Trasferimento di calore alle polveri

Trasferimento di calore alle polveri - P.S.T.A.

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Esaminiamo brevemente il fenomeno di riscaldamento preliminare delle polveri durante il loro soggiorno nella colonna plasma, che è fondamentale nella tecnica Plasma ad Arco Semitrasferito.

Il calore assorbito dalle polveri durante il loro soggiorno nella colonna d'arco trasferito aumenta in modo molto modesto con la corrente a causa del ridotto tempo di sosta delle polveri nell'arco.
Infatti circa il 12 % del calore totale dell'arco trasferito è assorbito dalle polveri (FIG. 1).

Con la tecnica Plasma ad Arco Semitrasferito (P.S.T.A.) si può conferire una maggiore quantità di calore alle polveri utilizzando l'arco pilota per un loro riscaldamento. Lo stadio di potenza della corrente dell'arco pilota deve avere caratteristiche di regolazione che consentano questa ampia variazione di apporto termico alle polveri; analogamente la parte di controllo deve gestire in modo ottimale queste variazioni di corrente durante il processo.

Negli impianti Plasma Team, la curva di regolazione della corrente dell'arco pilota può variare nel campo:
10 ÷ 150 A

Fig. 1 -
Calore assorbito dalle Polveri (%) in funzione della Corrente Arco Trasferito (A).

Principi della tecnica Plasma ad Arco Semitrasferito

Consideriamo un grano di polvere in A (FIG. 3) prima di entrare nel bagno di fusione alla temperatura T_A.
Per raggiungere la sua temperatura di liquidus in B pari a T_B, deve assumere dal bagno di fusione una quantità di calore proporzionale a (FIG. 2) :

Delta T₂ = T_B - T_A

A parità di tutti i fattori, il gradiente termico necessario al grano di polvere per fondere è proporzionale alla sua temperatura locale T_Aprima di entrare nel bagno di fusione: tanto più T_Aè alta, tanto minore è il salto termico Delta T₂ (richiesto al bagno) necessario per la sua transizione solidus-liquidus. Sono pertanto necessari piccoli volumi del bagno di fusione, con ridotta penetrazione termica e quindi minima diluizione.

Nella FIG. 2, la colonna color ocra (PSTA) della temperatura locale della polvere T_Aprima di entrare nel bagno di fusione corrisponde all'ulteriore apporto termico conferito mediamente alle polveri da un arco pilota particolarmente energetico durante il processo PTA.

Fig. 2 -
Temperatura Grano di polvere (in A) - T liquidus Grano di polvere (in B) - T liquidus bagno di fusione

Fig. 3 -
Grano di polvere prima di entrare nel bagno (A) - nel bagno (B)

Plasma ad Arco Semitrasferito (Plasma SemiTransferred Arc ) - Rilievi sperimentali eseguiti dall'Autore delle presenti note hanno evidenziato che un Arco Pilota di circa 100-110 A è sufficiente per rendere semiplastiche ridotte quantità di polveri metalliche introdotte in torcia direttamente nel getto di plasma dell'arco non trasferito , in assenza di Arco Trasferito e quindi senza bagno di fusione, e depositate sul pezzo con una tecnica simile alla proiezione plasma di polveri (polveri introdotte direttamente nel getto di plasma ad arco semitrasferito).