大气常压等离子体弧清洗反应动力学模型和参数的研究

针对大气常压等离子体弧清洗金属表面的工艺,从反应动力学角度提出了一种新的研究方法.通过分析金属表面大气常压等离子体弧清洗的基本原理和清洗界面随时间移动的显著特点,根据清洗界面上的能量平衡条件,建立清洗界面的运动控制方程.在此基础上,采用四阶RUNGE-KUTTA法求出不同热流密度下清除界面位移规律,间接求得不同时刻所对应的清除百分比,进而结合反应动力学理论建立相关反应动力学数学模型以及计算活化能和反应频率因子相应反应动力学参数.以清洗金属表面润滑油污为例,建立了反应动力学模型,并采用称重法对其进行实验验证.结果表明:该模型不同时刻关于油污去除百分比的预测值与实验测量值相吻合;此外,清洗率与清洗界面处的氛围温度密切相关,随氛围温度的升高而增加.过高的氛围温度容易对基体造成损伤,存在一个理想的氛围温度阈值,该值介于分解温度与基体损伤温度之间.

常压等离子体弧清洗焊接预处理新方法

大气常压等离子体弧清洗是一种新颖的焊接预处理方法。针对预处理时厚度方向清洗界面移动、计算区域变化、边界条件非线性的难题,利用导热微分方程和阿伦尼乌斯定律,建立了大气常压等离子体弧清洗反应动力学模型并确定了频率因子、活化能等反应动力学参数,从而揭示了清洗百分比随清洗时间、金属零件表面氛围温度的变化规律,并进行了表面水滴接触角测量、X射线光电子能谱分析等相关实验验证。结果表明,大气常压等离子体弧可以快速清除表面污染物,有效实现焊接前的表面预处理。工件表面污染物的清洗百分比随大气常压等离子体弧清洗时间的增大而增大,直至该污染物被彻底清除;此外,清洗对象等离子体弧热流作用侧的表面氛围温度对清洗百分比有着重要影响,清洗百分比随氛围温度的增加而增加。