Плазменная резка

В последнее время для повышения надежности и долговечности деталей машин все более широко применяют наплавку на рабочие поверхности деталей из металла с высокими эксплуатационными свойствами.

Наплавка и напыление материала.

Газовой наплавкой упрочняют детали автомобилей, тракторов и других машин, изготовленные из сталей 35, 40 и 45 (стартерные шестерни маховика, распределительные валики). Рекомендуется также упрочнять и восстанавливать этим способом детали из низко- и среднелегированных сталей 20X, 20Х3, 18ХГТ, 30Х, 35Х, 40Х (хромистых), 20ХН, 40ХН, 12ХН3 (хромоникелевых) и 15ХФ (хромованадиевой): зубчатые колеса, валы коробок передач и трансмиссий, детали рулевого механизма. Детали из этих сталей в процессе изготовления, как правило, проходят полную термическую обработку и при ремонте теряют начальные свойства в результате нагрева при наплавке. Если повторная после наплавки термическая обработка невозможна или нежелательна, наплавку металла на такие детали проводят с охлаждением, опуская всю деталь, за исключением места, подвергаемого наплавке, в ванну с водой. При упрочнении наплавкой присадочный материал выбирают более износостойкий, чем основной, для повышения износостойкости деталей.

В последнее время разрабатываются и внедряются новые методы нанесения покрытий. Широкое распространение получило ионно-плазменное напыление – нанесение покрытий из износостойких материалов на рабочие поверхности детали. При этом процессом нанесения покрытий можно управлять в определённых пределах, в частности, наносить многослойные покрытия, наносить на разные участки детали покрытия с различными физико-механическими свойствами, регулируя тем самым эксплуатационные характеристики детали. Например, таким методом можно добиться равномерного износа различных участков зубчатого колеса и тем самым обеспечить определённый и одинаковый для всех элементов жизненный цикл всего изделия.

Материал наносимого покрытия выбирается из необходимых условий эксплуатации. Так, для повышения износостойкости применяют нитриды титана и его сплавов. Повышению коррозионной стойкости способствуют покрытия на основе хрома и никеля, наносимые гальваническим методом. Для снижения коэффициента трения на рабочих поверхностях используют комбинации покрытий, содержащие антифрикционные сплавы(бронзу, сплавы олова а также карбиды и нитриды).

Нанесения ионно-плазменных покрытий выполняется в специальных вакуумных камерах. В камеру помещается изделие и электрод из наносимого материала. В камере создаётся вакуум, а на изделие и электрод подаётся высокое напряжение. В результате электрического разряда образуется плазма и ионы материала электрода осаждаются на изделии. Варьируя временем воздействия, можно управлять толщиной покрытия, а меняя состав электродов – характер покрытия.

В настоящее время исследуется новый метод нанесения специальных покрытий – детонационный. Сущность метода заключается в том, что энергия микровзрывов передаётся наносимому материалу, который глубоко и прочно внедряется в поверхность изделия. Обработка ведётся в специальной камере, а процесс контролируется ЭВМ.

Тема 14 (ТМ) СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ

Плазменная резка — вид плазменной обработки материалов, при котором в качестве режущего инструмента вместо резца используется струя плазмы.

Между электродом и соплом аппарата, или между электродом и разрезаемым металлом зажигается электрическая дуга. В сопло подаётся газ под давлением в несколько атмосфер, превращаемый электрической дугой в струю плазмы с температурой от 5000 до 30000 градусов и скоростью от 500 до 1500 м/с. Толщина разрезаемого металла может доходить до 200 мм. Первоначальное зажигание дуги осуществляется высоковольтным импульсом или коротким замыканием между форсункой и разрезаемым металлом. Форсунки охлаждаются потоком газа (воздушное охлаждение) или жидкостным охлаждением. Воздушные форсунки как правило надежнее, форсунки с жидкостным охлаждением используются в установках большой мощности и дают лучшее качество обработки.

Используемые для получения плазменной струи газы делятся на активные (кислород, воздух) и неактивные (азот, аргон, водород, водяной пар). Активные газы в основном используются для резки чёрных металлов, а неактивные — цветных металлов и сплавов.

Преимущества плазменной резки:

обрабатываются любые металлы — черные, цветные, тугоплавкие сплавы

скорость резания малых и средних толщин в несколько раз выше скорости газопламенной резки

небольшой и локальный нагрев разрезаемой заготовки, исключающий ее тепловую деформацию

высокая чистота и качество поверхности разреза

безопасность процесса (нет необходимости в баллонах с сжатым кислородом, горючим газом и т. д.)

возможна сложная фигурная вырезка

отсутствие ограничений по геометрической форме.

Дата добавления: 2015-04-24