تعیین ضخامت بهینه پوشش wc-co پاشش شده به روش hvof بر روی زیر لایه فولادی به کمک شبیه سازی کامپیوتری
چکیده
هدف از تحقیق حاضر که برای اولین بار انجام شده است تعیین ضخامت بهینه پوشش wc-co پاشش شده به روش hvof بر روی سطح غلتک پینچرول فولادی به کمک روش اجزاء محدود بود. غلتک پینچرول مدنظر در این تحقیق در انتهای خط نورد گرم مجتمع فولاد مبارکه در قسمت کویلپیچی قرار دارد. وظیفه پینچرول ورقگیری و هدایت ورق به طرف کویلرها می باشد. پینچرول شامل دو غلتک میباشد که غلتک بالایی متحرک و غلتک پایینی ثابت و سطح آن به موازات مسیر ورق است. محیط کاری این قطعات اسیدی است و در دما و رطوبت محیط کار میکنند. در اثر برخورد و حرکت ورق ها بر روی سطح این غلتک ها، شاهد تخریب سطحی و سایش آنها هستیم. به علت تغییرشکلهای ریز در سطح غلتک پینچرول، لازم بود سطح غلتک به صورت میکرونی مشبندی شود که حجم محاسبات و مدلسازی را پیچیده و مشکل مینماید. لذا ابتدا مدل اجزاء محدود مربوطه بهینهسازی گردید. پس از بررسی تکنیکهای مختلف، در نهایت مدل به صورت دوبعدی در نظر گرفته شد که در آن ورق و غلتک پینچرول به صورت تغییرشکلپذیر با مشریزی میکرونی در سطح آن طراحی گردیدند. همچنین برای بهینهسازی و کاهش زمان و هزینه حل، فقط قطاعی 60 درجه از پینچرول با استفاده از ضریب جرمی 100 برای آن در نظر گرفته شد. سپس شرایط بحرانی عملکرد پینچرول تعیین گردید. نتایج نشان داد وضعیت کاری پینچرول در لحظه ضربه و برخورد اولیه ورق به آن سختتر از غلتش بعدی ورق بر روی سطح این غلتک است. همچنین ورقهای سخت و نازک به علت سرعت بالاتری که در لحظه برخورد به پینچرول دارند، وضعیت بحرانیتری را برای آن ایجاد میکنند. آسیبهای سطحی ایجاد شده بر روی غلتک پینچرول در حالت واقعی، به خوبی توسط مدل اجزاء محدود نشان داده شد. در نهایت با دوجنسی تعریف کردن غلتک در مدل اجزاء محدود، پوشش بر آن اعمال گردید و توزیع تنش و تغییرشکلهای ایجاد شده در آن بدست آمد. پوشش مورد استفاده کاربید تنگستن کبالت بود که به روش hvof بر سطح پینچرول اعمال گردید. در این حالت استحکام تسلیم پوشش (mpa)1500 و تخلخل آن کمتر از یک درصد بود. این سرمت مقاومت به سایش فوق العاده بالایی دارد و برای بسیاری از کاربردها از قبیل ماشینکاری مورد استفاده قرار میگیرد. اتصال بین پوشش و زیرلایه در روشهای پاشش حرارتی عمدتاً توسط قفلهای مکانیکی صورت میگیرد که استحکام نسبتاً پایینی دارد (در روش hvof حداکثر میتواند به (mpa) 100 برسد). قرارگیری ماکزیمم تنش برشی در این مرز و بیشتر بودن آن نسبت به استحکام چسبندگی موجب کندهشدن پوشش از سطح زیرلایه میگردد. تحلیلها نشان داد اگرچه وجود پوشش تا حد زیادی خواص سطحی را بهبود میبخشد، اما تحت ضربه اولیه ورق به غلتک هم خود پوشش دچار تغییرشکل و شکست میشود و هم میزان تنش برشی ایجاد شده در مرز مشترک بسیار بیشتر از استحکام چسبندگی پوشش به زیرلایه است. در بین حالات مختلف بررسی شده، بهترین ضخامت برای پوشش حدود 600 میکرون بود که توزیع تنش برشی کمتری را هم در سطح پوشش و هم در مرز پوشش با زیرلایه به همراه داشت.