Simulation of voltage characteristics of vapor-gas shell during electrolyte-plasma treatment
Keywords:
electrolyte-plasma treatment, vapor-gas shell, modeling, electrolyte, glycerol, Maple.Abstract
Electrolytic plasma processing (EPT) is a method of surface treatment of materials
based on the use of plasma and an electrolytic solution. This abstract discusses the principle of
action, main applications and potential benefits of EPТ. The EPТ technique involves immersing the
object being treated in an electrolytic solution, after which an electric current is applied, causing
decomposition of the solution and the formation of a plasma cloud at the surface of the material
being processed. Exposure to plasma and chemically active components of the solution makes it
possible to modify the surface of the material, improving its properties, such as adhesion, strength
and corrosion resistance. EPТ is widely used in a variety of industries, including metalworking,
electronics, medical equipment and food processing. The advantages of the method include high
efficiency, the ability to process complex shapes and materials, as well as environmental safety due
to the absence of the use of chemically aggressive substances. Electrolytic plasma processing is a
promising direction in the field of surface modification of materials with a wide range of potential
applications. In this paper, theoretical studies of vapor-gas shell formation in the near-surface
region of structural steels in the cathodic heating mode of electrolyte-plasma treatment were
considered. The technology of electrolyte-plasma hardening, providing the required mechanical
properties of products, which are often subjected to wear, temperature and force effects, was investigated. Based on the results of theoretical studies, mathematical calculations of voltage,
current density, and dependence graphs were made to obtain a model of vapor-gas shell formation
in the process of cathodic heating. Modeling of calculations of vapor-gas shell formation in the
process of cathodic heating was carried out with the help of Maple program.
References
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
Белкин П. Мир материалов и технологий // Техносфера. – 2011. – Vol. – 464. – P. 107.
Лазарев Д. Е. Математическое моделирование процессов в источнике питания для
электролитно-плазменной обработки //Вестник УГАТУ. – 2008. – P. 131.
Алексеев Ю. Г. Электролитно-плазменная обработка внутренних поверхностей трубчатых
изделий // Наука и техника. – 2016. – P. 61.
Попов А.И. Анализ тепловых явлений при струйной фокусированной электролитноплазменной обработке// Научно-технические ведомости СГУ. – 2016. – P. 141.
Володин А. Ю., Заруба Д. С., Величко Н. В. Способ электролитно-плазменной обработки
внутренних пространственно-сложных поверхностей различной кривизны корпусных деталей
центробежных насосов ЖРД // Решетневские чтения: материалы XХ Междунар. науч. конф. /
СибГАУ. Красноярск, 2016.
V.F. Besyasiychniy, B.M. Drapkin, M.A. Prokofiyev, M.V. Timofeev. Physics and chemistry of
material treatment. 6, 121—125 (2003).
A.D. Pogrebnyak, O.P. Kulmentiyeva and other. The Letters of Technical Physics Journal. 29 (8),
—15 (2003).
E.N. Kablov The aviation materials and technologies. 2, 7—17 (2012).
Aliakseyeu, Yu. Electrolyte-Plasma Treatment of Metal Materials Surfaces / Yu. Aliakseyeu, A.
Korolyov,
A. Bezyazychnaya // CO-MAT-TECH–2006: Proceeding of the Abstracts 14 International Scientific
Conference, Slovak University of Technology, 19–20 oct. 2006. Slovakia, Trnava. P. 6.
Plasma Electrolytic Polishing – an Overview of Applied Technologies and Current Challenges to
Extend the Polishable Material Range / K. Nestler [et al.] // Proceedings of the 18th CIRP Conference on
Electro Physical and Chemical Machining (ISEM XVIII), 8–22 Apr. 2016, Tokyo, Japan, Procedia CIRP 42
(2016). Р. 503–507.
Vacuum Deposited Polymer and DLC Multilayer Coatings on Austenitic Steel, Structure and
Tribotechnical Properties in Physiological Solution / V. P. Kazachenko [et al.] // International Conference on
Industrial Tribology. India: Bangalore, 2006. P. 55.
Особенности процессов размерной обработки металлических изделий электролитноплазменным методом / Ю. Г. Алексеев [и др.] // Литье и металлургия. 2005. № 4. С. 188–195.
Модель размерного съема материала при электролитно-плазменной обработке
цилиндрических поверхностей / Ю. Алексеев [и др.] // Наука и техника. 2012. № 3. С. 3–6.
Комбинированная технология изготовления гибких ультразвуковых концентраторовинструментов / Ю. Г. Алексеев [и др.]; под общ. ред. Б. М. Хрусталева. Минск: БНТУ, 2015. 203 с.
ISBN 978-985-550-702-5.
Электролитно-плазменная обработка внутренних поверхностей трубчатых изделий / Ю. Г.
Алексеев [и др.] // Наука и техника. 2016. Т. 15, № 1. С. 61–68. DOI: 10.21122/ 2227-1031-2016-15-1-
-68.
Smirnov A.A., Kusmanov S.A., Kusmanova, I.A., Belkin P.N. Effect of electrolyte depletion on
the characteristics of the anodic plasma electrolytic nitriding of a VT22 titanium alloy// Surface
Engineering and Applied Electrochemistry. –2017.–53.–413–418
Sherzod Kurbanbekov, Маzhyn Skakov, Michail Scheffler, Azret Naltaev. Changes of
Mechanical Properties of Steel 12Cr18Ni10Тi After Electrolytic-Plasma Cementation. –2013. –No601. –P.
–63.
Lou B.S., Lee J.W., Tseng C.M., Lin Y.Y., Yen C.A. Mechanical property and corrosion
resistance evaluation of AZ31 magnesium alloys by plasma electrolytic oxidation treatment: Effect of
MoS2 particle addition. // Surface and Coatings Technology. –2018. –No350. –813–822.
Суминов И.В., Белкин П. Н., Эпельфельд А.В., Людин В. Б. и др. Плазменно
электролитическое модифицирование поверхности металлов и сплавов. –М.:Техносфера. –2011.–No2.
–C. 512.
Погребняк А.Д., Тюрин Ю. Н., Бойко А. Г., Жадкевич М.Л., Калышканов М.К., Рузимов
Ш.М. Электролитно-плазменная обработка и нанесение покрытий на металлы и сплавы // Успехи
физики металлов. –2005.–Т. 6.–No4.–С. 273–344.
REFERENCES
Белкин П. Мир материалов и технологий // Техносфера. – 2011. – Vol. – 464. – P. 107.
Лазарев Д. Е. Математическое моделирование процессов в источнике питания для
электролитно-плазменной обработки //Вестник УГАТУ. – 2008. – P. 131.
Алексеев Ю. Г. Электролитно-плазменная обработка внутренних поверхностей трубчатых
изделий // Наука и техника. – 2016. – P. 61 4. Попов А.И. Анализ тепловых явлений при струйной фокусированной электролитноплазменной обработке// Научно-технические ведомости СГУ. – 2016. – P. 141.
Володин А. Ю., Заруба Д. С., Величко Н. В. Способ электролитно-плазменной обработки
внутренних пространственно-сложных поверхностей различной кривизны корпусных деталей
центробежных насосов ЖРД // Решетневские чтения: материалы XХ Междунар. науч. конф. /
СибГАУ. Красноярск, 2016.
V.F. Besyasiychniy, B.M. Drapkin, M.A. Prokofiyev, M.V. Timofeev. Physics and chemistry of
material treatment. 6, 121—125 (2003).
A.D. Pogrebnyak, O.P. Kulmentiyeva and other. The Letters of Technical Physics Journal. 29 (8),
—15 (2003).
E.N. Kablov The aviation materials and technologies. 2, 7—17 (2012).
Aliakseyeu, Yu. Electrolyte-Plasma Treatment of Metal Materials Surfaces / Yu. Aliakseyeu, A.
Korolyov,
A. Bezyazychnaya // CO-MAT-TECH–2006: Proceeding of the Abstracts 14 International Scientific
Conference, Slovak University of Technology, 19–20 oct. 2006. Slovakia, Trnava. P. 6.
Plasma Electrolytic Polishing – an Overview of Applied Technologies and Current Challenges to
Extend the Polishable Material Range / K. Nestler [et al.] // Proceedings of the 18th CIRP Conference on
Electro Physical and Chemical Machining (ISEM XVIII), 8–22 Apr. 2016, Tokyo, Japan, Procedia CIRP 42
(2016). Р. 503–507.
Vacuum Deposited Polymer and DLC Multilayer Coatings on Austenitic Steel, Structure and
Tribotechnical Properties in Physiological Solution / V. P. Kazachenko [et al.] // International Conference on
Industrial Tribology. India: Bangalore, 2006. P. 55.
Особенности процессов размерной обработки металлических изделий электролитноплазменным методом / Ю. Г. Алексеев [и др.] // Литье и металлургия. 2005. № 4. С. 188–195.
Модель размерного съема материала при электролитно-плазменной обработке
цилиндрических поверхностей / Ю. Алексеев [и др.] // Наука и техника. 2012. № 3. С. 3–6.
Комбинированная технология изготовления гибких ультразвуковых концентраторовинструментов / Ю. Г. Алексеев [и др.]; под общ. ред. Б. М. Хрусталева. Минск: БНТУ, 2015. 203 с.
ISBN 978-985-550-702-5.
Электролитно-плазменная обработка внутренних поверхностей трубчатых изделий / Ю. Г.
Алексеев [и др.] // Наука и техника. 2016. Т. 15, № 1. С. 61–68. DOI: 10.21122/ 2227-1031-2016-15-1-
-68.
Smirnov A.A., Kusmanov S.A., Kusmanova, I.A., Belkin P.N. Effect of electrolyte depletion on
the characteristics of the anodic plasma electrolytic nitriding of a VT22 titanium alloy// Surface
Engineering and Applied Electrochemistry. –2017.–53.–413–418
Sherzod Kurbanbekov, Маzhyn Skakov, Michail Scheffler, Azret Naltaev. Changes of
Mechanical Properties of Steel 12Cr18Ni10Тi After Electrolytic-Plasma Cementation. –2013. –No601. –P.
–63.
Lou B.S., Lee J.W., Tseng C.M., Lin Y.Y., Yen C.A. Mechanical property and corrosion
resistance evaluation of AZ31 magnesium alloys by plasma electrolytic oxidation treatment: Effect of
MoS2 particle addition. // Surface and Coatings Technology. –2018. –No350. –813–822.
Суминов И.В., Белкин П. Н., Эпельфельд А.В., Людин В. Б. и др. Плазменно
электролитическое модифицирование поверхности металлов и сплавов. –М.:Техносфера. –2011.–No2.
–C. 512.
Погребняк А.Д., Тюрин Ю. Н., Бойко А. Г., Жадкевич М.Л., Калышканов М.К., Рузимов
Ш.М. Электролитно-плазменная обработка и нанесение покрытий на металлы и сплавы // Успехи
физики металлов. –2005.–Т. 6.–No4.–С. 273–344
