1.1 Akımın kalıplama üzerindeki etkisikaplama katmanı
| Akım（A） | Dfüzyon derinliği（mm） | Fkat yüksekliği（mm） | Genişlik（mm） |
| 70 | 0,19 | 4.26 | 16.41 |
| 80 | 0,35 | 4.07 | 17.08 |
| 90 | 0,88 | 3.43 | 17.48 |
| 100 | 1.03 | 2.73 | 17.58 |
| 110 | 1.25 | 2.65 | 18.14 |
Tablo 3.1 Farklı akımlara sahip kaplama tabakasının kesit geometrisi
Akım arttıkça, kaplama tabakasının derinliği ve genişliği artar ve tabaka yüksekliği azalır. Bunun nedeni, akımdaki artıştır; oluşan ısı yalnızca kaplama metalini eritmekle kalmaz, aynı zamanda alt tabakanın bir kısmını da eritir, kaplama ve alt tabaka birbirine karışır, böylece kaplama tabakası bir bütün olarak çöker, bu da füzyon derinliğinin artmasına ve tabaka yüksekliğinin azalmasına neden olur; akım arttıkça, plazma arkı daha pürüzlü hale gelir, ısı kaynağının sıcaklık aralığı artar, alt tabakadaki erimiş havuzun yayılma kabiliyeti artar ve böylece erimiş havuzun genişliği artar.
1.2 Etkisikaynakerimiş kaplama tabakasının kalıplanmasında hız
| Kaynak hızı（mm/s） | Dfüzyon derinliği（mm） | Fkat yüksekliği（mm） | Genişlik（mm） |
| 4 | 1.17 | 4.34 | 17.61 |
| 5 | 1.06 | 2.73 | 17.58 |
| 6 | 0,35 | 2.61 | 16.96 |
| 7 | 0,13 | 2.55 | 15.01 |
| 8 | — | — | — |
Tablo 3.2 Farklı kaynak hızlarına sahip erimiş kaplama katmanlarının kesit geometrisi
Kaynak hızının artmasıyla, kaplama tabakasının füzyon derinliği azalır, tabaka yüksekliği önce keskin bir azalma gösterir ve sonra yavaş yavaş küçülür, genişlik azalır. Kaynak hızı 4 mm/s olduğunda, kaplama metalinin belirli bir ölçüde artırılmasıyla, füzyon derinliği 1,17 mm olur, bu sırada, birim uzunluk başına ısı girdisi temel malzemenin daha fazla erimesini sağlayamaz, füzyon kaplama tabakası 4,34 mm'lik tabaka yüksekliğinin yüksekliğini yığmaya devam eder; kaynak hızı 5 mm/s'ye yükselir, birim uzunluk başına ısı girdisi, tel besleme miktarı azalır, böylece füzyon derinliği, tabaka yüksekliği, genişlik azalır; eğer kaynak hızı yukarıda belirtildiği gibi artmaya devam ederse, bu sırada ısı girdisi yetersizdir, sadece temel malzemenin küçük bir kısmı eriyebilir, füzyon kaplama tabakasının yüksekliği önce keskin bir azalma gösterir ve sonra yavaş yavaş küçülür, genişlik azalır. Yukarıda belirtildiği gibi kaynak hızı artırılmaya devam edilirse, bu esnada ısı girdisi yetersiz kalır, taban malzemesinin sadece küçük bir kısmı eritilebilir, füzyon kaplama tabakasında sarkma görülmez, bunun sonucunda füzyon derinliğinde daha fazla azalma olurken, tabaka yüksekliğinde daha az azalma olur.
1.3 Tel besleme hızının kaplama tabakasının kalıplanmasına etkisi
| Tel besleme hızı（mm/s） | Dfüzyon derinliği（mm） | Fkat yüksekliği（mm） | Genişlik（mm） |
| 40 | 1.43 | 2.24 | 19.91 |
| 50 | 1.25 | 2.56 | 18.86 |
| 60 | 1.03 | 2.73 | 17.58 |
| 70 | 0,71 | 3.46 | 15.82 |
| 80 | 0,16 | 5.16 | 14.20 |
Tablo 3.3 Farklı tel besleme hızlarında kaplama tabakasının kesitinin geometrik boyutları.
Tel besleme hızı arttıkça, kaplama tabakasının derinliği ve genişliği azalır ve tabaka yüksekliği artar. Bunun nedeni, akım ve kaynak hızı belirli olduğunda, birim uzunluk başına ısı girdisinin belirli olması ve tel besleme hızının artmasıyla, birim uzunluk başına dolgu teli miktarının artması ve kaplama metalinin daha fazla ısı emmesi gerekmesidir. Isı girdisi, kaplama tabakasının tamamını tamamen eritemediğinde, taban malzeme kısmı daha az erir, böylece erime derinliği azalır ve tabakanın yüksekliği artar. Kaplama metalinin taban malzeme kısmına yakın yayılma kapasitesi bozulur, bu nedenle genişlik hızla azalır. Genişlik hızla azalacaktır.
Özetle, plazma ark kaplama 2205 dubleks paslanmaz çelik tabakasının etkili işlem parametreleri şu aralıktadır: akım 90 A ~ 110 A, kaynak hızı 4 mm / s ~ 6 mm / s, tel besleme hızı 50 mm / s ~ 70 mm / s, iyon gazı akış hızı 1,5 L / dak.
2 Füzyon kaplama tabakası oluşturma proses parametrelerinin optimizasyonunun tepki yüzey yöntemine dayalı olarak
Tepki yüzey yöntemi (Response surface method, RSM), deneysel tasarım ve optimizasyon yöntemlerinin istatistiksel tekniklerinin bir birleşimidir, test verilerinin analizi, etki faktörü ve uyum fonksiyonunun tepki değerinden ve üç boyutlu yüzey haritasından türetilebilir, sezgisel olarak etki faktörü ve tepki değeri arasındaki ilişkiyi yansıtabilir gerçek test öngörücü, optimizasyon rolüne sahiptir. Yukarıdaki nedenlere dayanarak, süreç optimizasyon programı geliştirmek, akım, kaynak hızı, tel besleme hızı ve füzyon kaplama tabakası seyreltme oranı, akım, kaynak hızı, tel besleme hızı ve füzyon kaplama tabakası seyreltme oranı arasındaki ilişkinin en boy oranını ve süreç parametrelerinden ve seyreltme oranından türetilen matematiksel modellemeyi kullanarak füzyon kaplama tabakası kalitesinin tahminini elde etmek için merkezi kompozit tasarımda (Central composite design, CCD) RSM'nin seçilmesi.
2.1 Kaplama tabakasının seyreltme oranına proses parametrelerinin etkisi.
Tablo 3.8 Proses optimizasyon sonuçları ve doğrulama
| Grup | X1（A） | X2（mm·s-1） | X3（mm·s-1） | seyreltme oranı（%） | en boy oranı |
| Tahmin Grubu | 99 | 6 | 50 | 14.8 | 4.36 |
| Test Grubu 1 | 99 | 6 | 50 | 13.9 | 4.13 |
| Test Grubu 2 | 99 | 6 | 50 | 15.5 | 4.56 |
| Test Grubu 3 | 99 | 6 | 50 | 14.3 | 4.27 |
| Ortalama hata | 2.9 | 2.3 |
(Şanghay Duomu'da PTA kaynak çalışması)
Şekil 3.16 Optimal proses parametreleri test sonuçları (a) Test grubu 1; (b) Test grubu 2; (c) Test grubu 3
Yüksek kaliteli kaplama tabakası, düşük seyreltme oranına ve yüksek en boy oranına sahip olmayı hedefler. Optimum proses parametreleri şunlardır: akım 99 A, kaynak hızı 6 mm-s-1, tel besleme hızı 50 mm-s-1. Optimum proses altında hazırlanan kaplama tabakasının ortalama seyreltme oranı yaklaşık %14,6, ortalama en boy oranı 4,33'tür ve model tahmin değeri ile deneysel değer arasındaki ortalama hata %5'ten azdır; bu da modelin yüksek bir doğruluk derecesine sahip olduğunu ve optimum proses altında oluşturulan kaplama tabakasının kalitesinin iyi olduğunu gösterir.
Gönderi zamanı: 31 Ocak 2024