Главная Разработки ИЭС Технологии Импульсно-плазменные технологии Импульсно-плазменная технология и оборудования для легирования и формирования нанокристаллических структур на рабочей поверхности металлообрабатывающего инструмента


Импульсно-плазменная технология и оборудования для легирования и формирования нанокристаллических структур на рабочей поверхности металлообрабатывающего инструмента

E-mail Печать
Современная техника изменения свойств поверхности и нанесения качественных покрытий развивается по пути создания методов и устройств, которые обеспечивают высокую плотность энергии.





Несмотря на то, что в промышленности для модифицирования поверхности и нанесения покрытий широко используют стационарные источники энергии – плазмотроны, в настоящее время активно проводятся исследования и работы по промышленному внедрению импульсных плазматронов (рис. 1), работа которых основана на разряде емкостных накопителей энергии. Это обусловлено тем, что в импульсных системах легче обеспечить высокую плотность энергии.

Отличительной особенностью разработанной нами установки заключается в том, что блок инициирования плазмы выполнен в виде детонационной камеры. Это несколько упрощает процесс тем, что не требуется использование осцилляторов, блоков поджига и др. Эффективным методом повышения плотности энергии является осуществление детонации горючей газовой смеси в реакционной камере, где наведено электрическое поле.

 

impul'snyj_plazmatron

 

Прохождение электрического тока через фронт детонационной волны приводит к нагреву и ускорению ионизированных продуктов сгорания. Нам удалось решить важнейшую задачу по созданию таких устройств. На выходе из плазматрона мы имеем импульсную струю плазмы, имеющей скорость (до 8 км/с) и температуру (до 20000 К). Устройство обеспечивает не только управление плотностью энергии импульса в больших пределах, но и ввод в плазму различных легирующих элементов (W, Mo, Cr, Ti, V, Al, Cu, №, C и др).
Ввод в импульсную струю плазмы порошковых материалов, обеспечивает их нагрев и ускорение свыше 1000 м/с. В конечном итоге, это обеспечивает формирование на поверхности изделий высококачественных нанокристаллических слоев и покрытий, (рис. 2).

 

nanokristallicheskij_sloj

Основными предпосылками использования импульсно-плазменного плазматрона являются:

  • высокая плотность энергии в зоне обработки и возможность ее плавной регулировки;
  • кратковременность и локальность воздействия, ограничивающая зону термического влияния;
  • простота генерирования импульсных плазменных струй и возможность вести бесконтактную обработку сложных поверхностей;
  • возможность автоматизации процесса обработки;
  • возможность осуществления газо-термического нанесения покрытий.

Обработка рабочей поверхности инструмента и изделий импульсной плазмой позволяет обеспечить высокую износо-, тепло- и противозадирную стойкость рабочей поверхности в сочетании с прочностью изделия. Кроме того, это позволяет снизить расход легирующих элементов (Cr, W, Mo, Сo, Ni, V, Cu, Al) и удовлетворить требования к физико-механическим свойствам изделий, применяемых в современном машиностроении.

Технология и оборудование импульсно-плазменной обработки отличается универсальностью и гибкостью, (рис. 3). С ее применением возможно решить проблемы по повышению износостойкости, коррозионной стойкости, жаропрочности, антифрикционности, эрозионной стойкости и т. д. на изделиях, имеющих различную конфигурацию и вес.

 

impul'sno_plazmennaja_ustanovka

 

Импульсно-плазменная технология обеспечивает положительный эффект упрочнения практически всех металлических сплавов и материалов порошковой металлургии.
Технологию и оборудование можно применять для изменения свойств поверхности новых изделий, а также для ремонта изношенных.

Отличительной особенностью технологического оборудования, по сравнению с аналогичным высокоэнергетическим (например, лазерным), является простота в обслуживание, низкая стоимость и высокая эффективность от использования электрической энергии.

Все это обеспечивает высокую эффективность от применения импульсно-плазменной технологии:

  • в металлургии (для нанесения жаростойких покрытий, упрочнения режущего инструмента и прокатных валков),
  • авиастроение (для нанесения покрытий на изделия из легких сплавов),
  • сельском хозяйстве (упрочнение инструмента, например, ножей для резки сахарной свеклы и деталей машин),
  • железнодорожном транспорте (упрочнение деталей машин и ремонте осей),
  • машиностроении (упрочнение металлообрабатывающего и металлорежущего инструмента и, например, нанесение покрытий на детали гидропривода),
  • добыче полезных ископаемых (нанесение коррозионно-стойких и кислотостойких покрытий),
  • добыче и переработки древесины (упрочнение инструмента),
  • текстильной промышленности (модифицирование поверхности деталей текстильных машин),
  • пищевой промышленности (упрочнение ножей для резки свеклы, бумаги, упаковочной пленки).
Импульсно-плазменные технологии эффективны для упрочнения инструмента и деталей машин практически во всех отраслях промышленности (рис. 4).
Многолетние промышленные испытания и опыт внедрения технологии показал, что работоспособность изделий после импульсно-плазменного упрочнения увеличилась в 2…6 раз.

Импульсно-плазменные технологии применяют для упрочнения следующих изделий:

  1. металлорежущий инструмент (машиностроение);
  2. детали штампов и технологической оснастки (метизная промышленность);
  3. инструмент в металлургической промышленности (валки, ножи, пилы);
  4. инструмент в деревообрабатывающей, полиграфической, легкой промышленности;
  5. детали машин и механизмов (автомобилестроение, самолетостроение, двигателестроение и др.).
Технология обеспечивает производительность упрочнения до 300 мм2/с при установленной электрической мощности 20 кВт и расходе газов: кислорода 1 м3/ч; горючего газа 0,2 м3/ч; воздуха 4 м2/ч.

Работоспособность после модифицирования:

  • ножей, фрез повышается – в 3...4 раза,
  • пил из стали – в 5...6 раз,
  • пил из вольфрамокобальтового твердого сплава – в 1,5...2 раза,
  • матриц и пуансонов – в 3...6 раз,
  • деталей машин – в 3...5 раз.

Обрабатываемые (упрочняемые) материалы:

  1. сплавы на основе железа;
  2. сплавы на основе титана;
  3. твердые сплавы на основе карбидов вольфрама;
  4. порошковые сплавы;
  5. сплавы на основе меди и алюминия.
Опыт практической работы показывает, что стоимость упрочнения не превосходит 10% от стоимости детали, а в случае упрочнения дорогостоящего инструмента составляет 2…3% от его стоимости. Как правило, при полной загрузки установок для упрочнения типа «ИМПУЛЬС» срок их окупаемости составляет менее 3 месяцев.

Установки ИМПУЛЬС-3/4 изготавливают на базе стандартных станков для механической обработки изделий (фрезерных, токарных) и(или) на базе манипулятора для сварки.
Установка ИМПУЛЬС-5 может комплектоваться стандартным 3-хкоординатным манипулятором или роботом.

Установка УН-138М – специализированная, имеет системы защиты от шума и универсальный полуавтоматический манипулятор. Служит для упрочнения цилиндрических изделий и нанесения покрытий в условиях цеха. Предназначена для упрочнения металлообрабатывающего инструмента.

Мобильная установка МОПУС смонтирована в кузове передвижной автомастерской КМ 131 на базе вездехода ЗИЛ 130 (возможно применение других базовых конструкций). Служит для упрочнения изделий и нанесения покрытий в полевых условиях. Предназначена для упрочнения деревообрабатывающего инструмента и ножей для резки сахарной свеклы.

 

SVESTA

Центры коллективного пользования

Наши партнеры


International Welding & Joining Conference - Korea 2017

April 11 ~ 14, 2017 HICO, Gyeongju


  • populerbahis.com - hd film izle