Prijenos topline vrućeg aluminiziranog premaza tijekom skrućivanja

Prevlačenje vrućim aluminiziranjem jedna je od najučinkovitijih metoda površinske zaštite čelika i postupno dobiva na popularnosti. Iako je brzina izvlačenja jedan od najvažnijih parametara za kontrolu debljine premaza aluminizirajućih proizvoda, postoji nekoliko publikacija o matematičkom modeliranju brzine povlačenja tijekom procesa vrućeg uranjanja. Kako bi se opisala korelacija između brzine izvlačenja, debljine premaza i vremena skrućivanja, u ovom se radu istražuje princip prijenosa mase i topline tijekom procesa aluminiziranja. Matematički modeli temelje se na Navier-Stokesovoj jednadžbi i analizi prijenosa topline. Eksperimenti koji koriste opremu koju su sami dizajnirali provode se kako bi se potvrdili matematički modeli. Točnije, talina aluminija se pročišćava na 730 ℃. Cook-Nortemanova metoda koristi se za prethodnu obradu čeličnih ploča Q235.

Temperatura aluminiziranja vrućim potapanjem postavljena je na 690, a ℃ vrijeme potapanja je postavljeno na 3 min. Za podešavanje brzine povlačenja koristi se istosmjerni motor s bezstupanjskim varijacijama brzine. Promjena temperature premaza bilježi se infracrvenim termometrom, a debljina premaza se mjeri analizom slike. Rezultati potvrđivanja eksperimenta pokazuju da je debljina prevlake proporcionalna kvadratnom korijenu brzine povlačenja za čeličnu ploču Q235, te da postoji linearna veza između debljine premaza i vremena skrućivanja kada je brzina povlačenja niža od 0.11 m/s. Predviđanje predloženog modela dobro se uklapa u eksperimentalna opažanja debljine prevlake.

1 Uvod

Čelik za vruće aluminiziranje ima veću otpornost na koroziju i poželjnija mehanička svojstva u usporedbi s čelikom za vruće pocinčavanje. Načelo aluminiziranja vrućim potapanjem je da se prethodno obrađene čelične ploče urone u rastaljene aluminijske legure na određenoj temperaturi na odgovarajuće vrijeme. Atomi aluminija difundiraju i reagiraju s atomima željeza kako bi tvorili kompozitnu prevlaku od spoja Fe–Al i aluminijske legure koja ima jaku silu vezivanja s matricom kako bi zadovoljila zahtjeve zaštite i jačanja površine. Ukratko, vrući čelični materijal je vrsta kompozitnog materijala sa sveobuhvatnim svojstvima i niske cijene. Trenutno se za aluminiziranje vrućim potapanjem obično koriste tehnike kao što su Sendzimir, Neoksidirajuća redukcija, Neoksidirajuća i Cook-Norteman, pomoću kojih se mogu realizirati velike proizvodnje zbog njihove visoke učinkovitosti proizvodnje, stabilne kvalitete proizvoda i manje onečišćenja. Među četiri tehnologije, Sendzimirovu, neoksidirajuću redukcijsku i neoksidirajuću karakteriziraju složeni procesi, skupa oprema i visoka cijena. Danas se Cook-Nortemanova metoda široko koristi zbog prednosti fleksibilnih procesa, niske cijene i ekološke prihvatljivosti.

Za postupak aluminizacije vrućim potapanjem, debljina premaza važan je kriterij za ocjenu kvalitete premaza i igra ključnu ulogu u određivanju svojstava premaza. Stoga se smatra ključnim za jamčenje izvrsne kvalitete premaza kako kontrolirati debljinu premaza tijekom procesa vrućeg potapanja. Kao što već znamo, postoji bliska korelacija između debljine premaza, brzine povlačenja i vremena skrućivanja. Stoga, kako bi se kontrolirao proces vrućeg potapanja i poboljšala kvaliteta premaza, potrebno je izgraditi matematički model koji može opisati ovu korelaciju. U ovom radu matematički model debljine premaza i brzine povlačenja izveden je iz Navier-Stokesove jednadžbe. Analizira se prijenos topline tijekom skrućivanja premaza te se utvrđuje odnos debljine premaza i vremena skrućivanja. Eksperimenti vrućeg aluminiziranja čeličnih ploča Q235 temeljeni na Cook-Norteman metodi provode se na samoizrađenoj opremi. U skladu s tim mjere se stvarna temperatura i debljina premaza. Teorijska izvođenja su ilustrirana i potvrđena eksperimentima.

2 Matematički model

2.2 Prijenos topline tijekom skrućivanja premaza Budući da je aluminijski premaz vrlo tanak, može se uzeti kao parallel tekućina koja teče po ravnoj površini obloženih komada. Tada se može analizirati iz x smjera. Shematski dijagrami premaz-podloga prikazani su na slici 2, a raspodjela temperature prikazana je na slici 3.
Za potpune detalje, kontaktirajte nas.