Modeling the process of paint peeling off metal surfaces and oxide contamination under dielectric heating using the finite element system “Marc”

Authors

  • Alexander S. Popov Irkutsk State Transport University
  • Maksim S. Popov Irkutsk State Transport University
  • Sergey I. Popov Irkutsk State Transport University

Keywords:

cleaning of metal surfaces, high-frequency radiation, dielectric heating, Marc, engineering analysis, heat and strength analysis, technological process

Abstract

The process is considered of peeling off of coatings of metal parts during their cleaning . The cleaning method is based on the temperature difference inside the part (substrate) and the coating, resulting in temperature stresses, including those caused by differences in the thermal characteristics of the coating and the substrate. The parameters of the external electromagnetic field and electrophysical characteristics of metal surface coating materials that affect heating in the RF electromagnetic fields are described.When evaluating the cleaning efficiency of metal surfaces, the starting temperature of separation at a given density of heat flow through the surface and the nature of changes in the thermal resistance of the material due to its thermal destruction are important. An engineering analysis of paint and oxide contamination peeling off metal surfaces under the influence of a high-frequency electric field using the finite element system Marc was performed. The calculation of the thermal and stress-strain state is made. Calculations will help to reduce the number of physical tests and save money for the development of technological processes. The analysis is performed by the finite element method in a thermo-mechanical formulation. The dielectric heating method is considered. The calculation of temperature and stress-strain state fields is performed in order to predict the separation of the coating from the metal surface. The obtained simulation results can be widely used in the development of technological processes for cleaning metal surfaces and parts from paint and oxide contamination in the high frequency electric field.

References

Пат. 194234 Рос. Федерация. Установка для нанесения полимерных порошковых покрытий. Попов М.С., Попов А.С., Лившиц А.В. и др. № 2019118169 ; заявл. 11.06.2019 ; опубл. 03.12.2019. Бюл. № 34.

Analysis of failures of bearings of axle box unit with polyamide cages and prospects of increasing their service life / D.V. Butorin, N.G. Filippenko, A.V. Livshits et al. // IOP Conference Series : Materials Science and Engineering. 2020. С. 012010. DOI:10.1088/1757-899X/760/1/012010.

Высокочастотная электротермия : справочник / под редакцией А.В. Донского М. : Машиностроение, 1965. 156 с.

Лившиц А.В. Управление технологическими процессами высокочастотной электротермии полимеров // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2015. №. 3. С. 120–126.

Лившиц А.В., Филиппенко Н.Г., Каргапольцев С.К. Высокочастотная обработка полимерных материалов. Организация систем управления. Иркутск : Изд-во ИрГУПС, 2013. 172 с.

Филиппенко Н.Г. Автоматизация управления процессом высокочастотной обработки полимерных материалов : дис. … канд. тех. наук. Иркутск, 2012. 158 с.

Ларченко А.Г. Система автоматизированного управления высокочастотным диагностированием изделий из полимерных материалов // Автоматизация. Современные технологии. 2015. № 8. С. 3–8.

Экспериментальные исследования возможности восстановления изделий из полимерных материалов / С.И. Попов, А.В. Лившиц, Н.Г. Филиппенко // Транспортная инфраструктура Сибирского региона: материалы третьей всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием. Иркутск, 2013. С. 430–437.

Коляно Ю.М., Кулик А.Н.. Температурные напряжения от объемных источников. Киев : Наукова думка, 1983. 288 с.

Тимошенко С.П., Войновский-Кригер С. Пластинки и оболочки. М. : Наука, 1966. 636 с.

Попов С.И. Автоматизация управления технологическими процессами восстановления эксплуатационных свойств полимеров : дис. … кан. тех. наук. Иркутск, 2013. 150 с.

Ларченко А.Г., Филиппенко Н.Г. Высокочастотное диагностирование машиностроительных изделий из полимерных материалов // Технология машиностроения. 2020. № 11. С. 55–63.

Александров А.А. Моделирование остаточных напряжений при закалке алюминиевых сплавов // Транспортная инфраструктура Сибирского региона. Иркутск, 2017. Т. 1. С. 391–396.

Ларченко А.Г. Оценка качества изделий из полимерных материалов машиностроительного назначения // Вестн. Иркут. гос. техн. ун-та. 2019. Т. 23. № 3 (146). С. 463–471.

Буторин Д.В. Автоматизация управления процессами высокочастотной обработки полимерных материалов разной степени полярности : автореф. дис. … канд. техн. наук. Красноярск, 2018.

Баканин Д.В. Автоматизация электромагнитной модификации полимеров воздействием импульсного ВЧ-поля // ХIV Ежегодая научная сессия аспирантов и молодых ученых : материалы Всерос. науч. конф. Вологда, 2020. С. 175–178.

Alexandrov A.A. Modeling of non-uniform distribution of thermal residual stresses // VI International Symposium on Innovation and Sustainability of Modern Railway : conference proceedings. China ; Irkutsk, 2018. С. 464–466.

Published

2021-09-30

How to Cite

Попов, А. С., Попов, М. С., & Попов, С. И. (2021). Modeling the process of paint peeling off metal surfaces and oxide contamination under dielectric heating using the finite element system “Marc”. Modern Technologies. System Analysis. Modeling, (3(71), 34-48. Retrieved from https://ojs.irgups.ru/index.php/stsam/article/view/285

Issue

Section

Machine construction and theoretical engineering