Page 35 - сентябрь рус итог_Neat
P. 35

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ                                                                           НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

 В табл. 2 приведены отдельные типы изделий и инструмента, а также свойства поверхно-     Основными типами дуговых разрядов, которые широко используются для технологи-
 сти после плазменного азотирования.  ческих целей, являются: при низком давлении разряд с холодным катодом и перемещаю-
    щимися катодными пятнами (эмиссия происходит из постоянно перемещающихся катодных
    пятен с плотностью тока 104 - 107 А/см2); при высоком давлении (0,1 - 1,0 атм) − плотная
 Таблица 2. Свойства изделий и инструмента после плазменного азотирования.
    низкотемпературная равновесная плазма с электронной температурой 0,5 - 1,0 эВ и выше.
 Тип изделий и   Сталь  Толщина слоя, мм  Поверхностная      В  отличие  от  дугового  раз-
 инструмента  твердость, HV  ряда, при нормальном (атмосфер-
    ном)  давлении  дуговой  разряд  в
 Зубчатые колеса,  450  0,3 – 0,4  450 – 600  вакууме  происходит  в  парах  ме-
 Винты,  20Х  0,3 – 0,5  450 – 600  талла,  при  этом  разряд  локали-
 Плунжеры,  40Х  0,2 – 0,5  600 – 750  зуется  в  небольших  областях,

 Коленчатые и   40ХМА  0,25 – 0,5  650 – 850  имеющих  микронные  размеры  и
 распределительные   18ХГТ  0,25 – 0,5  650 – 750  хаотически  перемещающихся  по
 валы,  38ХМА  0,3 – 0,6  650 – 850  поверхности  катода.  Плотность
    мощности  в  таких  областях,  на-
 Шнеки,  38ХМФА  0,3 – 0,5  850 – 1100  зываемых  катодными  пятнами,
 Цилиндры,  38Х2МЮА  0,2– 0,5  850 – 1250  достигает  значений  109  Вт/см2.
 Оси,  12Х2Н4Л  0,2 – 0,5  650 – 720  Благодаря этому за время 5 - 40   Рис. 4. Установка плазменного азотирования, диаметр рабочей камеры
                                                 350 мм, высота 500 мм, потребляемая мощность 3 кВт (а), вид изделий в
 Втулки,  35ХГСА  0,2 – 0,5  450 – 750  нс (время покоя катодного пятна   тлеющем разряде в процессе плазменного азотирования (б).
 Гильзы  38ХН3МФА  0,05 – 0,15  900 – 1250  при  его  хаотическом  движении)
 12Х18Н10Т  0,05 – 0,2  900 – 1250  давление паров металла достига-
    ет  значений  ~105  Па,  а  степень
 Пресс-формы,   5ХНМ  0,2 – 0,3  600 – 700  ионизации  паров  металла  может
 матрицы  5ХНМФ  0,15 – 0,3  600 – 700  составлять величину, близкую к 100%.
 3Х2В8  0,15 – 0,3  900 – 1100     Электронная температура плазмы дугового разряда в вакууме имеет значение 5 - 20
 4Х4ВМФС  0,15 – 0,3  900 – 1150  эВ.
 30Х3М3Ф  0,15 – 0,3  900 – 1100     Рассмотрим основные технологии с использованием дугового разряда атмосферного

 Штампы,   Х12  0,6 – 0,15  900 – 1100  давления, как наиболее широко используемые в качестве:
 пуансоны для   Х12М  0,6 – 0,15  900 – 1100  ● источника тепловой энергии, способной расплавить материал подложки и дополнитель-
    ный присадочный материал (процесс плазменной наплавки-напыления, PTA-процесс);
 глубокой вытяжки  Х12МФ  0,6 – 0,16  900 – 1100  ● источника тепловой энергии только для нагрева и разгона присадочного порошкового
 Фрезы, сверла,   Р18  0,1 – 0,05  900 – 1200  материала (процесс плазменного и микроплазменного напыления);
 метчики,   Р6М5  0,1 – 0,05  900 – 1200  ●  источника  заряжённых  частиц  для  различной  обработки  материалов  (процесс  микро-
 развертки,   Р9К10  0,1 – 0,05  900 – 1200  плазменной обработки биологических объектов);
 протяжки, резцы  ● источника заряжённых частиц, усиливающих прохождение плазмохимических реакций
    (процесс финишного плазменного упрочнения).
    Схемы плазмотронов для этих целей представлены на рис. 7.





    Перспективным  направлением  дополнительного  повышения  износостойкости  дета-  Таблица 3. Характеристики установки для микроплазменной обработки.
 лей, обработанных с использованием плазменного азотирования, является последующее
 нанесение тонкоплёночных трибологических покрытий с использованием PVD и CVD про-
 цессов. В настоящее время разработаны технологии и оборудование для безвакуумной ло-  Потребляемая мощность, кВт  0,5
 кальной химико-термической обработки различных изделий с использованием насыщен-  Напряжение питания сети, В  220
 ных плазменных струй и плазменных дуг, например локального плазменного азотирования   Пределы ступенчатого регулирования тока, А  10 – 20
 (рис. 5), локальной плазменной цементации (рис. 6).  Рабочее напряжение, не более В          14
    Дуговой разряд  Расход аргона, не более л/мин                                             1,5
    Важно отметить, что большинство известных плазменных технологий базируются на
 применении именно дугового разряда (электрической дуги) в качестве источника энергии   Объем системы автономного охлаждения, л  4
 для ведения технологических процессов.  Габаритные размеры микроплазмотрона, (диаметр х длина),   (8 – 16) х (50 –
    Дуговыми называют разряды при плотности тока 102 - 103 А/мм2 и относительно низ-  мм      250)
 ком катодном падении потенциала порядка потенциалов ионизации и возбуждения атомов   Габаритные размеры, мм  500х450х250х
 газовой среды или испаряемого металла. Малая величина катодного падения потенциала   Масса установки, кг  25
 – это результат действия иных механизмов катодной эмиссии электронов, чем в тлеющем
 разряде. Они создают плотность тока, обеспечивающую протекание полного тока разря-
 да. Катоды дуг испускают электроны в результате термоэлектронной, автоэлектронной и
 термоавтоэлектронной эмиссий. Характерные параметры дуговых разрядов: ток 1 - 105 А,
 напряжение от 20 - 30 В (короткие дуги) до киловольт.


 34  Станочный парк                                                                              Станочный парк      35
   30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   40