ВАЖНЫЕ НОВОСТИ
Вызовы цифровизации энергетики: Росатом выступает за выработку цифровой этики

В ее преддверии директор по цифровизации Госкорпорации «Росатом» Екатерина Солнцева, выступая на глобальной сессии «Рост машин и цифровой потребитель» WEW-2021 (Всемирной энергетической недели), назвала четыре основных вызова, которые стоят перед цифровизацией энергетики. В их числе указаны гармонизация использования различных источников энергии, выработка новых бизнес-моделей для изменений в стр...

Ветропарки Росатома выработали 1 млн мегаватт-часов «зеленой» энергии

В Ставропольском крае открыта третья ветроэлектростация – Бондаревская ВЭС установленной мощностью 120 МВт. На сегодняшний день на юге России действуют уже пять ветроэнергетических станций Росатома, общая установленная мощность которых составляет 660 МВт. Строительство еще одного ветропарка – Медвеженской ВЭС в Ставропольском крае мощностью 60 МВт будет завершено до конца этого года. Ф...

Ростех завершил испытания второго газогенератора российского двигателя для «Суперджета»

Объединенная двигателестроительная корпорация Ростеха успешно завершила испытания второго опытного газогенератора – «сердца» двигателя ПД-8, предназначенного для самолета SSJ-NEW. В рамках испытаний была подтверждена корректная работа узлов, требуемые параметры температуры и давления, соответствие экологическим нормам. Следующим этапом проекта станут стендовые испытания первого опытного обра...

Власть и бизнес обсудят актуальные вопросы промышленности на XVI Национальном конгрессе «Модернизация промышленности России: приоритеты развития»

5 и 6 октября 2021 года в Центре цифрового лидерства состоится XVI Национальный конгресс «Модернизация промышленности России: приоритеты развития». Национальный конгресс входит в перечень основных мероприятий Года науки и технологий, утвержденных Правительством Российской Федерации. Ключевая тема мероприятия в 2021 году – «Комплексная модернизация отраслей промышленности». В программе Нац...

В Якутске к 2025 году построят Парк будущих поколений стоимостью 1,5 млрд рублей за счет инвестора

В Якутске до 2025 года появится Парк будущих поколений для создания городской экосистемы полезного досуга, творческого, интеллектуального, духовного и физического развития детей и молодежи. Комплекс будет построен на территории 2,4 га. Планируемый объем вложений в проект составит около 1,5 млрд рублей. Соответствующее соглашение подписали инвестиционно-строительная фирма «Дирекция по строительс...

На Байконуре идет активная подготовка нескольких транспортных кораблей

В монтажно-испытательном корпусе площадки № 254 космодрома Байконур начался заключительный этап испытаний транспортного грузового корабля «Прогресс МС-18», который оставался в режиме хранения на техническом комплексе с августа 2020 года. Он стал третьим космическим кораблем разработки и производства Ракетно-космической корпорации «Энергия», проходящим предстартовую подготовку вместе с пилотируемым...

15 Марта 2010

Работает плазма: резка, упрочнение и нанесение покрытий

Работает плазма: резка, упрочнение и нанесение покрытий


Оcущеcтвляя мoдернизацию прoмышленнoгo прoизвoдcтва,  в бoльшинcтве cтран  cейчаc пo пoнятным причинам делают cтавку на энергo- и реcурcocбережение. В Рoccии разрабoтки в этoм направлении ведутcя уже дocтатoчнo давнo. Одна из ведущих рoлей здеcь oтводитcя ионно-плазменным технологиям.

Игорь АНТИПОВ


Начнем c плазменной резки как наиболее раcпроcтраненной для такого вида технологий. Ее преимущества видны, как говорится, невооруженным глазом, и их трудно оспорить. Поэтому немного остановимся на деталях.


В источниках питания для ручной воздушно-плазменной резки используется принцип сварочных выпрямителей с падающими вольт-амперными характеристиками, но с напряжением холостого хода до 300 В. Агрегаты для механизированной резки построены уже по принципу управляемых тиристорных выпрямителей с обратными связями по току и напряжению дуги. Внешние вольт-амперные характеристики таких выпрямителей крутопадающие. Ввиду повышенных требований к качеству резки такие источники обладают высокими показателями статических и динамических характеристик (стабильность тока, быстродействие его управления, плавное регулирование и нарастание при включении дуги и пр.).


В плазматронах для резки в качестве рабочего газа используется в основном сжатый воздух, а в качестве материала катода – стойкий в кислородосодержащей среде циркониевый или гафниевый стержень, запрессованный в медный легкосменный катододержатель. Плотность тока в канале сопла, обуславливающая формирование жесткой интенсивно обжатой дуги с высокими режущими свойствами в плазмотронах для ручной резки, составляет 25–30 А/мм², а в плазмотронах для механизированной резки – 50–60 А/мм? на токах 200–300 А. По точности сборки и соосности катодного и соплового узлов к плазмотронам для резки предъявляют повышенные требования.


В практическом применении


Российская компания ООО «Традиция-К» решила улучшить качество собственного производства навесного оборудования для спецтехники. Для этого в декабре прошлого года предприятие приобрело установку для плазменной резки металла высокой точности MicroStep PLS 6001.15 PG.


Это современное оборудование благодаря двухприводной системе движения и стабильности плазменной дуги позволяет достигать высокого качества резки. Установка имеет систему рейчатых и шестеренчатых передач, управляется ЧПУ на базе Windows XP Proff SP2. Агрегат способен с максимальной точностью обрабатывать острые углы и сложные изгибы изделий, начинать резку металла в любой нужной точке, программировать резку по запланированной схеме под любым углом, проводить предварительное тестирование –  имитацию резки, а также менять скорость резания при выполнении работ.


Помимо приведенных функций, автоматическое управление позволяет осуществлять выполнение заданной программы работы и после перерывов в подаче электроэнергии.


На сегодняшний день на производственных мощностях ООО «Традиция-К» освоен выпуск ковшей, катков, зубьев, адаптеров, а также инструментов и комплектующих к гидромолотам российского и зарубежного производства.


Напыление, алмазу подобное


На сегодняшний день разработано множество методик нанесения покрытий. Их можно разделить на две большие группы: методы химического и физического осаждения покрытий. Физические методы: ионно-плазменное напыление, генерация потока осаждаемого вещества термическим испарением (газотермическое напыление), лазерное и электроискровое упрочнение. К химическим методам относится, например, эпиламирование.


Остановим внимание наших читателей на газотермическом  напылении, которое включает электродуговую металлизацию, газопламенное и плазменное напыление. Принцип прост: расплавленный электрической дугой или пламенем ацетиленовой горелки порошок или проволока распыляются по обрабатываемой поверхности. Обычно метод применяется для упрочнения и защиты деталей машин.


Финишное плазменное упрочнение (ФПУ) используется для изготовления инструмента с особыми свойствами поверхности: стойкостью к износу, коррозии, фреттинг-коррозии, высоким температурам, а также антифрикционностью и антисхватыванием. На поверхности основы образуется химически инертное диэлектрическое пленочное покрытие, обладающее низким коэффициентом теплопроводности и с низкой топографией поверхности. Плазменное упрочнение проводится при атмосферном давлении: между плазмотроном и изделием проходит разряд. В качестве плазмообразующего газа к дуге подается аргон, а материалом для покрытия, которое появляется в результате плазмохимических реакций, служит жидкий двухкомпонентный препарат «СЕТОЛ». Преимуществом метода являются низкие температуры процесса: заготовка нагревается всего на 100–120°С, что позволяет обрабатывать инструментальные стали с низкой температурой отпуска. А свойства покрытия из оксикарбонитрида кремния по микротвердости приближаются к алмазоподобным покрытиям и характеризуются высокой адгезионной прочностью, а также низким коэффициентом трения.


Научно-производственная фирма «Плазмацентр» ведет исследования и проектирование в области производства инструмента и технологической оснастки с повышенным ресурсом работы. Ее создавали ученые факультета технологий и исследования материалов Санкт-Петербургского государственного политехнического университета, за плечами которых – четверть века работы по проблематике нанесения защитных покрытий, упрочнения и сварки.


Среди крупнейших заказчиков фирмы – ОАО «КАМАЗ», ОАО «Ижевский машиностроительный завод», ОАО «Уралмаш, Ракетно-космический завод ФГУП «Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева», ОАО «Научно-производственная корпорация «Иркут» и др. Одна из важнейших разработок компании – установка для финишного плазменного упрочнения УФПУ-111, предназначенная для безвакуумного нанесения износостойкого нанопокрытия на инструмент, – имеет соответствующие технологическую оснастку и детали машин (без изменения шероховатости поверхности при нагреве изделия не более 100°С).


В составе установки: плазмотрон с плазмохимическим генератором, блок аппаратуры с жидкостным дозатором, прибор контроля нанесения покрытия, источник питания, передвижной и настольный манипуляторы. Потребляемая мощность – не более 5кВА, номинальный ток – 100А,  номинальное рабочее напряжение – не свыше 40В.


Запрягли вакуумно-дуговой разряд


Довольно активно в последние годы развивается ионно-плазменная обработка поверхности в вакууме плазмой вакуумно-дугового разряда (ВИПО). В частности, благодаря многим исследованиям, проведенным в первую очередь в Санкт-Петербургском институте проблем машиностроения, разработан ряд высокоэффективных, ресурсосберегающих, противокоррозионных и экологически чистых технологий.


Применение ВИПО характеризуется большими технологическими возможностями по изменению физико-химических и механических свойств поверхности деталей из конструкционных материалов за счет их комплексной обработки: получения оптимальной структуры, фазового состава и степени легирования фаз. Как обеспечивается качество формируемого модифицированного слоя или покрытия при ВИПО? Все зависит от структурного состояния исходного материала, способа и вида финишной обработки поверхности детали, технологических возможностей применяемого оборудования и эффективности воздействия плазмы на поверхность детали на всех технологических этапах обработки.


Прежде всего, изменение поверхностной структуры и свойств достигается при одновременном воздействии на деталь газовой и металлической плазмы. При этом могут формироваться структуры различных видов: как градиентные соединения, состоящие из твердых и химических соединений, так и интерметаллидные соединения. Наилучшее сочетание свойств при такой обработке наблюдается тогда, когда формирование структуры поверхностного слоя начинается с образования твердых растворов, плавно переходящих в химические соединения.


Так, при ионном азотировании титанового сплава ВТ6 наилучшее сочетание поверхностной твердости с глубиной диффузионного слоя и триботехническими свойствами наблюдается при формировании фазового состава модифицированного слоя, т.е. вначале происходит образование твердого раствора внедрения азота в α- и β-фазах титана, затем протекает инициированное азотом ? → ? – превращение на поверхности слоя нитридов необходимого состава.

Изменение свойств поверхности при ВИПО может быть достигнуто за счет нанесения на деталь покрытия из чистого металла и его нитридных, карбидных и оксидных соединений. При этом могут формироваться как монослойные покрытия, так и многослойные многокомпонентные с нанометрической структурой в промежуточных и основных слоях.


В одном процессе


Дальнейшие работы по развитию в России вакуумно-ионных технологий позволили отечественным разработчикам перейти на качественно новую ступень – создание комплексной системы обработки материалов. Ее основой является вакуумное оборудование с встраиваемыми блоками ионного травления, активирующего нагрева, источниками активной металлической плазмы и источником импульсного опорного напряжения, которое позволяет производить поверхностную обработку всех конструкционных материалов, применяемых в машиностроении. При этом реализуется больше технологических возможностей, связанных с получением защитных слоев, формированием необходимой многослойности и структуры – и все это теперь в одном технологическом процессе!


Главным этапом в новом методе ВИПО, обеспечивающем качество защитного слоя детали, является ионное травление исходной поверхности ускоренной газовой плазмой. Благодаря этому достигается полное удаление с поверхности загрязнений и оксидов и ее активация. В качестве источника ускоренной газовой плазмы используется модуль «Плагус», образующий ионный газовый поток энергии 200 эВ.


Вновь обратимся к примеру с титановым сплавом ВТ6. В результате применения ионного травления после вакуумного отжига у него почти полностью восстанавливается поверхностный потенциал. В области машиностроения в большинстве используют именно этот новейший метод вакуумной ионно-плазменной обработки деталей.


Самым полным техническим модулем, включающем блоки ионного травления, нагрева и активации поверхности, а также два источника активной металлической плазмы, является установка «Радуга» отечественного производства. Она имеет боковые технологические модули, позволяющие изменять конфигурацию плазменных потоков в рабочем объеме камеры, а конструкция самой камеры и технологические модули позволяют обрабатывать детали как из металлических материалов, так и неметаллов, включая детали основного производства, штамповую оснастку и инструмент.

Кол-во просмотров: 10865
На правах рекламы