Manuelles Plasmahärteverfahren. Plasmahärten von HF-Gusseisen Plasmahärten von Schneidwerkzeugen u10

Das Plasma-Oberflächenhärten als eine der Methoden des Härtens mit Heizquellen mit hoher Leistungsdichte wird derzeit sowohl in der Klein- und Einzelfertigung als auch in der Großserie und Massenfertigung eingesetzt. Sein Kern liegt in den thermischen Phasen- und Strukturumwandlungen, die bei der schnellen konzentrierten Erwärmung der Arbeitsoberfläche eines Teils durch einen Plasmastrahl und der anschließenden Wärmeabfuhr tief in das Teil hinein auftreten.

Für technologische Zwecke wird Niedertemperaturplasma verwendet, ein teilweise ionisiertes Gas mit einer Temperatur in der Größenordnung von 10 3 ... 10 s K. Der Mechanismus der Plasmabildung, die Eigenschaften und Parameter des Plasmastrahls hängen davon ab die Art und die Eigenschaften des plasmabildenden Mediums, das einkomponentig oder mehrkomponentig sein kann. Als einkomponentiges plasmabildendes Medium werden Argon, Helium, Stickstoff und Wasserstoff verwendet. Als Mehrstoffgemische kommen folgende Gemische zum Einsatz: Argon und Wasserstoff, Argon und Helium, Stickstoff und Wasserstoff, Luft, Wasser, Ammoniak, Stickstoff und Sauerstoff.

Das plasmabildende Gas muss eine hohe spezifische Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit aufweisen. In dieser Hinsicht weist Argon im Vergleich zu anderen plasmabildenden Gasen schlechtere elektrische und thermophysikalische Eigenschaften auf, schützt jedoch die Wolframelektrode gut, lässt sich unter Einwirkung einer Lichtbogenentladung leicht ionisieren und hat keine schädliche Wirkung auf die Oberflächenschicht der Metall wird verarbeitet. Allerdings sind Argon und andere Inertgase teuer. Außerdem können sie in der Bogenentladungssäule nicht dissoziieren. Aktive Kühlmittel sind zwei- und dreiatomige Gase und werden daher als Zusatz zu Argon verwendet. Wasserstoff hat die besten thermophysikalischen Eigenschaften. In der Mischung übersteigt sein Gehalt normalerweise nicht 15-20 %. Eine weitere Erhöhung des Wasserstoffgehalts im Gemisch führt zu einem starken Anstieg der Lichtbogenspannung. .

Die Plasmabearbeitung von Materialien hat eine Reihe von Vorteilen, die ihre weit verbreitete Verwendung bei der Umsetzung aller bekannten Methoden der thermischen Behandlung von Materialien bestimmen: die Fähigkeit, hohe Konzentrationen thermischer Energie zu erreichen; Eignung zum Schmelzen oder Verdampfen fast aller in der Natur bekannten Materialien; erhöhte Stabilität des Plasmalichtbogens im Vergleich zum elektrischen Lichtbogen; hohe Gasgeschwindigkeit in einem Plasmastrahl.

Plasmaquellen liefern eine Leistungsdichte von 10 4 ~10 5 W/cm 2, d.h. weniger als ein Elektronen- und Laserstrahl, aber ihre Einheitsleistung kann 160 kW oder mehr erreichen und die effektive Heizeffizienz beträgt 0,85. Plasmageräte sind hinsichtlich Kosten und Herstellungskomplexität durchaus mit Lichtbogengeräten vergleichbar und zeichnen sich durch geringe Abmessungen und hohe Manövrierfähigkeit aus. Es wird häufig zum Schneiden, Auftragen, Sprühen, Schweißen und in begrenztem Umfang zum Härten verwendet.

2. Muster der Strukturbildung von Oberflächenschichten von Stählen unter Einwirkung hoher Energie

Alle Methoden der Oberflächen-Hochenergiehärtung von Stählen zielen darauf ab, gehärtete Schichten zu bilden, die eine erhöhte Verschleißfestigkeit der Arbeitsflächen von Teilen gewährleisten, die starken äußeren Belastungsbedingungen ausgesetzt sind. Trotz der grundlegenden Unterschiede in der Ausrüstung zur Oberflächenbehandlung ist der Mechanismus zur Bildung der gehärteten Schicht im Allgemeinen derselbe. Es besteht darin, ein lokales Volumen eines Teils schnell in einen austenitischen Zustand zu erhitzen und anschließend Wärme an benachbarte Volumina abzuführen, die während des Zeitraums, in dem die Heizquelle eingeschaltet war, keine Zeit zum Aufheizen hatten. Aufgrund der Tatsache, dass die Masse der erhitzten Schicht deutlich geringer ist als die Masse des Werkstücks, ist die Abkühlgeschwindigkeit der Oberflächenschicht in der Regel höher als die kritische. Folglich erfährt Austenit während der Abkühlungsphase eine martensitische Umwandlung.

Der Komplex mechanischer Eigenschaften der Oberflächenschicht, vor allem Härte- und Festigkeitsindikatoren, wird durch hohe Aufheiz- und Abkühlgeschwindigkeiten des Stahls gewährleistet. Dieser Umstand erklärt die geringe Größe der Martensitkristalle, die in kleinen Austenitkörnern auftreten, und das Fehlen offensichtlicher Anzeichen einer Selbsttemperierung einer übersättigten festen Lösung. Bei der Verarbeitung eines Materials entstehen in seinen Oberflächenschichten physikalisch-chemische Prozesse, deren Art durch die chemische Zusammensetzung, Temperatur, Zeit, Aufheizgeschwindigkeit und anschließende Abkühlung bestimmt wird.

Die Bildung einer Hochtemperaturphase infolge der Erwärmung mit hochkonzentrierten Energieströmen erfolgt im Gegensatz zur langsamen Erwärmung, wenn die Perlit-Austenit-Umwandlung unter nahezu isothermen Bedingungen aufgrund des Überschusses an zugeführter Energie erfolgt, unter Bedingungen von eine kontinuierlich ansteigende Temperatur von A c1 bis A c1 Ende. Das Verschiebungsdiagramm des kritischen Punktes ist in Abbildung 3 dargestellt. Es ist zu beachten, dass der durch Hochgeschwindigkeitserwärmung gewonnene Austenit durch eine erhöhte Anzahl von Defekten gekennzeichnet ist. Eine große Anzahl von Defekten ist auf ihre Vererbung aus der b-Phase sowie auf eine zusätzliche Bildung aufgrund des verstärkten Effekts der Phasenhärtung unter Umwandlungsbedingungen bei hoher Heizrate zurückzuführen. Der Grad des Abschlusses des Austenitisierungsprozesses für eine bestimmte Zusammensetzung der Eisen-Kohlenstoff-Legierung wird durch die Aufheizgeschwindigkeit und -temperatur, die Zeit der thermischen Einwirkung oder genauer gesagt, die Zeit, die ein bestimmtes Volumen des erhitzten Metalls auf der Temperatur verbleibt, bestimmt Bereich der Austenitvorkommen.

Abbildung 3 – Verschiebung des kritischen Punktes Ac1 beim schnellen Erhitzen von Stahl.

Da bei der Behandlung mit konzentrierten Energieströmen verschiedene Schichten des Materials auf unterschiedliche Temperaturen erhitzt werden, kann man sich die thermisch beeinflusste Zone herkömmlicherweise als aus mehreren Schichten bestehend vorstellen, die fließend ineinander übergehen. Das HAZ-Strukturdiagramm ist in Abbildung 4 dargestellt

Die erste Schicht ist die Schmelzzone, die beim Aushärten aus dem geschmolzenen Zustand entsteht. Die Schmelzzone hat eine säulenförmige Struktur mit in Richtung des Kühlkörpers verlängerten Kristallen. Der Hauptstrukturbestandteil von Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt ist Martensit. Es ist zu beachten, dass sich die Abmessungen der Martensitkristalle gleichmäßig ändern, wenn das zu härtende Produkt tiefer in die Oberfläche eindringt. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die Temperatur des Materials in verschiedenen Zonen der schnell erhitzten Schicht deutlich unterschiedlich ist (obwohl die Struktur in diesen Zonen vor dem Abkühlen gleich war – Austenit).

Abbildung 4 – Diagramm der Struktur der HAZ während der Plasmahärtung: 1 – Schmelzzone; 2- Härtezone; 3 - Übergangszone

Der Martensit der Hauptschicht zeichnet sich jedoch durch eine hohe Dispersion seiner Bestandteile aus. Dies liegt daran, dass die maximale Länge des Martensitkristalls der Größe des Austenitkorns entspricht. Aufgrund der kurzen Einwirkungsdauer hat das Austenitkorn keine Zeit zum Wachsen und daher ist der darin gebildete Martensit fein verteilt. Wenn sich außerdem der Prozess der Austenitbildung in den Bereich hoher Temperaturen verlagert, nimmt die Kohlenstoffkonzentration ab, die Stabilität des Keims nimmt ab, daher steigt die Keimbildungsrate stark an, was das Kornwachstum begrenzt.

Die zweite Schicht ist die Aushärtezone aus der festen Phase, gebildet im Temperaturbereich Tmel › Tzak › TAs1. In der Tiefe zeichnet sich die Schicht durch eine starke strukturelle Heterogenität aus, da neben der vollständigen Aushärtung auch eine unvollständige Aushärtung auftritt. An der oberen Schichtgrenze, näher an der Oberfläche, werden Martensit und Restaustenit beobachtet. An der unteren Grenze der Schicht, näher am ursprünglichen Metall, werden neben Martensit auch Elemente der ursprünglichen Struktur beobachtet: Ferrit in untereutektoiden Stählen und Zementit in übereutektoiden Stählen.

Die dritte Schicht ist die Übergangszone, in der das Metall auf Temperaturen unterhalb des Ac1-Punktes erhitzt wird, in der die Hauptstrukturen Temperstrukturen sind.

Von den Autoren der Arbeit durchgeführte metallografische Untersuchungen zeigten, dass die Mikrostruktur der Übergangszone vom Ausgangszustand des zu verstärkenden Materials abhängt. Abhängig von der Verarbeitungsweise, der Stahlsorte und der Vorwärmebehandlung kann die Übergangszone unterschiedliche Größen und Strukturen aufweisen. Bei untereutektoiden Stählen mit anfänglicher Ferrit-Perlit-Struktur und übereutektoiden Stählen mit Perlit-Zementit-Struktur werden nach der Oberflächenhärtung Bereiche mit überschüssigen Phasen (Ferrit und Zementit) beobachtet. Die Größe der Konglomerate dieser Phasen nimmt in Richtung von der verfestigten Zone zur Zone mit der ursprünglichen Struktur zu.

Charakteristisch für alle Verfahren der Plasmahärtung ist der schichtartige Aufbau der verfestigten Zone. Die geometrischen Parameter der Plasmaheizzone werden durch die Breite und Tiefe der gehärteten Oberflächenschicht charakterisiert, die bei den meisten Verfahren von den Parametern des Härtungsmodus (Leistung des Plasmastrahls (Bogen), Härtungsabstand, Bearbeitungsgeschwindigkeit) abhängen.

Um eine hohe strukturelle Festigkeit des gehärteten Produkts zu gewährleisten, ist es notwendig, die Struktur nicht nur des gehärteten, sondern auch der Übergangszone sorgfältig zu kontrollieren. Durch den Wechsel der Verarbeitungsmodi ist es möglich, die Strukturparameter der Haupt- und Übergangszonen zuverlässig zu steuern und gleichzeitig günstige mechanische Eigenschaften des Materials zu erreichen.

Technische Wissenschaften/ 8. Werkstoffverarbeitung im Maschinenbau

Berger E.E., Larushka N.A.

Nationale Technische Universität Cherson

PLASMAHÄRTUNG VON MASCHINENTEILEN

Die wichtigsten Methoden zur Erhöhung der Härte und Verschleißfestigkeit der Oberflächenschicht von Teilen sind Aufkohlen, Nitrieren und Plasmahärten. Plasmahärten ist vorzuziehen, weil benötigt deutlich weniger Zeit. Sein Kern liegt in den thermischen Phasen- und Strukturumwandlungen, die bei der schnellen konzentrierten Erwärmung der Arbeitsoberfläche eines Teils durch einen Plasmastrahl und der anschließenden Wärmeabfuhr tief in das Teil hinein auftreten.

Abb.1. 1 – Schmelzzone; 2- Härtezone; 3 – Wechselzone.

Die Untersuchungen wurden an Blechen aus folgenden Baustählen durchgeführt:

Probe Nr. 1 – Strukturkohlenstoffstahl 45 (Guss)

Probe Nr. 2 – Baustahl 30ХНМА (Guss)

Probe Nr. 3 – Baustahl 40ХН2МА (Schmieden)

Probe Nr. 4 – Baustahl 40Х (Guss)

Nach der Probenvorbereitung erfolgte die Oberflächenhärtung mit einem Plasmalichtbogen. Als Stromquelle für den Plasmalichtbogen wurde ein serieller Schweißgleichrichter VDU-504 verwendet. Als plasmabildendes Gas wurde Argon verwendet.

Die Struktur und Härte der wärmebehandelten Oberflächenschicht wurde an transversalen Mikroschnitten mit einem Neophot-2-Mikroskop bei 50- bis 1000-facher Vergrößerung untersucht. Härtemessungen wurden mit einem Duramin-2-Mikrohärteprüfer unter einer Belastung von 4,9 x 103 H durchgeführt. Härtemessungen und die Untersuchung der Struktur der Haupt- und gehärteten Abschnitte von Querschliffen aus verarbeiteten Proben ergaben folgende Ergebnisse:

Probe Nr. 1: Stahl 45

Die Probe wurde abgeschreckt, ohne dass die Oberfläche schmolz.

Eine Untersuchung der Mikrostruktur ergab, dass die verfestigte Schicht in Oberflächennähe aus Sorbit- und Perlitkörnern (bis zu 0,84 mm) besteht. In der Übergangsschicht (0,84–1,04 mm) treten neben Sorbit und Perlit auch Ferritadern auf. Die Struktur des Grundmetalls besteht aus Perlit- und Ferritgeflecht.

Probe Nr. 2: Stahl 30ХНМА

Die Probe wurde abgeschreckt, ohne dass ein Oberflächenschmelzen mit bloßem Auge erkennbar war.

Die Mikrostruktur der oberen Schicht der wärmeverfestigten Zone ist eine Martensitschicht mit einer Kornzahl von 6 (Querschnitt bis 0,2 mm). Darauf folgt eine Martensitschicht mit einer Kornzahl von 5 und 6 mit Ferritadern (Abschnitt 0,2–0,58 mm). Die nächste Schicht ist Martensit mit einem Kornwert von 3 und 4 mit Ferritadern (Abschnitt 0,58–1,28 mm).

Abb. 2 – Änderung der Härte entlang der Tiefe der verstärkten Schicht von Probe Nr. 1

In der Übergangszone werden Martensit- und Sorbitkörner beobachtet (Fläche 1,28–1,51 mm), in der Zone des Grundmetalls Perlit- und Sorbitkörner.

Probe Nr. 2:WurdeB30ХН2МА

Die Probe wurde abgeschreckt, wobei die Oberfläche leicht gleichmäßig schmolz. Die Ergebnisse der Messung der Härte von Probe Nr. 3 sind in Tabelle 1 dargestellt.

Tabelle 1

Änderung der Härte entlang der Tiefe der wärmeverfestigten Schicht der Probe Nr. 3

Tiefe, L, mm			0,35	0,64	0,89	1,14	1,47	1,77	2,08	2,35	2,79
Härte, HV

Die Mikrostrukturanalyse zeigte das Vorhandensein einer tiefen, verstärkten Schicht (bis zu 2,4 mm), deren Struktur aus Martensit mit unterschiedlichen Kornwerten besteht.

In der oberen Schicht (bis 0,9 mm) handelt es sich um Martensit der Güteklasse 7, 8; dann eine Schicht aus Martensitkristallen mit einer Kornzahl von 6 (Fläche 0,9 – 1,5 mm). Als nächstes folgt eine Martensitschicht mit 4- und 5-Punkt-Körnern, die in der Übergangszone (bis zu 2,5 mm) durch Perlit und Sorbit ersetzt wird.

Abb. 3 – Änderung der Härte entlang der Tiefe der verstärkten Schicht von Probe Nr. 2.

Probe Nr. 4: Stahl 40 X

Die Probe wurde abgeschreckt, ohne dass die Oberfläche schmolz. Die Ergebnisse der Messung der Härte der Probe Nr. 4 sind in Tabelle 2 dargestellt.

Tabelle 2

Änderung der Härte mit der Tiefe der wärmeverfestigten Schicht der Probe Nr. 4

Tiefe, mm		0,04	0,11	0,17	0,29	0,43	0,58
Härte, HV

Die Mikrostrukturanalyse ergab, dass die obere Schicht der HAZ (bis zu 0,11 mm) aus Martensit 5b besteht. Anschließend wandelt es sich in ein Gefüge bestehend aus Martensit 5b und Sorbit um (Abschnitt 0,11 – 0,17 mm). Dann wird eine Schicht aus Martensit, Sorbit und Perlit beobachtet (in einer Tiefe von 0,17–0,29 mm), die sich in eine Struktur aus Sorbit- und Perlitkörnern umwandelt. In der Zone des Grundmetalls werden lamellares Perlit und ein Ferritnetz beobachtet.

Schlussfolgerungen

Nach der Oberflächenbehandlung der vorhandenen Proben bestätigte sich die Annahme, dass Stähle mit mittlerem Kohlenstoffgehalt sich gut für die Plasmalichtbogenhärtung eignen. Es wurde näherungsweise festgestellt, dass die Härte der Oberflächenschicht der Proben im Vergleich zu den Ausgangswerten um das Zwei- oder Mehrfache ansteigt.

Es wurde auch gezeigt, dass es durch Änderung der Verarbeitungsmodi möglich ist, die Strukturparameter der Haupt- und Übergangszonen zu steuern und so die erforderliche Härte und Tiefe der verstärkten Schicht zu erreichen.

Bei einer Erhöhung der Stromstärke bei konstanter Bearbeitungsgeschwindigkeit an Proben aus 30ХНМА-Stahl kam es über die gesamte Tiefe der gehärteten Schicht zu einer Erhöhung der Härte. Gute Ergebnisse hinsichtlich der Härte zeigte auch eine Probe aus 40ХНМА-Stahl, die bei erhöhten Stromwerten verarbeitet wurde.

Probe Nr. 6 aus Stahl 30ХН2МА, die ebenfalls bei erhöhten Stromwerten verarbeitet wurde, fiel durch die höchste Härte und Tiefe der gehärteten Schicht unter allen Proben auf. Dies lässt sich dadurch erklären, dass dieser Stahl einen hohen Nickelanteil enthält, der wiederum zur Gruppe der austenitbildenden Legierungselemente gehört, also erweitert den Existenzbereich von Austenit. Somit verläuft der Austenitisierungsprozess bereits in einer Tiefe von etwa zwei Millimetern unter der Probenoberfläche recht vollständig, sodass dort die Bildung von Martensit möglich wird.

Niedrige Stromwerte ermöglichten erwartungsgemäß keine signifikante Erhöhung der Härte in der Wärmeeinflusszone (Proben aus Stahl 45, 40ХН2МА).

Das Experiment zeigte auch, dass mit zunehmender Abschreckgeschwindigkeit (Produktivität) die maximale Tiefe der gehärteten Schicht abnimmt. Dies liegt daran, dass die Zeit der Wärmeausbreitung in den Körper des gehärteten Teils verkürzt wird, wodurch die tiefen Schichten keine Zeit haben, sich aufzuwärmen und einer Austenitisierung zu unterziehen, die für die anschließende martensitische Umwandlung erforderlich ist.

Das Wesentliche beim Plasmahärten ist die schnelle Erwärmung der Oberflächenschicht des Metalls durch einen Plasmastrom und deren schnelle Abkühlung infolge der Wärmeübertragung auf die tieferen Schichten des Teilematerials.

Der Zweck des Plasmahärtens ist die Herstellung von Teilen und Werkzeugen mit einer gehärteten Oberflächenschicht von bis zu mehreren Millimetern Dicke unter Beibehaltung der gesamten chemischen Zusammensetzung des Materials und der Beibehaltung der ursprünglichen Eigenschaften des ursprünglichen Metalls in den inneren Schichten.

Zu den Materialien, die der Plasmahärtung unterzogen werden, gehören Werkzeugstähle, Gusseisen, Hartlegierungen, zementierte und nitrokarburierte Stähle, Nichteisenlegierungen und andere Materialien.

Der Effekt der Plasmahärtung wird durch eine Erhöhung der Betriebseigenschaften des Teils aufgrund einer Änderung der physikalischen und mechanischen Eigenschaften der Oberflächenschicht aufgrund der Bildung einer spezifischen Struktur und Phasenzusammensetzung des Metalls mit hoher Härte bestimmt und Streuung sowie die Bildung von Druckeigenspannungen an der Oberfläche.

Das Plasmahärten von kohlenstoffarmen Stählen, die normalerweise keiner volumetrischen Härtung unterliegen, ermöglicht es, kohlenstoffarmen Paketmartensit mit einer Härte von 32...38 HRC zu erhalten. Bei der Verarbeitung in Modi, die eine Erwärmung im Bereich Ac1...Ac3 ermöglichen, weisen einzelne Bereiche anstelle von Perlitkörnern mit einer Gesamtfläche von 10...30 % die Struktur von Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt auf – Martensit und Restaustenit mit eine Härte von 750...820 HV. Diese kombinierte Struktur (Ferrit, Perlit, Martensit und Restaustenit) vereint hohe Verschleißfestigkeit und Duktilität, was eine Erweiterung des Anwendungsbereichs von Stählen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt ermöglicht. Das Plasmahärten von Guss- und Baustählen mit mittlerem Kohlenstoffgehalt sorgt für ein martensitisch-austenitisches Gefüge und eine um 2...4 HRC-Einheiten höhere Härte in der Härtezone im Vergleich zum volumetrischen Härten und Hochfrequenzhärten. Nach der Plasmahärtung werden bis zu 50 % des Restaustenits in der Randschicht fixiert, was es ermöglicht, den energieabsorbierenden Prozess der dehnungsinduzierten Martensitumwandlung im Betrieb durchzuführen. Die Verschleißfestigkeit von Teilen, insbesondere bei Kontakt-Schlag-Wechselwirkung und abrasivem Verschleiß, erhöht sich in diesem Fall um ein Vielfaches. Kohlenstoff-Werkzeugstähle der Typen U8, U10, Stähle für Kaltumformwerkzeuge der Typen 5ХВ2С, 9ХС, Х12, Stähle für Warmumformwerkzeuge der Typen 5ХНМ, 60ХН usw. werden mit hoher Effizienz gehärtet. Eine feinkörnige martensitisch-austenitische Struktur mit In der Oberflächenarbeitsschicht bildet sich eine Härte von bis zu 65. HRC weist eine erhöhte Festigkeit und Verschleißfestigkeit auf. Die Regulierung des Verhältnisses der Strukturkomponenten in der Härtezone von Werkzeugstählen erfolgt durch thermische Stabilisierung des Austenits im Bereich der martensitischen Umwandlung, Auswahl der Vorwärmebehandlung und Plasmahärtemodi. Beim Plasmahärten von Gusseisen (mit Lamellengraphittypen SCh 15-32, SPKHN-45, SPKHN-49; mit Kugelgraphit - SShKhNM-42, SShKhN-49 usw.) entsteht ein Gefüge mit hoher Härte (bis zu 60 HRC) wird in der Oberflächenschicht und Verschleißfestigkeit gebildet. Ledeburit bildet sich in der Mikroschmelzzone; rund um Graphiteinschlüsse wird kohlenstoffreicher Austenit beobachtet, in dem sich beim Abkühlen Martensitbereiche bilden. In der Plasmahärtezone von perlitischen Gusseisen entsteht ein martensitisch-austenitisches Gefüge, während bei ferritischen Gusseisen ein Sorbit-Trostit-Gefüge entsteht. Wichtige Vorteile von Walzwalzen aus plasmagehärtetem Gusseisen sind die hohe Härte und gleichzeitig die Beständigkeit gegen die Bildung von Hitzerissen aufgrund des Vorhandenseins einer austenitischen Komponente, die ihre Verschleißfestigkeit um das 40-fache erhöht. ..60 %. Der technologische Prozess des Härtens umfasst die mechanische Bearbeitung (falls erforderlich) oder Reinigung der zu härtenden Oberfläche sowie die Plasmawärmebehandlung, die in der Regel den Endbearbeitungsvorgang darstellt. Ein wichtiges Merkmal des Plasmahärtens ist die Möglichkeit seines effektiven Einsatzes zur zusätzlichen Härtung der Oberfläche von Teilen, die einer konventionellen volumetrischen Wärmebehandlung unterzogen wurden. Eine flächendeckende Einführung von Plasmahärtungsprozessen in die Produktion ist ohne die Verallgemeinerung der Forschungsergebnisse und Produktionserfahrungen, die wissenschaftliche Begründung der Bildungsmuster der Phasenzusammensetzung, der Struktur und der Eigenschaften der durch Wärmebehandlung veränderten Oberflächenschicht und die Gewährleistung des garantierten Erhalts der erforderlichen Anforderungen nicht möglich Leistungsmerkmale von Teilen in Abhängigkeit von den technologischen Parametern des Verarbeitungsmodus. Das Wesen der thermischen Plasmahärtung von Eisen-Kohlenstoff-Legierungen besteht darin, einen lokalen Bereich der Oberfläche eines Teils über die kritischen Temperaturen der Phasenübergänge (Ac1, Ac3, Acm) zu erhitzen und anschließend mit hoher Geschwindigkeit abzukühlen, um die Bildung von zu gewährleisten Verfestigungsstrukturen. Wie bei der herkömmlichen Wärmebehandlung werden die Merkmale des durch Plasmahärten erhaltenen Gefügezustands durch den Grad der Homogenisierung des Austenits während des Erhitzens, seine Dauer sowie die anfängliche Zusammensetzung und Struktur der Legierung bestimmt. Der endgültige Gefügezustand und die Eigenschaften, die in der Wärmeeinflusszone nach der Oberflächenerwärmung entstehen, hängen von der Abkühlgeschwindigkeit im Temperaturbereich der geringsten Stabilität des Austenits, der Zusammensetzung und Größe seines Korns sowie einer Reihe anderer durch die Parameter bestimmter Faktoren ab des thermischen Kreislaufs in der WEZ. Um beim Plasmahärten einen konzentrierten Energiefluss zu erzeugen, werden spezielle Geräte eingesetzt – Plasmatrons. Im Vergleich zu einem herkömmlichen frei brennenden Lichtbogen, der von einem Brenner mit einer nicht verbrauchenden Elektrode in einer Schutzatmosphäre aus Argon erzeugt wird, weist ein Plasmalichtbogen mit vergleichbarer elektrischer Leistung eine erhöhte Temperatur (15.000...20.000 K) und einen konzentrierteren Wärmefluss auf . Dies wird dadurch erreicht, dass der leitende Querschnitt des Lichtbogens verringert wird, der im Düsenkanal durch den Fluss des plasmabildenden Gases komprimiert wird, dessen Moleküle wiederum in der Bogenentladungssäule ionisiert werden, wodurch der Anteil des Plasmas erhöht wird Ionenstrom. Die meisten Plasmatrons arbeiten mit Gleichstrom gerader Polarität (negatives Potenzial an der Elektrode), da die Wärmeentwicklung im Anodenfleck des Lichtbogens höher ist als im Kathodenfleck. Diese Potenzialverteilung erhöht die thermische Effizienz der Erwärmung des Teils und verringert die thermische Belastung der Elektrode. Bei Plasmabrennern, die einen komprimierten direkten Lichtbogen erzeugen, der zwischen der Elektrode und der Oberfläche des Teils brennt, erfolgt die Wärmeübertragung auf das Teil aufgrund von Wärmeleitfähigkeit, Konvektion, Strahlung und der kinetischen Energie geladener Teilchen, die im elektrischen Feld gespeichert sind.

Unter Ionenimplantation (Ionenimplantation, Ionendotierung) versteht man das Einbringen von Fremdatomen in einen Festkörper durch Beschuss seiner Oberfläche mit beschleunigten Ionen. Beim Ionenbeschuss eines Ziels dringen die Ionen tief in das Ziel ein. Die Einführung von Ionen wird bei Ionenenergien E>1 keV signifikant.

Formal sollte man als Ionenimplantation die Bestrahlung der Oberfläche eines Festkörpers mit Atomen oder Atomionen mit einer Energie von mindestens 5–10 Bindungsenergien eines Atoms im Gitter des bestrahlten Ziels bezeichnen (dann bewegt sich das Ion oder Atom). mindestens 2-3 interatomare Abstände vor dem Stoppen, d. h. es wird in das Zielvolumen implantiert, „implantiert“. Allerdings verwenden wir traditionell den Begriff „Ionenimplantation“, um uns hier auf einen engeren Energiebereich zu beziehen – von 5–10 keV bis 50–100 keV. Durch wiederholte Kollisionen verlieren sich bewegende Teilchen nach und nach Energie, werden gestreut und schließlich entweder zurückgeworfen oder gestoppt und über die gesamte Tiefe verteilt. Energieverluste werden sowohl durch Wechselwirkungen mit Zielelektronen (inelastische Kollisionen) als auch durch paarweise Kernkollisionen (elastische Kollisionen) verursacht, bei denen Energie auf die Zielatome als Ganzes übertragen wird und sich die Richtung der Teilchenbewegung stark ändert. Bei hohen Energien und kleinen Stoßparametern nähern sich die Kerne kollidierender Teilchen in Abständen an, die kleiner als die Radien der Elektronenbahnen sind, und ihre Wechselwirkung wird durch das Coulomb-Potenzial beschrieben. Bei niedrigen Energien ist die Abschirmung der Kerne durch Elektronen unerlässlich. Normalerweise werden die Wechselwirkung eines sich bewegenden Ions mit Elektronen (frei und auf den äußeren Hüllen von Atomen) und die Wechselwirkung zwischen den Kernen des Ions und dem Zielatom getrennt betrachtet, wobei beide Verlustmechanismen als additiv und das Medium als additiv betrachtet werden homogen und isotrop (Lindhard-Scharff-IIIott-Theorie, LSH). Die Theorie sagt voraus, dass mit zunehmender Ionenenergie in der Zone elastischer Kollisionen die spezifischen Energieverluste ein Maximum durchlaufen und dann abnehmen. Spezifische Verluste bei inelastischen Stößen nehmen nach dem Radikalgesetz mit zunehmender Energie zu. Bei sehr hohen Energiegeschwindigkeiten bewegt sich das Ion im Target als nackter Kern und der spezifische Energieverlust nimmt mit seinem weiteren Anstieg ab. Die Ionenflugbahn ist eine komplexe gestrichelte Linie, die aus Wegsegmenten zwischen elementaren Streuvorgängen bei großen Winkeln besteht. Die Verteilungsfunktion stabilisierter Ionen über die Tiefe der Probe weist ein Maximum auf (der Abstand des maximalen Punktes von der Oberfläche wird durch den durchschnittlichen Weg der Ionen einer bestimmten Energie bestimmt.

Wichtige Merkmale des Ionenimplantationsprozesses sind die sogenannten. projektiver Weg des Ions Rpr – Projektion des Flugbahnwegs in die Richtung des Originals. Teilchenbewegung sowie die Verteilung der implantierten Atome entlang Rpr, d. h. in der Tiefe x (bei Beschuss senkrecht zur Zieloberfläche). Die x-Verteilung der in ein amorphes Ziel implantierten Partikel wird durch av charakterisiert. Lauf Ravg, mittlere quadratische Streuung der Läufe?R und Parameter Sk, der die Asymmetrie der Pearson-Verteilung bestimmt. Diese Werte hängen von M1 M2 und e0 ab. Bei Sk = 0 wird die Pearson-Verteilung zur Gaußschen Verteilung. Bei der Ionenimplantation in Einkristalle kann sich die Tiefenverteilung eingebetteter Partikel aufgrund der Kanalisierung geladener Partikel ändern. Durch die Änderung der Energie der Ionen während der Ionenimplantation ist es möglich, eine Verteilung der eingebrachten Verunreinigung entlang der Tiefe der gewünschten Form zu erhalten. Die Gesamtzahl der Verunreinigungsatome N, die über eine Flächeneinheit in ein festes Target implantiert werden können, wird durch Sputtern begrenzt, wenn der Sputterkoeffizient S (die Anzahl der von einem Ion herausgeschlagenen Targetatome) größer ist als der Anteil der implantierten Partikel b = 1-k (k ist der Reflexionskoeffizient). Verbreitung vernachlässigen

wobei nS=bn0/S die Verunreinigungskonzentration an der Oberfläche im stationären Zustand ist. Wenn S > 6 ist, steigt die Konzentration der implantierten Atome mit zunehmender Ionendosis monoton an. Die Ionenimplantation wird am häufigsten zum Dotieren von Halbleitern verwendet, um pn-Übergänge, Heteroübergänge und Kontakte mit niedrigem Widerstand zu erzeugen. Die Ionenimplantation ermöglicht die Einführung von Verunreinigungen bei niedrigen Temperaturen, einschließlich Verunreinigungen mit niedrigem Diffusionskoeffizienten, und die Bildung übersättigter fester Lösungen. Die Ionenimplantation sorgt für eine präzise Dosierung der eingebrachten Verunreinigung, hohe Reinheit (Trennung des Ionenstrahls nach Masse), Lokalität und die Möglichkeit, den Prozess mithilfe elektrischer und magnetischer Felder zu steuern. Um bei der Ionenimplantation entstandene Strahlungsdefekte zu beseitigen und die implantierten Atome an reguläre Positionen zu übertragen, wird eine Hochtemperaturerwärmung eingesetzt. Die Ionenimplantation in Metalle wird verwendet, um deren Härte, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen, Katalysatoren zu erzeugen, den Reibungskoeffizienten zu ändern usw. Bei hohen Dosen, wenn die Konzentration der eingeführten Verunreinigung mit n0 vergleichbar ist, kommt es zur Bildung neuer Verbindungen möglich. Der Ionenbeschuss ermöglicht das Einbringen einer Verunreinigung nicht nur aus dem Strahl, sondern auch aus einem zuvor auf der Zieloberfläche abgeschiedenen Film (Implantation von Rückstoßatomen und Ionenmischung). Der Beschuss mit Ionen kann mit einer Vergrößerung des implantierten Materials einhergehen. Durch Ionenabscheidung erhaltene Filme weisen eine hohe Dichte und eine gute Haftung auf dem Substrat auf.

Vorteile der Ionenimplantation:

1. Die Fähigkeit, jede Verunreinigung, jedes Element des Periodensystems einzuführen (implantieren).
2. Möglichkeit, jedes Material zu legieren.
3. Die Fähigkeit, eine Verunreinigung in beliebiger Konzentration einzubringen, unabhängig von ihrer Löslichkeit im Substratmaterial.
4. Die Fähigkeit, eine Verunreinigung bei jeder Substrattemperatur einzuführen, von Heliumtemperaturen bis einschließlich Schmelztemperatur.
5. Die Fähigkeit, mit Legierungsstoffen technischer Reinheit und sogar mit deren chemischen Verbindungen (auch beliebiger Reinheit) zu arbeiten.
6. Isotopenreinheit des Dotierungsionenstrahls (d. h. die Fähigkeit, nicht nur ausschließlich mit einem bestimmten Element, sondern auch ausschließlich mit einem bestimmten Isotop dieses Elements zu dotieren).
7. Einfaches lokales Legieren (zumindest unter Verwendung einer einfachen mechanischen Maskierung).
8. Geringe Dicke der Legierungsschicht (weniger als ein Mikrometer).
9. Große Gradienten der Verunreinigungskonzentration entlang der Tiefe der Schicht, die mit herkömmlichen Methoden nicht erreichbar sind, mit unvermeidlicher Diffusionsunschärfe der Grenze.
10. Einfache Steuerung und vollständige Automatisierung des technologischen Prozesses.
11. Kompatibel mit der planaren Mikroelektronik-Technologie.

Einschränkungen, die die Möglichkeiten der Ionenimplantation einschränken:

1. Die Fähigkeit, Verunreinigungen einzubringen, wird manchmal durch die Eigenschaften der Arbeitssubstanz der Ionenquelle eingeschränkt: a) zu hohe Betriebstemperatur, b) chemische oder Temperaturinstabilität, c) übermäßige Toxizität, d) Korrosivität.
2. Die Fähigkeit, jedes Material zu dotieren, bedeutet in Wirklichkeit nur die Fähigkeit, Atome des Dotierstoffs in das Zielvolumen einzuführen. Wenn mit dem Begriff „Dotierung“ auch eine ganz bestimmte Position im Kristallgitter des Targets gemeint ist, dann sind hier die Möglichkeiten der Ionenimplantation in vielen Fällen nicht viel größer als beispielsweise die Diffusion. Eine weitere Einschränkung ist die Strahlungsbeständigkeit des Targetmaterials. Die Bestrahlungsbedingungen sind so, dass es während der Implantation fast immer zu einer Zersetzung komplexer Materialien kommt (aufgrund der Verdampfung oder Zerstäubung von Bestandteilen einer chemischen Verbindung).
3. Die Fähigkeit, eine Verunreinigung in beliebiger Konzentration einzuführen, wird oben durch den Schichtsputterkoeffizienten begrenzt. Darüber hinaus wird eine über der Löslichkeitsgrenze beim Ausheilen von Defekten eingebrachte Verunreinigung in der Regel in Form von Ausscheidungen einer anderen Phase freigesetzt.
4. Niedrige Dotierungstemperaturen sind nur für Systeme typisch, bei denen der Zustand des Kristallgitters keine Rolle spielt. Muss das beschädigte Gitter nach der Implantation wiederhergestellt werden, fällt der Temperaturgewinn beispielsweise im Vergleich zur Diffusionsdotierung deutlich geringer aus.
5. Der Vorteil der technischen Reinheit von Legierungsstoffen wird manchmal durch die Notwendigkeit überschattet, den Stoff zu trocknen oder leicht ionisierbare Fremdverunreinigungen daraus zu entfernen
6. Die Isotopenreinheit des Ionenstrahls bedeutet keineswegs die Isotopenreinheit der Dotierung. Ein Übersprühen der Teile der Implantationseinheit mit schnellen Ionen und ein unkontrolliertes Eindringen dieser gesputterten Substanz in die legierte Schicht können die Eigenschaften der Schicht erheblich schädigen, sodass Tricks erforderlich sind, um zu verhindern, dass Fremdstoffe auf die legierte Oberfläche gelangen.
7. Die lokale Dotierung bei der Implantation wird durch mechanische Maskierung oder aufgebrachte Schablonenmasken sichergestellt. Hier besteht das Problem darin, dass das Maskenmaterial in die dotierte Schicht getrieben wird.
8. Die geringe Dicke der Legierungsschicht ist in der Mikroelektronik gut, in metallurgischen Anwendungen jedoch keineswegs von Vorteil.
9. Große Gradienten der Verunreinigungskonzentration über die Tiefe. Berechnete Gradienten (basierend auf der Verteilung der Ionenpfade) werden aufgrund der durch Strahlungsstimulation der Verunreinigungsdiffusion verursachten Unschärfe des Profils nie tatsächlich erhalten.
10. Die einfache Steuerung und Automatisierung des Prozesses wird in vielen Anlagen genutzt, aber das Ideal – eine vollautomatische Produktionslinie – ist noch weit entfernt.

Es ist auch wichtig zu bedenken, dass die Ionenimplantation derzeit eine der teuersten ist. Die Ionenimplantation mit Massentrennung ist eine in ihren Fähigkeiten einzigartige Methode zur Untersuchung und Modifizierung von Oberflächenschichten. Einzigartig sowohl im Bereich der Legierungsverunreinigungen als auch im Bereich der verarbeiteten Materialien und im Bereich der Verunreinigungskonzentrationen in der legierten Schicht. Diese Einzigartigkeit ist jedoch nur für Recherche- und Suchzwecke von Nutzen. Sobald Perspektiven für die praktische Nutzung der gefundenen Verunreinigungen, Konzentrationen und Dicken der dotierten Schicht erkennbar sind, gilt es unmittelbar nach alternativen Technologien zu suchen, diese zu testen und zu entwickeln, die gleiche oder ähnliche Ergebnisse liefern.

SCHWEISSEN. RENOVIERUNG. TRIBOTECHANIK: Zusammenfassungen von Berichten / Verantwortlich. Hrsg. ; Ministerium für Bildung und Wissenschaft der Russischen Föderation; Autonome Bildungseinrichtung des Bundesstaates für höhere Berufsbildung „Ural Federal University benannt nach. der erste Präsident Russlands B.N. Jelzin“, Nischni Tagil. techn. Institut (phil.). – Nischni Tagil: NTI (Zweigstelle) UrFU, 2013. – 76 S.

Informationen zur Plasmahärtung erschienen in den 80er Jahren des 20. Jahrhunderts [,]. Die Präsenz verschiedener Plasmageräte (zum Schneiden, Schweißen, Spritzen) in der Industrie veranlasste Innovatoren, diese für die Oberflächenhärtung anzupassen. Zur Oberflächenhärtung von Teilen von Bergbaumaschinen und Automobilnockenwellen wurde eine Mikroplasma-Schweißanlage eingesetzt. Zum Härten der Walzen wurde eine Sprühanlage mit starkem indirekten Lichtbogen eingesetzt.

In der Zweigstelle Nischni Tagil des Uraler Polytechnischen Instituts, der heutigen Uraler Föderalen Universität, wurden zahlreiche Arbeiten zur Anpassung von Schweißmaschinen für die Oberflächenhärtung durchgeführt. Die Modernisierung des Plasmabrenners ermöglichte den Einsatz der Plasmaschweißanlage UPS-501 zur Oberflächenhärtung mit direktem Lichtbogen. Die Einführung in die Produktion erfolgte 1985 im Nizhny Tagil Metallurgical Plant (NTMK). Der Erfolg war bemerkenswert, die Haltbarkeit der Reifen von Schienenrichtmaschinen mit Plasmahärtung erhöhte sich um das 2- bis 4-fache [,]. Anschließend wurde die entwickelte Technologie mit Verbesserungen zur Oberflächenhärtung von Strängen (Kalibern) von Warmwalzwalzen eingesetzt. Ebenso wurde die Plasmaschneidanlage UPR-404 für die Plasmahärtung adaptiert. Es dient zur Härtung der abgelagerten Rollen von Rollgängen, die gehärtete Schienen transportieren. Dadurch hat sich die Lebensdauer der Walzen um mehr als das Dreifache erhöht. Um Risse zu beseitigen, wurde ein optimales Verhältnis der Dicken der gehärteten und abgeschiedenen Schichten ermittelt und zur Erhöhung der Härtungstiefe eine Methode des Lichtbogenscannens eingeführt [,].

Im Gegensatz zu Plasmamaschinen sind Geräte zum Schweißen mit einer nicht verbrauchbaren Wolfram (W)-Elektrode in Argon häufiger anzutreffen. Daher wurde es an die Oberflächenhärtung angepasst. Um die Breite der gehärteten Streifen zu erhöhen, wurde ein Magnetfeld an den Lichtbogen angelegt, der ihm eine fächerförmige Form verlieh und die Wärmeenergie gleichmäßig über eine Breite von bis zu 15 mm verteilte [,]. Zum Härten von Walzen, Eisenbahnrädern und Walzrollen wurden Plasmaanlagen mit indirektem Lichtbogen eingesetzt, die zum Härten geeignet waren [,].

Trotz der oben genannten Erfolge begann die Plasmahärtung in den 90er Jahren. fand kein unabhängiges Leben. Seine industrielle Anwendung wurde weitgehend von Technologieentwicklern unterstützt. Plasma-Oberflächenhärteanlagen wurden nicht als eigenständiger Produkttyp hergestellt.

Installation der manuellen Plasmahärtung UDGZ-200

Die entwickelten Plasmahärtetechnologien hatten einen erheblichen Nachteil: Ihre manuelle Verwendung war unmöglich oder schwierig. Der indirekte Lichtbogen arbeitet mit Spannungen über 250 V, die im manuellen Prozess nicht zulässig sind. Der direkte Lichtbogen reagiert empfindlich auf die Moduseinstellung. Abweichungen vom Optimum, die beim manuellen Härten unvermeidlich sind, gehen entweder mit einem Aufschmelzen der gehärteten Oberfläche oder mit einem Verschwinden der gehärteten Schicht einher. Daher wurden die oben beschriebenen Plasmahärtetechnologien nur im automatischen Modus verwendet, bei dem die Einstellungen problemlos unverändert beibehalten werden können.

Im modernen Zeitalter der Roboter und „unbemannten“ Industrien mag die Entwicklung manueller Technologie fehlgeleitet erscheinen. Manuelle Technologien erweisen sich jedoch aufgrund ihrer Vielseitigkeit als überlebensfähig. Weltweit wird der Großteil des Schweißens (mehr als 80 %) mit Elektroden oder halbautomatischen Maschinen, also manuell, durchgeführt. Analog dazu wurde erwartet, dass mit der Entwicklung der manuellen Methode der Plasmahärtung deren Einsatzvolumen zunehmen würde, und zwar aufgrund von Produkten, die bisher aus dem einen oder anderen Grund nicht gehärtet werden konnten.

Beim manuellen Härten muss der Plasmalichtbogen für eine gleichmäßige Erwärmung sorgen, unabhängig von den natürlichen und unvermeidlichen Schwankungen der Lichtbogenlänge und der Geschwindigkeit seiner Bewegung. Das Bewertungskriterium ist das Ausbleiben eines plötzlichen Aufschmelzens der Oberfläche und ein Verschwinden der ausgehärteten Schicht. Die Forschungsrichtung wurde unter Berücksichtigung der Arbeit gewählt. Es wurde festgestellt, dass eine Kompression des Schweißlichtbogens nicht nur in der Düse möglich ist, sondern auch durch den Gasstrom, der durch einen kontrollierten Spalt zwischen Düse und Elektrode strömt. Als Ergebnis wurde ein Verfahren zur manuellen Plasmahärtung, ein Brenner zu dessen Umsetzung und darauf basierend die Härteanlage UDGZ-200 () [, ,] entwickelt. Die Aushärtung erfolgt mit einem Brenner, dessen geringe Größe die manuelle Handhabung erleichtert und das Erreichen schwer zugänglicher Stellen ermöglicht stärken, was bisher unmöglich war.

Abbildung 1 – Installation UDGZ-200

Beim Härten bewegt der Schweißer den Lichtbogen () mit einer Geschwindigkeit über die Oberfläche, die ein leichtes „Schwitzen“ des Metalls unter dem Lichtbogen gewährleistet. Dieser Zustand ist nicht schwieriger zu kontrollieren als das Schmelzen beim Schweißen, ermöglicht jedoch die Aufrechterhaltung der zum Aushärten erforderlichen Wärme und verhindert gleichzeitig grobe Schäden an der Oberfläche. Der Lichtbogen hinterlässt auf der Oberfläche gehärtete Streifen von 8-12 mm Breite, die der Schweißer mit etwas Überlappung platziert. Sie sind mit „Anlauffarben“ bemalt, also mit einem dünnen Oxidfilm bedeckt, der keinen wesentlichen Einfluss auf die Oberflächenrauheit hat (). Beim Plasmahärten kommt es zu keiner Verformung, sodass gehärtete Teile nicht nachgeschliffen werden müssen.

Abbildung 2 – Plasmabogen beim Härten

Abbildung 3 – Baggerlöffelbolzen mit Plasmahärtung

Die Aushärtung erfolgt durch die Ableitung von Wärme in den Körper des Teils, ohne dass der Heizstelle Wasser zugeführt wird. Daher wird die UDGZ-200-Anlage an Reparaturstandorten, am Ort der Bearbeitung und des Betriebs von Teilen und nicht nur in Wärmebehandlungsbetrieben und Spezialbereichen eingesetzt.

Eine harte (HRC 45-65) Härtungsschicht (0,5-1,5 mm) erhöht die Lebensdauer von Kranschienen und -rädern, Getriebe- und Keilwellenverbindungen, Seilblöcken, Schneid-, Form-, Ziehsteinen und anderen kritischen Teilen erheblich. Das Vorhandensein der UDGZ-200-Anlage gleicht den Mangel an Öfen für Härte-, Aufkohlungs- und Hochfrequenzbehandlungsanlagen aus; macht das Härten umweltfreundlich. Schweißer der 2-3 Kategorien können die Arbeit daran problemlos meistern. Das Härten mit der UDGZ-200-Anlage kann mechanisiert, automatisiert und robotisch erfolgen. Dank der UDGZ-200-Installation wurde das Angebot an gehärteten Produkten erweitert und eine Reihe wichtiger Probleme bei den führenden Unternehmen des Urals gelöst: ChMK OJSC, NTMK OJSC, VSMPO-AVISMA OJSC, ChTPZ OJSC, KGOK OJSC und Andere. Fünf Jahre nach ihrer Entwicklung wurde die UDGZ-200-Anlage zertifiziert und die industrielle Produktion begann gemäß TU 3862-001-47681378-2007. Bis Ende 2012 wurden mehr als 40 Einheiten produziert und an Unternehmen in Russland, der Ukraine und Kasachstan geliefert.

Linkliste

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Safonov E.N., Zhuravlev V.I. Oberflächenhärtung von Eisen-Kohlenstoff-Legierungen durch Lichtbogenhärtung // Schweißproduktion, 1997. – Nr. 10. – S. 30-32.

	Durch die Härtung der Zähne durch Plasmahärten von Stahl mit der UDGZ-200-Anlage wurde das schwerwiegende Problem des Absplitterns während des Betriebs beseitigt. Die Arbeiten wurden bei OJSC Kachkanarsky GOK durchgeführt
	OJSC NTMK (Evraz Holding) bestellte die Plasmahärtung eines Zahnrads aus 35GL-Stahl, das an einem Stahlgießkran mit einer Tragfähigkeit von 220 Tonnen verwendet wird. Dadurch wurde die Härte auf der HB-Skala von 200 auf 500 Einheiten erhöht und dadurch die Lebensdauer um mehr als das Dreifache erhöht.
	Durch die Plasma-Oberflächenhärtung der Zähne und Seilstränge der UDGZ-200-Anlage wurde eine Verdreifachung der Lebensdauer der Seildrucktrommel am EKG-10-Bagger erreicht.
	ChMK OJSC führte eine Plasmahärtung der Stützflächen und Lagerrollen am Zahnkranz der Homogenisierungsmaschine durch. Die Arbeiten wurden ohne Demontage der Einheit direkt auf dem Ladehof des Kunden durchgeführt. Wir haben ein hervorragendes Ergebnis erzielt und die Bearbeitungszeit verdoppelt.
	Wir führen Plasmahärten von Metall verschiedener Getriebeteile mit komplexem Profil durch. Als Beispiel auf dem Foto wurde die Härtung des Innenprofils durchgeführt.
	Das Plasmahärten einer großen Druckschraube erfolgt gemäß der Technologie, indem man sie an einer Drehmaschine befestigt und bei niedriger Geschwindigkeit dreht. Dieser Prozess kann automatisiert werden, indem die erforderliche Rotationsgeschwindigkeit und der Vorschub des Plasmabrenners am Gerät ausgewählt werden.
	Die Härtung der Chevron-Zähne und Keilwellen wird bei der UDGZ-200-Anlage durchgeführt.

Härten von Matrizen

Das Plasmahärten von Formen bietet einen sehr bedeutenden wirtschaftlichen Effekt. Unser Kunde JSC ChTPZ reduzierte den Verbrauch von Formen aus teurem modifiziertem Gusseisen (zum Formen von Rohren mit großem Durchmesser).