Velocity of powder particles in plasma at low pressure / Скорость частиц порошка в плазме под низким давлением / Brzine čestica praha u plazmi na niskom pritisku

• Main Author: Mihailo R. Mrdak
• Format: Article
• Language: English
• Published: University of Defence in Belgrade 2019-04-01
• Series: Vojnotehnički Glasnik
• Subjects: VPS; plasma arc power; velocity of powder particles; ВПН; сила; плазменная дуга; скорость частиц порошка; snaga plazma-luka; brzina čestica praha
• Online Access: https://scindeks-clanci.ceon.rs/data/pdf/0042-8469/2019/0042-84691902255M.pdf
• ISSN: 0042-8469; 2217-4753

Low pressure of inert gas in the vacuum chamber significantly affects the transfer of plasma particle velocity onto powder particles, residence time of powder particles in plasma and the kinetic energy of molten particles before the collision with the substrate. In addition to low pressure of inert gas in the vacuum chamber, the size and mass density of powder particles, together with plasma arc power, have the biggest impact on the average velocity of powder particles. To measure the velocity of powder particles in the vacuum chamber at low pressure, a laser speedometer is applied.The average velocity of molten powder particles V=s/t is calculated when the length of the path of powder particles that pass between two focus distances of the laser beam is divided by the time of particle passage between the two focuses. Measurements are done for vacuum chamber pressure, the values of which are usually from 6.7 to 80 kPa. The paper describes the relationship between the average velocity of Al2O3 and W powder particles and the vacuum chamber pressure, granulate distribution, mass density and plasma arc power. It was found that, for powder of lower mass density, the average velocity of particles can increase for 200 m/s with a decrease in chamber pressure.The effect of pressure on W particles of larger mass density is lower but still important, because a decrease in pressure increases the average velocity of particles up to 50%. Reducing plasma arc power reduces the maximum velocity of both types of powder particles. / Низкое давление инертного газа в вакуумной камере оказывает значительное воздействие на передачу скорости плазменных частиц на частицы порошка, время нахождения порошка в плазме и кинетическую энергию расплавленных частиц до момента соприкосновения с защитным слоем. На среднюю скорость частиц порошка, кроме низкого давления инертного газа в вакуумной камере наибольшее воздействие оказывает величина и плотность частиц порошка, а также сила плазменной дуги. Для измерения скорости частиц порошка в вакуумной камере под низким давлением используются лазерные измерители скорости. Средняя скорость частиц расплавленного порошка V = s/t рассчитывается, следующим образом: длина пути частиц порошка, прошедших между двумя очаговыми расстояниями лазерного луча делится на время прохождения частиц между двумя фокусами. Измерение давления производится в вакуумной камере, при давлении, которое чаще всего применяется: от 6,7–80 kPa. В данной работе представлено каким образом давление в вакуумной камере, распределение гранулята, плотность и сила плазменной дуги влияют на среднюю скорость частиц порошка Al2O3 и W. Исследования показали, что скорость частиц порошка с меньшей плотностью может увеличиваться на 200 м/с при снижении давления в камере. Выявлено, что эффект давления на частицы с большей плотностью W значительно меньше, хотя он тоже важен, так как при снижении давления увеличивается скорость частиц до 50%. При уменьшении силы плазменной дуги снижается удельная скорость частиц обоих видов порошков. / Nizak pritisak inertnog gasa u vakuum-komori znatno utiče na prenos brzine čestica plazme na čestice praha, vreme boravka čestica praha u plazmi i kinetičku energiju istopljenih čestica pre sudara sa podlogom. Na srednju brzinu čestica praha, pored niskog pritiska inertnog gasa u vakuum-komori, najveći uticaj ima veličina i masena gustina čestica praha i snaga plazma-luka. Za merenje brzine čestica praha u vakuumu na niskom pritisku komore primenjuje se laserski merač brzine. Srednja brzina čestica istopljenog praha V = s/t proračunava se kada se dužina puta čestica praha koje prođu između dva žižna odstojanja laserskog zraka podele sa vremenom prolaza čestica između dve žiže. Merenja se obavljaju za pritisak u vakuum-komori koji je najčešće od 6,7 do 80 kPa. U radu je prikazana veza između srednje brzine čestica praha Al2O3 i W u zavisnosti od pritiska u vakuum-komori, raspodele granulata, masene gustine i snage plazma-luka. Ustanovljeno je da se za prah manje masene gustine može, uz smanjenje pritiska u komori, povećati prosečna brzina čestica za 200 m/s. Efekat pritiska na čestice veće masene gustine W je manji, mada je bitan, jer se sa smanjenjem pritiska uvećava srednja brzina čestica do 50%. Smanjenje snage plazma-luka smanjuje maksimalne brzine čestica za oba praha.