danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8323-2024-68-4-344-352dan-1209Research ArticleТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИTECHNICAL SCIENCESЭнергетические характеристики стадии формирования парогазовой оболочки при электролитно-плазменной обработкеEnergy characteristics of the vapor-gas shell formation stage during electrolyte-plasma treatmenthttps://orcid.org/0000-0002-0841-1272КоролёвА. Ю.KorolyovA. Yu.

Королёв Александр Юрьевич – канд. техн. наук, доцент, заведующий сектором

ул. Я. Коласа, 24, 220013, Минск

Korolyov Aleksandr Yu. – Ph. D. (Engineering), Associate Professor, Head of the Sector

24, Ya. Kolas Str., 220013, Minsk

korolyov@park.bntu.byТомилоВ. А.TomiloV. A.

Томило Вячеслав Анатольевич – д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой

пр. Независимости, 65, 220013, Минск

Tomilo Vyacheslav A. – D. Sc. (Engineering), Professor, Head of the Department

65, Nezavisimosti Ave., 220013, Minsk

stamila@rambler.ruНиссВ. С.NissV. S.

Нисс Владимир Семёнович – канд. техн. наук, доцент, заведующий центром

пр. Независимости, 65, 220013, Минск

Niss Vladimir S. – Ph. D. (Engineering), Associate Professor, Head of the Center

65, Nezavisimosti Ave., 220013, Minsk

niss@park.bntu.byНаучно-технологический парк БНТУ «Политехник»Scientific and Techno logical Park BNTU «Polytechnic»Белорусский национальный технический университетBelarusian National Technical University202406092024684344352Copyright © Королёв А.Ю., Томило В.А., Нисс В.С., 20242024Королёв А.Ю., Томило В.А., Нисс В.С.Korolyov A.Y., Tomilo V.A., Niss V.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.belnauka.by/jour/article/view/1209

Представлены результаты исследования энергетических характеристик и теплофизического состояния в стадии формирования парогазовой оболочки в процессе электролитно-плазменной обработки. Стадия формирования парогазовой оболочки характеризуется интенсивным нагревом прианодного слоя, переходом в неразвитое пузырьковое кипение с высокой мощностью тепловыделения, возникновением кризиса кипения и переходом в пленочный режим с низкой мощностью тепловыделения. При этом на аноде протекает традиционный электрохимический процесс, который сопровождается растворением поверхностного слоя. Установлены зависимости, характеризующие влияние параметров электролитно-плазменной обработки на удельную мощность и удельную энергию стадии формирования парогазовой оболочки. Полученные результаты позволяют оптимизировать параметры новых эффективных процессов электролитно-плазменной обработки в управляемых импульсных режимах, при которых в пределах одного импульса миллисекундной длительности реализуется как электрохимическая (формирование парогазовой оболочки), так и электролитно-плазменная стадии.

The article presents the results on energy characteristics and the thermophysical state in the vapor-gas shell formation stage during electrolyte-plasma treatment. The vapor-gas shell formation stage is characterized by intense heating of the anode layer, a transition to undeveloped bubble boiling with high heat release capacity, boiling crisis emergence, and by a transition to the film mode with low heat release capacity. At the same time, a traditional electrochemical process occurs on the anode, which is accompanied by dissolving the surface layer. Dependences characterizing the influence of electrolyte-plasma treatment parameters on the specific power and specific energy of the vapor-gas shell formation stage are established. The obtained results allow optimizing the parameters of new effective processes of electrolyte-plasma treatment in controlled pulse modes, at which both electrochemical (vapor-gas shell formation) and electrolyte-plasma stages are realized within one pulse of millisecond duration.

электролитно-плазменная обработкапарогазовая оболочкаплотность токаудельная мощностьприанодный слойкипениеelectrolyte-plasma treatmentvapor-gas shellcurrent densityspecific powernear-anode layerboilingReferencesAliakseyeu, Yu. Electrolyte-plasma treatment of metal materials surfaces / Yu. Aliakseyeu, A. Korolyov, A. Bezyazychnaya // CO-MAT-TECH 2006: Proceeding of the Abstracts of 14th International Scientific Conference. – Trnava, 2006. – P. 6.Aliakseyeu Yu., Korolyov A., Bezyazychnaya A. Electrolyte-Plasma Treatment of Metal Materials Surfaces. CO-MATTECH 2006: Proceeding of the Abstracts of 14th International Scientific Conference. Trnava, 2006, pp. 6.Особенности процессов размерной обработки металлических изделий электролитно-плазменным методом / Ю. Г. Алексеев [и др.] // Литье и металлургия. – 2005. – № 4. – С. 188–195.Alekseev Yu. G., Kosobutsky A. A., Korolyov A. Yu., Niss V. S., Kucheryavyi D. V., Povzhik A. A. Features of the processes of dimensional treatment of metal products using the electrolyte-plasma method. Lit’e i metallurgiya = Foundry Production and Metallurgy, 2005, no. 4, pp. 188–195 (in Russian).Комбинированная технология изготовления гибких ультразвуковых концентраторов-инструментов / Ю. Г. Алексеев [и др.]; под общ. ред. акад. НАН Беларуси Б. М. Хрусталёва. – Минск, 2015. – 203 с.Alekseev Yu. G., Korolev A. Yu., Minchenya V. T., Niss V. S., Parshuto A. E., Khrustalev В. M. Combined Technology for Manufacturing of Flexible Ultrasonic Concentrators-Instruments. Minsk, 2015. 203 p. (in Russian).Электролитно-плазменная обработка внутренних поверхностей трубчатых изделий / Ю. Г. Алексеев [и др.] // Наука и техника. – 2016. – № 1. – С. 61–68.Alekseev Yu. G., Korolyov A. Yu., Niss V. S., Parshuta A. E. Electrolytic-Plasma Treatment of Inner Surface in Tubular Products. Nauka i Tekhnika = Science & Technique, 2016, no. 1, pp. 61–68 (in Russian).Влияние электролитно-плазменной обработки на структуру и свойства поверхностного слоя стали 12Х18Н10Т / И. В. Фомихина [и др.] // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. фiз.-тэхн. навук. – 2008. – № 3. – С. 24–29.Fomikhina I. V., Lisovskaya Yu. O., Aliakseyeu Yu. G., Korolyov A. Yu., Niss V. S. Effect of electrolytic-plasma treatment on the structure and properties of the surface layer of authentic stainless steel. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya fizika-technichnych navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series, 2008, vol. 3, pp. 24–29 (in Russian).Семченко, Н. И. Коррозионное поведение аустенитных нержавеющих сталей после электролитно-плазменного полирования / Н. И. Семченко, А. Ю. Королев // IV Междунар. симпозиум по теорет. и приклад. плазмохимии (13–18 мая 2005 г., Иваново, Россия): сб. тр. – Иваново, 2005. – Т. 2. – С. 406–409.Semchenko N. I., Korolyov A. Yu. Corrosion behavior of austenitic stainless steels after electrolytic plasma polishing. IV Mezhdunarodnyi simpozium po teoreticheskoi i prikladnoi plazmokhimii (13–18 maya 2005 g., Ivanovo, Rossiya): sbornik trudov [IV International Symposium on Theoretical and Applied Plasma Chemistry (13–18 May 2005, Ivanovo, Russia): collection of papers]. Ivanovo, 2005, vol. 2, pp. 406–409 (in Russian).Особенности теплообмена при анодной электролитно-плазменной обработке цилиндрических деталей / И. Г. Дьяков [и др.] // Электронная обработка материалов. – 2014. – Т. 50, № 4. – C. 65–75.D’yakov I. G., Belkin V. S., Shadrin S. Y., Belkin P. N. Peculiarities of heat transfer at anodic plasma electrolytic treatment of cylindrical pieces. Surface Engineering and Applied Electrochemistry, 2014, vol. 50, no. 4, pp. 346–355. https://doi.org/10.3103/s1068375514040061Белкин, П. Н. Тепловые потоки при нагреве анода в водных растворах / П. Н. Белкин, А. К. Товарков // Вестн. КГУ им. Н. А. Некрасова. – 2001. – № 3. – С. 8–12.Belkin P. N., Tovarkov A. K. Heat flows when heating the anode in aqueous solutions. Vestnik KGU im. N. A. Nekrasova [Bulletin of Kostroma State University N. A. Nekrasova], 2001, no. 3, pp. 8–12 (in Russian).Белкин, П. Н. Анодный нагрев в водных растворах / П. Н. Белкин // Вестн. Костромского гос. пед. ун-та. – 1997. – № 4. – С. 55–58.Belkin P. N. Anodic heating in aqueous solutions. Vestnik Kostromskogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo universiteta [Bulletin of the Kostroma State Pedagogical University], 1997, no. 4, pp. 55–58 (in Russian).Электролитно-плазменная обработка в управляемых импульсных режимах / А. Ю. Королёв [и др.] // Наука и техника. – 2021. – Т. 20, № 4. – С. 279–286. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2021-20-4-279-286Korolyov A. Yu., Aliakseyeu Yu. G., Niss V. S., Parshuto A. E. Electrolyte-Plasma Treatment in Controlled Pulse Modes. Nauka i Tekhnika = Science & Technique, 2021, vol. 20, no. 4, pp. 279–286 (in Russian). https://doi.org/10.21122/2227-1031-2021-20-4-279-286Основы теории цепей / Г. В. Зевеке [и др.]. – 5-е изд., перераб. – М., 1989. – 528 с.Zeweke G. V., Ionkin P. A., Netushil A. V., Strakh S. V. Fundamentals of circuit theory. Moscow, 1989. 528 p. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.