层流等离子体射流冲击基板的流动与传热特性

层流等离子体射流冲击基板是等离子体喷涂、等离子体表面处理等典型制造工艺中的关键共性过程,但其涉及的流动和传热特性尚未完全揭示,使得工艺参数的确定缺乏依据。本文根据电信号分析了氮氩混气层流等离子炬的弧压和功率特性,再结合图像分析方法研究了层流等离子体射流的流动特性,最后结合相变硬化法研究了射流撞击基板的传热特性。结果表明:增加电弧电流会少量增加发生器的实际输出功率和射流的速度和温度,略微减少空气的夹带和增加射流高温区长度,但传输到基板的热能变化不大,总的传热效率降低;增加气流量和氮气比例可以大幅提高射流的功率,提高射流出口的速度和温度,减少空气的夹带,增大高温区的半径和长度,提高传输到基板的热流密度和总的传热效率,除此之外,改变工作参数对热影响区半径的影响不大。