο να δημιουργηθεί ένα μαθηματικό μοντέλο που να μπορεί να περιγράψει αυτή τη συσχέτιση. Σε αυτή την εργασία, το μαθηματικό μοντέλο του πάχους της επίστρωσης και της ταχύτητας έλξης προκύπτει από την εξίσωση Navier-Stokes. Η μεταφορά θερμότητας κατά τη στερεοποίηση της επίστρωσης αναλύεται και καθορίζεται η σχέση πάχους επίστρωσης και χρόνου στερεοποίησης. Τα πειράματα χαλύβδινων πλακών αλουμινισμού εν θερμώ Q235 με βάση τη μέθοδο Cook-Norteman πραγματοποιούνται με αυτοκατασκευασμένο εξοπλισμό. Η πραγματική θερμοκρασία και το πάχος της επίστρωσης μετρώνται ανάλογα. Οι θεωρητικές παράγωγες απεικονίζονται και επιβεβαιώνονται από τα πειράματα.

2 Μαθηματικό μοντέλο

2.2 Μεταφορά θερμότητας κατά τη στερεοποίηση της επίστρωσης Δεδομένου ότι η επίστρωση αλουμινίου είναι πολύ λεπτή, μπορεί να ληφθεί ως paralρευστό που ρέει στην επίπεδη επιφάνεια των επιμεταλλωμένων τεμαχίων. Στη συνέχεια μπορεί να αναλυθεί από x κατεύθυνση. Τα σχηματικά διαγράμματα επικάλυψης-υποστρώματος παρουσιάζονται στο Σχ. 2 και η κατανομή θερμοκρασίας φαίνεται στο Σχ. 3.
Για πλήρεις λεπτομέρειες, επικοινωνήστε μαζί μας.