Պլազմայի կարծրացման ձեռքով մեթոդ. HF չուգունի պլազմային կարծրացում Կտրող գործիքների պլազմային կարծրացում u10

Պլազմայի մակերևույթի կարծրացումը, որպես հզորության բարձր խտությամբ ջեռուցման աղբյուրներով կարծրացման մեթոդներից մեկը, ներկայումս կիրառվում է ինչպես փոքր, այնպես էլ միայնակ, և լայնածավալ և զանգվածային արտադրության մեջ: Դրա էությունը կայանում է ջերմային փուլի և կառուցվածքային վերափոխումների մեջ, որոնք տեղի են ունենում պլազմային շիթով մի մասի աշխատանքային մակերեսի արագ կենտրոնացված տաքացման և դրա խորքում ջերմության հեռացման ժամանակ:

Տեխնոլոգիական նպատակներով օգտագործվում է ցածր ջերմաստիճանի պլազմա, որը մասամբ իոնացված գազ է և ունի 10 3 ... 10 վ Կ կարգի ջերմաստիճան: Պլազմայի ձևավորման մեխանիզմը, պլազմայի շիթերի հատկությունները և պարամետրերը կախված են. պլազմա ձևավորող միջավայրի տեսակն ու հատկությունները, որոնք կարող են լինել միաբաղադրիչ կամ բազմաբաղադրիչ։ Արգոնը, հելիումը, ազոտը և ջրածինը օգտագործվում են որպես մեկ բաղադրիչ պլազմա ձևավորող միջավայր։ Որպես բազմաբաղադրիչ խառնուրդներ օգտագործվում են հետևյալ խառնուրդները՝ արգոն և ջրածին, արգոն և հելիում, ազոտ և ջրածին, օդ, ջուր, ամոնիակ, ազոտ և թթվածին։

Պլազմա առաջացնող գազը պետք է ունենա բարձր տեսակարար ջերմային հզորություն և ջերմային հաղորդունակություն: Այս առումով, արգոնն ունի ավելի վատ էլեկտրական և ջերմաֆիզիկական բնութագրեր՝ համեմատած այլ պլազմա ձևավորող գազերի հետ, բայց այն լավ պաշտպանում է վոլֆրամի էլեկտրոդը, հեշտությամբ իոնացվում է աղեղի արտանետման ազդեցության տակ և վնասակար ազդեցություն չի ունենում մակերևութային շերտի վրա։ մշակվող մետաղ. Այնուամենայնիվ, արգոնը և այլ իներտ գազերը թանկ են: Բացի այդ, նրանք չեն կարող տարանջատվել աղեղի արտանետման սյունակում: Ակտիվ սառեցուցիչները երկ- և եռատոմային գազեր են, ուստի դրանք օգտագործվում են որպես արգոնի հավելում: Ջրածինը ունի լավագույն ջերմաֆիզիկական բնութագրերը։ Խառնուրդում դրա պարունակությունը սովորաբար չի գերազանցում 15-20% -ը: Խառնուրդում ջրածնի պարունակության հետագա աճը հանգեցնում է աղեղի լարման կտրուկ աճի: .

Նյութերի պլազմային մշակումն ունի մի շարք առավելություններ, որոնք որոշում են դրա լայն կիրառումը նյութերի ջերմային մշակման բոլոր հայտնի մեթոդների իրականացման համար. համապատասխանություն բնության մեջ հայտնի գրեթե ցանկացած նյութի հալման կամ գոլորշիացման համար. պլազմային աղեղի կայունության բարձրացում էլեկտրական աղեղի համեմատ. գազի բարձր արագություն պլազմային շիթով:

Պլազմային աղբյուրները ապահովում են 10 4 ~ 10 5 Վտ / սմ 2 հզորության խտություն, այսինքն. էլեկտրոնի և լազերային ճառագայթից պակաս, բայց դրանց միավորի հզորությունը կարող է հասնել 160 կՎտ կամ ավելի, իսկ արդյունավետ ջեռուցման արդյունավետությունը 0,85 է: Պլազմային սարքավորումները արժեքով և արտադրական բարդությամբ բավականին համեմատելի են էլեկտրական աղեղային սարքավորումների հետ և բնութագրվում են փոքր չափսերով և բարձր մանևրելու հնարավորություններով: Այն լայնորեն օգտագործվում է կտրելու, երեսպատելու, ցողելու, եռակցման և ավելի սահմանափակ՝ կարծրացման համար:

2. Բարձր էներգիայի ազդեցության տակ պողպատների մակերեսային շերտերի կառուցվածքի ձևավորման օրինաչափություններ

Պողպատների մակերևութային բարձր էներգիայի կարծրացման բոլոր մեթոդները նախագծված են կարծրացած շերտեր ձևավորելու համար, որոնք ապահովում են արտաքին ծանրաբեռնվածության ծանր պայմաններին ենթարկված մասերի աշխատանքային մակերեսների մաշվածության դիմադրության բարձր մակարդակ: Չնայած մակերեսային մշակման համար օգտագործվող սարքավորումների հիմնարար տարբերություններին, կարծրացած շերտի ձևավորման մեխանիզմը հիմնականում նույնն է: Այն բաղկացած է մասի տեղական ծավալի արագ տաքացումից մինչև ավստենիտիկ վիճակ և հետագա ջերմության հեռացում հարևան ծավալների վրա, որոնք ժամանակ չեն ունեցել տաքանալու այն ժամանակահատվածում, երբ միացված է ջեռուցման աղբյուրը: Շնորհիվ այն բանի, որ ջեռուցվող շերտի զանգվածը զգալիորեն պակաս է աշխատանքային մասի զանգվածից, մակերեսային շերտի սառեցման արագությունը սովորաբար ավելի բարձր է, քան կրիտիկականը: Հետևաբար, սառեցման փուլում ավստենիտը ենթարկվում է մարտենզիտային փոխակերպման։

Մակերեւութային շերտի մեխանիկական հատկությունների համալիրը, առաջին հերթին կարծրության և ամրության ցուցանիշները, ապահովված են պողպատի տաքացման և հովացման բարձր տեմպերով: Այս հանգամանքը բացատրում է մարտենզիտի բյուրեղների փոքր չափսերը, որոնք հայտնվում են մանր ավստենիտի հատիկներում և գերհագեցած պինդ լուծույթի ինքնահրկիզման ակնհայտ նշանների բացակայությունը։ Նյութը մշակելիս նրա մակերեսային շերտերում զարգանում են ֆիզիկաքիմիական պրոցեսներ, որոնց բնույթը որոշվում է քիմիական կազմով, ջերմաստիճանով, ժամանակով, տաքացման և հետագա հովացման արագությամբ։

Բարձր խտացված էներգիայի հոսքերով տաքացման արդյունքում բարձր ջերմաստիճանի փուլի ձևավորումը, ի տարբերություն դանդաղ տաքացման, երբ պեռլիտ > աուստենիտ փոխակերպումը տեղի է ունենում մոտ իզոթերմային պայմաններում, մատակարարվող էներգիայի ավելցուկի պատճառով, տեղի է ունենում պայմաններում. անընդհատ աճող ջերմաստիճան՝ A c1-ից մինչև A c1 վերջ: Կրիտիկական կետի հերթափոխի գրաֆիկը ներկայացված է Նկար 3-ում: Պետք է նշել, որ բարձր արագությամբ տաքացմամբ ստացված ավստենիտը բնութագրվում է թերությունների ավելացած քանակով: Մեծ թվով արատներ պայմանավորված են b փուլից դրանց ժառանգությամբ, ինչպես նաև լրացուցիչ ձևավորմամբ՝ փոխակերպման պայմաններում բարձր տաքացման արագությամբ ֆազային կարծրացման ուժեղացված ազդեցության պատճառով: Երկաթ-ածխածնային համաձուլվածքի կոնկրետ բաղադրության համար աուստենիտիացման գործընթացի ավարտի աստիճանը որոշվում է տաքացման արագությամբ և ջերմաստիճանով, ջերմային ազդեցության ժամանակով, կամ ավելի ճիշտ՝ տաքացվող մետաղի որոշակի ծավալի ջերմաստիճանում մնալու ժամանակով։ austenite գոյության շրջանակը.

Նկար 3 - Ac1 կրիտիկական կետի տեղաշարժը պողպատի արագ տաքացման ժամանակ:

Քանի որ կենտրոնացված էներգիայի հոսքերով մշակվելիս նյութի տարբեր շերտերը տաքացվում են տարբեր ջերմաստիճանների, ջերմային ազդեցության գոտին պայմանականորեն կարելի է պատկերացնել որպես մի շարք շերտերից, որոնք սահուն կերպով անցնում են միմյանց: HAZ կառուցվածքի դիագրամը ներկայացված է Նկար 4-ում

Առաջին շերտը հալման գոտին է, որն առաջանում է հալած վիճակից կարծրացման ժամանակ։ Հալման գոտին ունի սյունաձև կառուցվածք՝ ջերմատախտակի ուղղությամբ ձգված բյուրեղներով։ Միջին ածխածնային պողպատի հիմնական կառուցվածքային բաղադրիչը մարտենզիտն է: Հարկ է նշել, որ երբ կարծրացող արտադրանքը ավելի խորն է անցնում մակերեսի մեջ, մարտենզիտի բյուրեղների չափերը սահուն փոխվում են: Դա պայմանավորված է նրանով, որ նյութի ջերմաստիճանը արագ ջեռուցվող շերտի տարբեր գոտիներում զգալիորեն տարբերվում է (չնայած այն հանգամանքին, որ այս գոտիներում կառուցվածքը մինչ սառեցումը նույնն էր՝ ավստենիտ):

Նկար 4 - պլազմայի կարծրացման ժամանակ HAZ-ի կառուցվածքի դիագրամ. 1 - հալման գոտի; 2- կարծրացման գոտի; 3 - անցումային գոտի

Այնուամենայնիվ, հիմնական շերտի մարտենզիտը բնութագրվում է իր բաղկացուցիչ տարրերի բարձր ցրվածությամբ: Դա պայմանավորված է նրանով, որ մարտենզիտի բյուրեղի առավելագույն երկարությունը համապատասխանում է ավստենիտի հատիկի չափին։ Եզման կարճ տևողության պատճառով ավստենիտի հատիկն աճելու ժամանակ չունի, հետևաբար դրա մեջ ձևավորված մարտենզիտը մանր ցրված է: Բացի այդ, երբ ավստենիտի ձևավորման գործընթացը տեղափոխվում է բարձր ջերմաստիճանների շրջան, ածխածնի կոնցենտրացիան նվազում է, միջուկի կայունությունը նվազում է, հետևաբար, միջուկացման արագությունը կտրուկ աճում է, ինչը սահմանափակում է հացահատիկի աճը:

Երկրորդ շերտը պինդ փուլից կարծրացման գոտին է, որը ձևավորվում է Tmel › Tzak › TAs1 ջերմաստիճանի միջակայքում: Խորքում շերտը բնութագրվում է կառուցվածքային ուժեղ տարասեռությամբ, քանի որ ամբողջական կարծրացման հետ մեկտեղ առաջանում է թերի կարծրացում։ Շերտի վերին սահմանում, մակերեսին ավելի մոտ, նկատվում են մարտենսիտ և պահպանված ավստենիտ։ Շերտի ստորին սահմանում՝ սկզբնական մետաղին ավելի մոտ, մարտենզիտի հետ միասին նկատվում են սկզբնական կառուցվածքի տարրեր՝ ֆերիտ՝ հիպոէվեկտոիդ պողպատներում և ցեմենտիտ՝ հիպերէուտեկտոիդ պողպատներում։

Երրորդ շերտը անցումային գոտին է, որտեղ մետաղը ջեռուցվում է Ac1 կետից ցածր ջերմաստիճանի, որի հիմնական կառույցները կոփող կառույցներն են:

Աշխատանքի հեղինակների կողմից կատարված մետալոգրաֆիական ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ անցումային գոտու միկրոկառուցվածքը կախված է ամրացվող նյութի սկզբնական վիճակից։ Կախված մշակման եղանակներից, պողպատի դասակարգից և դրա նախնական ջերմային մշակումից՝ անցումային գոտին կարող է ունենալ տարբեր չափեր և կառուցվածք։ Հիպոէվեկտոիդ պողպատներում նախնական ֆերիտ-պերլիտ կառուցվածքով և հիպերէուտեկտոիդ պողպատներում՝ պեռլիտ-ցեմենտիտային կառուցվածքով, մակերեսային կարծրացումից հետո նկատվում են ավելցուկային փուլերի տարածքներ (ֆերիտ և ցեմենտիտ): Այս փուլերի կոնգլոմերատների չափերը մեծանում են կարծրացած գոտուց դեպի սկզբնական կառուցվածք ունեցող գոտի ուղղությամբ:

Ամրապնդված գոտու շերտավոր կառուցվածքը բնորոշ է պլազմայի կարծրացման բոլոր եղանակներին։ Պլազմայի ջեռուցման գոտու երկրաչափական պարամետրերը բնութագրվում են կարծրացած մակերեսային շերտի լայնությամբ և խորությամբ, որոնք շատ մեթոդների համար կախված են կարծրացման ռեժիմի պարամետրերից (պլազմային շիթերի հզորությունը (աղեղ), կարծրացման հեռավորությունը, մշակման արագությունը:

Կոշտացած արտադրանքի կառուցվածքային ամրության բարձր մակարդակ ապահովելու համար անհրաժեշտ է ուշադիր վերահսկել ոչ միայն կարծրացած, այլև անցումային գոտու կառուցվածքը։ Փոխելով մշակման ռեժիմները՝ հնարավոր է հուսալիորեն վերահսկել հիմնական և անցումային գոտիների կառուցվածքային պարամետրերը՝ միաժամանակ ձևավորելով նյութի մեխանիկական հատկությունների բարենպաստ մակարդակ:

Տեխնիկական գիտություններ/ 8. Նյութերի մշակումը մեքենաշինության մեջ

Berger E.E., Larushka N.A.

Խերսոնի ազգային տեխնիկական համալսարան

ՄԵՔԵՆԱՅԻՆ ՄԱՍԵՐԻ ՊԼԱԶՄԱՅԻ ՊԱՐԾԱՑՈՒՄ

Մասերի մակերեսային շերտի կարծրության և մաշվածության դիմադրության բարձրացման հիմնական մեթոդներն են կարբյուրացումը, ազոտավորումը և պլազմայի կարծրացումը։ Պլազմայի կարծրացումն ավելի նախընտրելի է, քանի որ զգալիորեն ավելի քիչ ժամանակ է պահանջում: Դրա էությունը կայանում է ջերմային փուլի և կառուցվածքային վերափոխումների մեջ, որոնք տեղի են ունենում պլազմային շիթով մի մասի աշխատանքային մակերեսի արագ կենտրոնացված տաքացման և դրա խորքում ջերմության հեռացման ժամանակ:

Նկ.1. 1 - հալման գոտի; 2- կարծրացման գոտի; 3 – անցումային գոտի.

Ուսումնասիրությունները կատարվել են հետևյալ կառուցվածքային պողպատներից պատրաստված թիթեղների վրա.

Նմուշ թիվ 1 – կառուցվածքային ածխածնային պողպատ 45 (ձուլում)

Նմուշ No 2 – կառուցվածքային լեգիրված պողպատ 30ХНМА (ձուլում)

Նմուշ No 3 – կառուցվածքային լեգիրված պողպատ 40ХН2МА (դարբնոց)

Նմուշ թիվ 4 – կառուցվածքային լեգիրված պողպատ 40Х (ձուլում)

Նմուշները պատրաստելուց հետո մակերեսային կարծրացում է իրականացվել պլազմային աղեղով: Որպես պլազմային աղեղի էներգիայի աղբյուր օգտագործվել է սերիական եռակցման ուղղիչ VDU-504: Արգոնն օգտագործվել է որպես պլազմա առաջացնող գազ։

Ջերմային մշակված մակերեսային շերտի կառուցվածքը և կարծրությունը ուսումնասիրվել են լայնակի միկրոհատումների վրա՝ օգտագործելով Neophot-2 մանրադիտակը 50-1000x մեծացումներով: Կարծրության չափումները կատարվել են Duramin-2 միկրոկարծրության ստուգիչի միջոցով 4,9x103 H բեռի տակ: Կարծրության չափումները և մշակված նմուշներից պատրաստված լայնակի միկրոհատվածների հիմնական և կարծրացված հատվածների կառուցվածքի ուսումնասիրությունը տվել են հետևյալ արդյունքները.

Նմուշ թիվ 1՝ պողպատ 45

Նմուշը մարվել է առանց մակերեսը հալեցնելու:

Միկրոկառուցվածքի ուսումնասիրությունը ցույց է տվել, որ մակերեսի մոտ ամրացված շերտը բաղկացած է սորբիտոլից և պեռլիտի հատիկներից (մինչև 0,84 մմ): Անցումային շերտում (0,84-1,04 մմ), բացի սորբիտոլից ու պեռլիտից, առաջանում են ֆերիտային երակներ։ Հիմնական մետաղի կառուցվածքը մարգարիտ և ֆերիտային ցանց է:

Նմուշ թիվ 2՝ պողպատ 30ХНМА

Նմուշը մարվել է առանց անզեն աչքով տեսանելի մակերեսի հալման:

Ջերմակայուն գոտու վերին շերտի միկրոկառուցվածքը մարտենզիտի շերտն է՝ 6 հատիկի միավորով (հատվածը՝ մինչև 0,2 մմ)։ Դրան հաջորդում է մարտենզիտի շերտը՝ 5 և 6 հատիկի միավորով, ֆերիտային երակներով (հատված 0,2-0,58 մմ): Հաջորդ շերտը մարտենզիտն է՝ 3 և 4 հատիկի միավորով՝ ֆերիտային երակներով (հատված 0,58-1,28 մմ)։

Նկար 2 – Թիվ 1 նմուշի ամրացված շերտի խորության երկայնքով կարծրության փոփոխություն

Անցումային գոտում նկատվում են մարտենզիտի և սորբիտոլի հատիկներ (տարածքը 1,28-1,51 մմ), հիմնական մետաղի գոտում՝ պեռլիտի և սորբիտոլի հատիկներ։

Նմուշ թիվ 2:Դարձավբ30ХН2МА

Նմուշը մարվել է մակերեսի թեթև միատեսակ հալեցմամբ:Թիվ 3 նմուշի կարծրության չափման արդյունքները ներկայացված են Աղյուսակ 1-ում:

Աղյուսակ 1

Թիվ 3 նմուշի ջերմային ամրացված շերտի խորության երկայնքով կարծրության փոփոխություն

Խորություն, L, մմ			0,35	0,64	0,89	1,14	1,47	1,77	2,08	2,35	2,79
Կարծրություն, HV

Միկրոկառուցվածքային անալիզը ցույց է տվել խորը ամրացված շերտի առկայություն (մինչև 2,4 մմ), որի կառուցվածքը մարտենսիտ է՝ տարբեր հատիկավոր միավորներով։

Վերին շերտում (մինչև 0,9 մմ) այն 7, 8 մարտենսիտ է; այնուհետև մարտենզիտի բյուրեղների շերտ՝ 6 հատիկի միավորով (տարածքը 0,9 - 1,5 մմ): Հաջորդը մարտենզիտի շերտն է՝ 4 և 5 բալանոց հատիկներով, որն անցումային գոտում (մինչև 2,5 մմ) փոխարինվում է պեռլիտով և սորբիտոլով։

Նկար 3 – Թիվ 2 նմուշի ամրացված շերտի խորության երկայնքով կարծրության փոփոխություն:

Նմուշ թիվ 4՝ պողպատ 40 X

Նմուշը մարվել է առանց մակերեսը հալեցնելու: Թիվ 4 նմուշի կարծրության չափման արդյունքները ներկայացված են Աղյուսակ 2-ում։

աղյուսակ 2

Թիվ 4 նմուշի ջերմային ամրացված շերտի խորությամբ կարծրության փոփոխություն

Խորություն, մմ		0,04	0,11	0,17	0,29	0,43	0,58
Կարծրություն, HV

Միկրոկառուցվածքային վերլուծությունը ցույց է տվել, որ ՀԱԶ-ի վերին շերտը (մինչև 0,11 մմ) բաղկացած է մարտենսիտ 5b-ից: Այնուհետև այն վերածվում է մարտենսիտ 5b-ից և սորբիտոլից բաղկացած կառուցվածքի (հատված 0.11 - 0.17 մմ): Այնուհետև նկատվում է մարտենզիտի, սորբիտի և պեռլիտի շերտ (0,17-0,29 մմ խորության վրա), որը վերածվում է սորբիտոլի և պեռլիտի հատիկների կառուցվածքի։Հիմնական մետաղի գոտում դիտվում են շերտավոր պեռլիտ և ֆերիտային ցանց։

եզրակացություններ

Գոյություն ունեցող նմուշների մակերեսային մշակումից հետո հաստատվեց այն ենթադրությունը, որ միջին ածխածնային պողպատները լավ են հարմարվում պլազմային աղեղի կարծրացման համար: Մոտավորապես որոշվել է, որ նմուշների մակերեսային շերտի կարծրությունը սկզբնական արժեքների համեմատ ավելանում է երկու կամ ավելի անգամ։

Ցույց է տրվել նաև, որ մշակման ռեժիմները փոխելով՝ հնարավոր է վերահսկել հիմնական և անցումային գոտիների կառուցվածքային պարամետրերը՝ այդպիսով ստանալով ամրացված շերտի պահանջվող կարծրությունը և խորությունը։

30ХНМА պողպատից պատրաստված նմուշների վրա մշտական մշակման արագությամբ հոսանքի ուժի աճով կարծրության աճ է տեղի ունեցել կարծրացած շերտի ողջ խորության վրա: Նաև կարծրության առումով լավ արդյունք է ցույց տվել 40ХНМА պողպատից պատրաստված նմուշը, որը մշակվել է ընթացիկ բարձրացված արժեքներով։

30ХН2МА պողպատից պատրաստված թիվ 6 նմուշը, որը նույնպես մշակվել է հոսանքի բարձրացված արժեքներով, ուշադրություն է գրավել բոլոր նմուշների մեջ կարծրացած շերտի ամենաբարձր կարծրությամբ և խորությամբ։ Դա կարելի է բացատրել նրանով, որ այս պողպատը պարունակում է նիկելի բարձր պարունակություն, որն իր հերթին պատկանում է ավստենիտ առաջացնող համաձուլվածքային տարրերի խմբին, այսինքն. ընդլայնում է ավստենիտի գոյության շրջանակը. Այսպիսով, աուստենիտացման պրոցեսը բավականին ամբողջությամբ ընթանում է նույնիսկ նմուշի մակերևույթից մոտ երկու միլիմետր խորության վրա, ինչը նշանակում է, որ այնտեղ հնարավոր է դառնում մարտենզիտի ձևավորումը։

Ցածր հոսանքի արժեքները, ըստ ակնկալիքների, թույլ չտվեցին ձեռք բերել կարծրության զգալի աճ ջերմային ազդեցության գոտում (նմուշներ՝ պատրաստված պողպատից 45, 40ХН2МА):

Փորձը ցույց է տվել նաև, որ մարման արագության (արտադրողականության) բարձրացման հետ կարծրացած շերտի առավելագույն խորությունը նվազում է։ Դա պայմանավորված է այն հանգամանքով, որ կարծրացած մասի մարմնում ջերմության տարածման ժամանակը կրճատվում է, ինչի արդյունքում խորը շերտերը ժամանակ չունեն տաքանալու և ենթարկվելու ավստինիտացման, որն անհրաժեշտ է հետագա մարտենզիտիկ վերափոխման համար:

Պլազմայի կարծրացման էությունը մետաղի մակերեսային շերտի պլազմային հոսքով բարձր արագ տաքացումն է և դրա արագ սառեցումը` դետալ նյութի խորը շերտերին ջերմության փոխանցման արդյունքում:

Պլազմայի կարծրացման նպատակը մինչև մի քանի միլիմետր հաստությամբ կոշտացած մակերևութային շերտով մասերի և գործիքների արտադրությունն է՝ նյութի ընդհանուր քիմիական բաղադրությունը պահպանելով անփոփոխ և պահպանելով սկզբնական մետաղի բնօրինակ հատկությունները ներքին շերտերում:

Պլազմայի կարծրացման ենթարկվող նյութերն են գործիքների պողպատները, չուգունները, կոշտ համաձուլվածքները, ցեմենտավորված և նիտրոկարբյուրացված պողպատները, գունավոր համաձուլվածքները և այլ նյութեր:

Պլազմայի կարծրացման ազդեցությունը որոշվում է մասի գործառնական հատկությունների բարձրացմամբ, մակերեսային շերտի ֆիզիկական և մեխանիկական բնութագրերի փոփոխությամբ, բարձր կարծրությամբ մետաղի հատուկ կառուցվածքի և ֆազային կազմի ձևավորման պատճառով: և դիսպերսիա, ինչպես նաև մակերեսի վրա սեղմող մնացորդային լարումների ձևավորում։

Ցածր ածխածնային պողպատների պլազմային կարծրացումը, որոնք սովորաբար չեն ենթարկվում ծավալային կարծրացման, հնարավորություն է տալիս ստանալ 32...38 HRC կարծրությամբ ցածր ածխածնային փաթեթային մարտենսիտ։ Երբ մշակվում են այնպիսի ռեժիմներով, որոնք ապահովում են ջեռուցում Ac1...Ac3 տարածաշրջանում, 10...30% ընդհանուր մակերեսով պեռլիտի հատիկների փոխարեն առանձին հատվածներ ունեն բարձր ածխածնային պողպատից՝ մարտենզիտի և պահպանված ավստենիտի կառուցվածք: կարծրություն 750...820 HV: Այս համակցված կառուցվածքը (ֆերիտ, պեռլիտ, մարտենսիտ և չպահպանված ավստենիտ) միավորում է բարձր մաշվածության դիմադրությունը և ճկունությունը, ինչը թույլ է տալիս ընդլայնել ցածր ածխածնային պողպատների կիրառման շրջանակը: Միջին ածխածնային ձուլածո և կառուցվածքային պողպատների պլազմային կարծրացումն ապահովում է մարտենզիտա-աուստենիտիկ կառուցվածք և կարծրություն կարծրացման գոտում, որը 2...4 HRC միավորով ավելի է` համեմատած ծավալային կարծրացման և բարձր հաճախականության կարծրացման հետ: Պլազմայի կարծրացումից հետո մակերևութային շերտում ամրացվում է մինչև 50% պահպանված ավստենիտը, ինչը հնարավորություն է տալիս շահագործման ընթացքում իրականացնել լարվածությունից առաջացած մարտենզիտային վերափոխման էներգիան կլանող գործընթացը: Մասերի մաշվածության դիմադրությունը, հատկապես շփման-ազդեցության փոխազդեցության և հղկող մաշվածության ժամանակ, այս դեպքում շատ անգամ ավելանում է: Բարձր արդյունավետությամբ կարծրացվում են U8, U10 տիպերի ածխածնային գործիքների պողպատները, 5ХВ2С, 9ХС, Х12 տիպերի սառը դեֆորմացնող գործիքների պողպատները, 5ХНМ, 60ХН տիպի տաք դեֆորմացնող գործիքների պողպատները և այլն։ Մակերեւութային աշխատանքային շերտում ձևավորվում է մինչև 65 կարծրություն HRC-ն ավելացրել է ամրությունը և մաշվածության դիմադրությունը: Գործիքների պողպատների կարծրացման գոտում կառուցվածքային բաղադրիչների հարաբերակցության կարգավորումն իրականացվում է մարտենզիտային վերափոխման շրջանում ավստենիտի ջերմային կայունացմամբ, նախնական ջերմային մշակման և պլազմայի կարծրացման ռեժիմների ընտրությամբ: Չուգունի պլազմայի կարծրացման ժամանակ (փաթիլային գրաֆիտի տեսակներով SCh 15-32, SPKHN-45, SPKHN-49; գնդաձև գրաֆիտով - SShKhNM-42, SShKhN-49 և այլն) բարձր կարծրություն ունեցող կառուցվածք (մինչև 60 HRC) ձևավորվում է մակերեսային շերտում և մաշվածության դիմադրություն: Լեդեբուրիտը ձևավորվում է միկրոհալման գոտում, գրաֆիտի ներդիրների շուրջ նկատվում է բարձր ածխածնային ավստենիտ, որի մեջ սառչելիս առաջանում են մարտենզիտի տարածքներ։ Պերլիտիկ չուգունների պլազմայի կարծրացման գոտում ձևավորվում է մարտենզիտա-աուստենիտիկ կառուցվածք, իսկ ֆերիտիկ չուգունների համար՝ սորբիտ-տրոստիտային կառուցվածք։ Պլազմայով կարծրացած չուգուն գլանափաթեթների կարևոր առավելություններն են բարձր կարծրությունը և, միևնույն ժամանակ, ջերմային ճաքերի առաջացման դիմադրությունը ավստենիտիկ բաղադրիչի առկայության պատճառով, ինչը մեծացնում է դրանց մաշվածության դիմադրությունը 40-ով: ..60%. Պնդացման տեխնոլոգիական գործընթացը ներառում է մեխանիկական մշակում (անհրաժեշտության դեպքում) կամ կարծրացման ենթակա մակերեսի մաքրում և պլազմային ջերմային մշակում, որը, որպես կանոն, հարդարման աշխատանք է։ Պլազմայի կարծրացման կարևոր առանձնահատկությունն այն արդյունավետ օգտագործման հնարավորությունն է այն մասերի մակերեսի լրացուցիչ կարծրացման համար, որոնք ենթարկվել են սովորական ծավալային ջերմային մշակմանը: Պլազմայի կարծրացման գործընթացների համատարած ներմուծումն արտադրություն անհնար է առանց հետազոտության և արտադրական փորձի արդյունքների ընդհանրացման, ջերմային մշակմամբ փոփոխված մակերևութային շերտի ֆազային կազմի ձևավորման ձևերի գիտական հիմնավորման, կառուցվածքի և հատկությունների, ապահովելով անհրաժեշտի երաշխավորված ստացումը։ մասերի կատարողական բնութագրերը՝ կախված մշակման ռեժիմի տեխնոլոգիական պարամետրերից։ Երկաթի-ածխածնային համաձուլվածքների պլազմայի ջերմային կարծրացման էությունը մի մասի մակերեսի տեղական տարածքի ջեռուցումն է փուլային անցումների կրիտիկական ջերմաստիճանից բարձր (Ac1, Ac3, Acm) և հետագա սառեցումը բարձր արագությամբ, երաշխավորելով ձևավորումը: կարծրացնող կառույցներ. Ինչպես սովորական ջերմային մշակման դեպքում, պլազմայի կարծրացման արդյունքում ստացված կառուցվածքային վիճակի առանձնահատկությունները որոշվում են տաքացման ընթացքում ավստենիտի համասեռացման աստիճանով, դրա տևողությամբ, ինչպես նաև համաձուլվածքի սկզբնական կազմով և կառուցվածքով: Մակերևույթի ջեռուցումից հետո ջերմային ազդեցության գոտում ձևավորված վերջնական կառուցվածքային վիճակն ու հատկությունները կախված են ավստենիտի նվազագույն կայունության ջերմաստիճանի տիրույթում հովացման արագությունից, նրա հատիկի բաղադրությունից և չափից և մի շարք այլ գործոններից, որոնք որոշվում են պարամետրերով: ջերմային ցիկլի HAZ-ում: Պլազմայի կարծրացման ժամանակ էներգիայի կենտրոնացված հոսք առաջացնելու համար օգտագործվում են հատուկ սարքեր՝ պլազմատոններ։ Արգոնի պաշտպանիչ մթնոլորտում չսպառվող էլեկտրոդով ջահից առաջացած սովորական ազատ այրվող աղեղի համեմատ, համեմատելի էլեկտրական հզորությամբ պլազմային աղեղն ունի բարձրացված (15,000...20,000 Կ) ջերմաստիճան և ավելի կենտրոնացված ջերմային հոսք: . Դա ձեռք է բերվում աղեղի հաղորդիչ խաչմերուկը նվազեցնելու միջոցով, որը սեղմված է վարդակային ալիքում պլազմա ձևավորող գազի հոսքով, որի մոլեկուլները, իրենց հերթին, իոնացվում են աղեղի արտանետման սյունակում, դրանով իսկ ավելացնելով մասնաբաժինը: իոնային հոսանք. Պլազմատրոնների մեծամասնությունը գործում է ուղիղ բևեռականության ուղղակի հոսանքի վրա (էլեկտրոդում բացասական ներուժ), քանի որ աղեղի անոդի տեղում ջերմության առաջացումը ավելի բարձր է, քան կաթոդի տեղում: Այս պոտենցիալ բաշխումը մեծացնում է մասի ջեռուցման ջերմային արդյունավետությունը և նվազեցնում է էլեկտրոդի ջերմային բեռը: Պլազմային ջահերում, որոնք առաջացնում են սեղմված ուղիղ աղեղ, որը այրվում է էլեկտրոդի և մասի մակերեսի միջև, ջերմության փոխանցումը դեպի մաս իրականացվում է ջերմային հաղորդունակության, կոնվեկցիայի, ճառագայթման և էլեկտրական դաշտում պահվող լիցքավորված մասնիկների կինետիկ էներգիայի շնորհիվ:

Իոնների իմպլանտացիան (իոնային իմպլանտացիա, իոնային դոպինգ) կեղտոտ ատոմների ներմուծումն է պինդ նյութ՝ դրա մակերեսը ռմբակոծելով արագացված իոններով։ Երբ թիրախի իոնային ռմբակոծում է տեղի ունենում, իոնները թափանցում են թիրախի խորքը: Իոնների ներմուծումը նշանակալի է դառնում E>1 keV իոնային էներգիաների դեպքում:

Ֆորմալ կերպով, իոնային իմպլանտացիան պետք է անվանել պինդ մարմնի մակերեսի ճառագայթում ատոմներով կամ ատոմային իոններով՝ ատոմի առնվազն 5-10 կապող էներգիայի էներգիայով ճառագայթված թիրախի վանդակում (այնուհետև իոնը կամ ատոմը կշրջեն. առնվազն 2-3 միջատոմային հեռավորություններ կանգ առնելուց առաջ, այսինքն՝ այն կտեղադրվի, «տեղադրվի» թիրախային ծավալի մեջ): Այնուամենայնիվ, ավանդաբար, մենք օգտագործում ենք «իոնային իմպլանտացիա» տերմինը, որպեսզի նկատի ունենանք էներգիայի ավելի նեղ միջակայքին՝ 5-10 կՎ-ից մինչև 50-100 կՎ: Կրկնվող բախումների արդյունքում շարժվող մասնիկները աստիճանաբար կորցնում են էներգիան, ցրվում են և, ի վերջո, կամ հետ են արտացոլվում կամ կանգ են առնում՝ բաշխվելով ամբողջ խորության վրա։ Էներգիայի կորուստները պայմանավորված են ինչպես թիրախային էլեկտրոնների հետ փոխազդեցությամբ (ոչ առաձգական բախումներ), այնպես էլ զուգակցված միջուկային (առաձգական) բախումներով, որոնց ժամանակ էներգիան փոխանցվում է թիրախային ատոմներին որպես ամբողջություն, և մասնիկների շարժման ուղղությունը կտրուկ փոխվում է: Բարձր էներգիաների և փոքր ազդեցության պարամետրերի դեպքում բախվող մասնիկների միջուկները մոտենում են էլեկտրոնային ուղեծրերի շառավղից փոքր հեռավորությունների վրա, և դրանց փոխազդեցությունը նկարագրվում է Կուլոնյան պոտենցիալով։ Ցածր էներգիաների դեպքում միջուկների պաշտպանությունը էլեկտրոնների միջոցով կարևոր է: Սովորաբար, շարժվող իոնի փոխազդեցությունը էլեկտրոնների հետ (ազատ և ատոմների արտաքին թաղանթների վրա) և իոնի միջուկների և թիրախ ատոմի փոխազդեցությունը դիտարկվում են առանձին՝ հաշվի առնելով կորստի մեխանիզմները հավելյալ, իսկ միջավայրը՝ միատարր և իզոտրոպ (Lindhard-Scharff-IIIott տեսություն, LSH): Տեսությունը կանխատեսում է, որ առաձգական բախումների գոտում իոնների էներգիայի ավելացման դեպքում էներգիայի հատուկ կորուստներն անցնում են առավելագույնի միջով և հետո նվազում: Ոչ առաձգական բախումների ժամանակ առանձնահատուկ կորուստները մեծանում են էներգիայի ավելացման հետ՝ համաձայն արմատական օրենքի: Էներգիայի շատ բարձր արագության դեպքում իոնը թիրախում շարժվում է որպես մերկ միջուկ, և դրա հետագա աճով նվազում է էներգիայի տեսակարար կորուստը։ Իոնների հետագիծը բարդ կոտրված գիծ է, որը բաղկացած է մեծ անկյուններում ցրման տարրական գործողությունների միջև ուղու հատվածներից: Կայունացված իոնների բաշխման ֆունկցիան նմուշի խորության վրա ունի առավելագույնը (մակերևույթից առավելագույն կետի հեռավորությունը որոշվում է տվյալ էներգիայի իոնների միջին ճանապարհով):

Իոնների իմպլանտացիայի գործընթացի կարեւոր բնութագրիչներն են այսպես կոչված. իոնային Rpr-ի պրոյեկտիվ ուղի - հետագծի ուղու նախագծում դեպի բնօրինակի ուղղությունը: մասնիկների շարժումը, ինչպես նաև իմպլանտացված ատոմների բաշխումը Rpr-ի երկայնքով, այսինքն՝ x խորության վրա (երբ ռմբակոծվում են թիրախային մակերեսին նորմալ): Ամորֆ թիրախի մեջ ներդրված մասնիկների x բաշխումը բնութագրվում է ավ. run Ravg, վազքների միջին քառակուսի տարածում?R և Sk պարամետր, որը որոշում է Pearson-ի բաշխման անհամաչափությունը: Այս արժեքները կախված են M1 M2 և e0-ից: Sk = 0-ում Պիրսոնի բաշխումը դառնում է Գաուսիական: Միայնակ բյուրեղների մեջ իոնների իմպլանտացիայի ժամանակ ներկառուցված մասնիկների խորության բաշխումը կարող է փոխվել լիցքավորված մասնիկների ալիքավորմամբ: Իոնների իմպլանտացիայի ժամանակ փոխելով իոնների էներգիան՝ հնարավոր է ստանալ ներմուծված կեղտի բաշխում ցանկալի ձևի խորության երկայնքով։ Կեղտոտության ատոմների N ընդհանուր թիվը, որոնք կարող են ներարկվել պինդ թիրախի մեջ մակերեսի միավորի միջով, սահմանափակվում է ցողման միջոցով, եթե ցողման գործակիցը S (մեկ իոնով տապալված թիրախային ատոմների թիվը) ավելի մեծ է, քան ներկառուցված մասնիկների բաժինը b: = 1-k (k-ն արտացոլման գործակիցն է): Անտեսելով դիֆուզիոն

որտեղ nS=bn0/S-ը կայուն վիճակում գտնվող մակերևույթի անմաքրության կոնցենտրացիան է: Եթե S >6, իմպլանտացված ատոմների կոնցենտրացիան միապաղաղ կբարձրանա իոնային դոզան ավելացնելով: Իոնների իմպլանտացիան առավել լայնորեն կիրառվում է դոպինգ կիսահաղորդիչների համար՝ p-n հանգույցներ, հետերեջանցումներ և ցածր դիմադրության կոնտակտներ ստեղծելու համար: Իոնների իմպլանտացիան թույլ է տալիս ներմուծել կեղտեր ցածր ջերմաստիճաններում, ներառյալ ցածր դիֆուզիոն գործակից ունեցող կեղտերը և ստեղծել գերհագեցած պինդ լուծույթներ: Իոնների իմպլանտացիան ապահովում է ներմուծված կեղտի ճշգրիտ չափաբաժինը, բարձր մաքրությունը (իոնային ճառագայթի բաժանումը զանգվածով), տեղայնությունը և գործընթացը վերահսկելու հնարավորություն՝ օգտագործելով էլեկտրական և մագնիսական դաշտերը: Իոնների իմպլանտացիայի ժամանակ առաջացած ճառագայթային թերությունները վերացնելու և ներկառուցված ատոմները սովորական դիրքեր տեղափոխելու համար օգտագործվում է բարձր ջերմաստիճանի ջեռուցում։ Մետաղների մեջ իոնների իմպլանտացիան օգտագործվում է դրանց կարծրությունը, մաշվածության դիմադրությունը, կոռոզիոն դիմադրությունը բարձրացնելու, կատալիզատորներ ստեղծելու, շփման գործակիցը փոխելու համար և այլն: հնարավոր է. Իոնային ռմբակոծումը հնարավորություն է տալիս կեղտ ներմուծել ոչ միայն ճառագայթից, այլև թիրախի մակերեսին նախկինում նստած թաղանթից (հետադարձ ատոմների իմպլանտացիա և իոնների խառնում): Իոններով ռմբակոծումը կարող է ուղեկցվել իմպլանտացված նյութի ավելացմամբ։ Իոնային նստվածքով ստացված թաղանթները ունեն բարձր խտություն և լավ կպչունություն ենթաշերտին:

Իոնների իմպլանտացիայի առավելությունները.

1. Պարբերական աղյուսակի ցանկացած կեղտ, ցանկացած տարր ներմուծելու (պատվաստելու) ունակություն:
2. Ցանկացած նյութի համաձուլման հնարավորություն։
3. Ցանկացած կոնցենտրացիայի մեջ աղտոտվածություն ներդնելու ունակություն՝ անկախ դրա լուծույթից նյութի մեջ:
4. Սուբստրատի ցանկացած ջերմաստիճանում աղտոտվածություն ներմուծելու ունակություն՝ սկսած հելիումի ջերմաստիճանից մինչև հալման ջերմաստիճանը ներառյալ:
5. Տեխնիկական մաքրության լեգիրող նյութերի և նույնիսկ դրանց քիմիական միացությունների (նաև ցանկացած մաքրության) հետ աշխատելու ունակություն.
6. Դոպինգ իոնային ճառագայթի իզոտոպային մաքրությունը (այսինքն՝ ոչ միայն տվյալ տարրով, այլև բացառապես տվյալ տարրի իզոտոպով դոփելու ունակություն):
7. Տեղական համաձուլվածքի հեշտություն (առնվազն հիմնական մեխանիկական դիմակավորման օգտագործումը):
8. Խառնուրդի շերտի փոքր հաստությունը (միկրոնից պակաս):
9. Շերտի խորության երկայնքով աղտոտվածության կոնցենտրացիայի մեծ գրադիենտներ, որոնք անհասանելի են ավանդական մեթոդների կիրառմամբ՝ սահմանի անխուսափելի դիֆուզիոն լղոզմամբ:
10. Տեխնոլոգիական գործընթացի վերահսկման հեշտությունը և ամբողջական ավտոմատացումը:
11. Համատեղելի է հարթ միկրոէլեկտրոնիկայի տեխնոլոգիայի հետ:

Սահմանափակումներ, որոնք սահմանափակում են իոնների իմպլանտացիայի հնարավորությունները.

1. Ցանկացած աղտոտվածություն ներմուծելու ունակությունը երբեմն սահմանափակվում է իոնային աղբյուրի աշխատանքային նյութի հատկություններով. ա) չափազանց բարձր աշխատանքային ջերմաստիճան, բ) քիմիական կամ ջերմաստիճանի անկայունություն, գ) չափազանց թունավորություն, դ) կոռոզիոն:
2. Իրականում ցանկացած նյութ դոպինգի կարողություն նշանակում է միայն նպատակային ծավալի մեջ դոպանտի ատոմներ ներմուծելու, ներմուծելու կարողություն: Եթե «դոպինգ» հասկացությունը նշանակում է նաև շատ կոնկրետ դիրք թիրախի բյուրեղային ցանցում, ապա այստեղ իոնների իմպլանտացիայի հնարավորությունները շատ դեպքերում շատ ավելի մեծ չեն, քան, օրինակ, դիֆուզիան։ Մեկ այլ սահմանափակում է թիրախային նյութի ճառագայթման դիմադրությունը: Ճառագայթման պայմաններն այնպիսին են, որ բարդ նյութերի քայքայումը գրեթե միշտ տեղի է ունենում իմպլանտացիայի ժամանակ (քիմիական միացության ցանկացած բաղադրիչի գոլորշիացման կամ ցրման պատճառով):
3. Ցանկացած կոնցենտրացիայի մեջ աղտոտվածություն ներմուծելու ունակությունը վերևում սահմանափակված է շերտի ցրման գործակցով: Բացի այդ, արատների զտման ժամանակ լուծելիության սահմանից բարձր ներմուծված կեղտը, որպես կանոն, արտազատվում է մեկ այլ փուլի նստվածքների տեսքով։
4. Ցածր դոպինգ ջերմաստիճանը բնորոշ է միայն այն համակարգերին, որտեղ բյուրեղային ցանցի վիճակը կարևոր չէ: Եթե վնասված վանդակը պետք է վերականգնվի իմպլանտացիայից հետո, ապա ջերմաստիճանի աճը համեմատած, օրինակ, դիֆուզիոն դոպինգի հետ, զգալիորեն ավելի համեստ է դառնում:
5. Լեգիրվող նյութերի տեխնիկական մաքրության առավելությունը երբեմն ստվերվում է նյութը չորացնելու կամ դրանից հեշտությամբ իոնացնող օտար կեղտերը վերացնելու անհրաժեշտությամբ։
6. Իոնային ճառագայթի իզոտոպային մաքրությունը բնավ չի նշանակում դոպինգի իզոտոպային մաքրություն։ Իմպլանտացիայի ագրեգատի մասերը արագ իոններով ցողելը և այս ցրված նյութի անվերահսկելի վարումը լեգիրված շերտի մեջ կարող է զգալիորեն վնասել շերտի հատկությունները, ուստի անհրաժեշտ են հնարքներ՝ կանխելու օտար նյութերը համաձուլված մակերեսի վրա:
7. Իմպլանտացիայի ժամանակ տեղային դոպինգն ապահովվում է մեխանիկական դիմակավորմամբ կամ կիրառվող տրաֆարետային դիմակներով։ Այստեղ դժվարությունը կապված է դիմակի նյութը դոպինգային շերտի մեջ քշելու հետ։
8. Ալյումինե շերտի փոքր հաստությունը լավ է միկրոէլեկտրոնիկայի մեջ, բայց ոչ մի դեպքում առավելություն չէ մետաղագործական կիրառություններում:
9. Խորության վրա աղտոտվածության կոնցենտրացիայի մեծ գրադիենտներ: Հաշվարկված գրադիենտները (հիմնված իոնային ուղիների բաշխման վրա) իրականում երբեք չեն ստացվում պրոֆիլի մշուշման պատճառով, որն առաջանում է աղտոտման դիֆուզիայի ճառագայթային խթանման հետևանքով:
10. Գործընթացի վերահսկման և ավտոմատացման հեշտությունը օգտագործվում է շատ տեղակայանքներում, սակայն իդեալականը՝ լիովին ավտոմատացված արտադրական գիծը, դեռ հեռու է:

Կարևոր է նաև հիշել, որ իոնային իմպլանտացիան ներկայումս ամենաթանկերից է: Իոնների իմպլանտացիան զանգվածային տարանջատմամբ մակերևութային շերտերի ուսումնասիրման և փոփոխման մեթոդ է, որն իր հնարավորություններով եզակի է: Եզակի է և՛ համաձուլվածքի կեղտերի, և՛ մշակված նյութերի, և՛ լեգիրված շերտում կեղտաջրերի կոնցենտրացիաների տիրույթում: Այնուամենայնիվ, այս եզակիությունը լավ է միայն հետազոտության և որոնման նպատակների համար: Հենց հայտնաբերված կեղտերի, կոնցենտրացիաների և հաստությունների գործնական օգտագործման հեռանկարները հայտնաբերվեն դոպինգային շերտի, անմիջապես անհրաժեշտ է փնտրել, փորձարկել և մշակել այլընտրանքային տեխնոլոգիաներ, որոնք ապահովում են նույն կամ նմանատիպ արդյունքները:

ԵՌԱԿՑՈՒՄ. ՎԵՐԱՆՈՐՈԳՈՒՄ. ՏՐԻԲՈՏԵԽԱՆԻԿԱ. հաշվետվությունների ամփոփագրեր / Պատասխանատու. խմբ. ; Ռուսաստանի Դաշնության կրթության և գիտության նախարարություն; Բարձրագույն մասնագիտական կրթության դաշնային պետական ինքնավար ուսումնական հաստատություն «Ուրալի դաշնային համալսարանի անվ. Ռուսաստանի առաջին նախագահ Բ.Ն. Ելցին», Նիժնի Թագիլ. տեխ. ինստիտուտ (ֆիլ.). – Նիժնի Թագիլ: NTI (մասնաճյուղ) UrFU, 2013. – 76 p.

Պլազմայի կարծրացման մասին տեղեկությունը հայտնվել է 20-րդ դարի 80-ական թվականներին [,]։ Արդյունաբերության մեջ պլազմային տարբեր սարքերի առկայությունը (կտրման, եռակցման, ցողման համար) դրդեց նորարարներին հարմարեցնել դրանք մակերեսային կարծրացման համար: Հանքարդյունաբերական սարքավորումների և ավտոմոբիլային լիսեռների մասերի մակերեսային կարծրացման համար օգտագործվել է միկրոպլազմայի եռակցման տեղադրում: Գլանափաթեթները կարծրացնելու համար օգտագործվել է հզոր անուղղակի աղեղով ցողիչ տեղադրում:

Մակերեւութային կարծրացման համար եռակցման մեքենաների հարմարեցման վրա մեծ աշխատանք է տարվել Ուրալի պոլիտեխնիկական ինստիտուտի Նիժնի Տագիլի մասնաճյուղում, այժմ՝ Ուրալի դաշնային համալսարան: Պլազմային ջահի արդիականացումը հնարավորություն է տվել օգտագործել UPS-501 պլազմային եռակցման տեղադրումը ուղիղ աղեղով մակերեսային կարծրացման համար: Արտադրության ներմուծումը կատարվել է Նիժնի Տագիլի մետալուրգիական գործարանում (NTMK) 1985 թվականին: Հաջողությունը ուշագրավ էր, պլազմայի կարծրացումով ռելսերի ուղղիչ մեքենաների անվադողերի ամրությունը աճել է 2-4 անգամ [,]: Այնուհետև բարելավումներով մշակված տեխնոլոգիան սկսեց կիրառվել տաք պտտվող գլանափաթեթների թելերի (տրամաչափերի) մակերեսային կարծրացման համար: Նույն կերպ, UPR-404 պլազմայի կտրման տեղադրումը հարմարեցվել է պլազմայի կարծրացման համար: Այն օգտագործվում է կարծրացած ռելսեր տեղափոխող գլանափաթեթների նստած գլանները կարծրացնելու համար: Դրա շնորհիվ գլանափաթեթների ծառայության ժամկետը ավելացել է ավելի քան երեք անգամ: Ճեղքերը վերացնելու համար սահմանվել է կարծրացած և նստեցված շերտերի հաստությունների օպտիմալ հարաբերակցությունը, իսկ կարծրացման խորությունը մեծացնելու համար սահմանվել է աղեղային սկանավորման մեթոդ [,]:

Ի տարբերություն պլազմային մեքենաների, ավելի տարածված են արգոնում վոլֆրամի (W) չսպառվող էլեկտրոդով եռակցման սարքավորումները: Հետեւաբար, այն հարմարեցված էր մակերեսային կարծրացմանը: Կարծրացած շերտերի լայնությունը մեծացնելու համար աղեղի վրա կիրառվեց մագնիսական դաշտ, որը նրան տվեց օդափոխիչի ձև և հավասարաչափ բաշխեց ջերմային էներգիան մինչև 15 մմ լայնության վրա [,]: Պլազմային կայանքները անուղղակի աղեղով, հարմարեցված կարծրացման համար, օգտագործվել են գլանափաթեթների, երկաթուղային անիվների և գլանափաթեթների կարծրացման համար [,]:

Չնայած վերը նշված հաջողություններին, պլազմայի կարծրացումը 90-ական թթ. չգտավ անկախ կյանք. Դրա արդյունաբերական կիրառումը մեծապես աջակցվել է տեխնոլոգիաների մշակողների կողմից: Պլազմային մակերեսի կարծրացման միավորները չեն արտադրվել որպես անկախ տեսակի արտադրանք:

Ձեռքով պլազմայի կարծրացման UDGZ-200 տեղադրում

Պլազմայի կարծրացման մշակված տեխնոլոգիաները զգալի թերություն ունեին՝ դրանց ձեռքով օգտագործումը անհնար էր կամ դժվար։ Անուղղակի աղեղը գործում է 250 Վ-ից բարձր լարման դեպքում, որոնք անթույլատրելի են ձեռքով գործընթացում: Ուղղակի աղեղը զգայուն է ռեժիմի կարգավորումների նկատմամբ: Օպտիմալից շեղումները, որոնք անխուսափելի են ձեռքով կարծրացման ժամանակ, ուղեկցվում են կա՛մ կարծրացած մակերեսի հալմամբ, կա՛մ կարծրացած շերտի անհետացումով։ Հետևաբար, վերը նկարագրված պլազմայի կարծրացման տեխնոլոգիաները օգտագործվել են միայն ավտոմատ ռեժիմում, երբ կարգավորումները հեշտությամբ պահպանվում են անփոփոխ:

Ռոբոտների և «անօդաչու» արդյունաբերության ժամանակակից դարաշրջանում ձեռքի տեխնոլոգիայի զարգացումը կարող է սխալ թվալ: Այնուամենայնիվ, մեխանիկական տեխնոլոգիաները, իրենց բազմակողմանիության շնորհիվ, ցույց են տալիս գոյատևելու ունակություն: Աշխարհում եռակցման հիմնական մասը (ավելի քան 80%) կատարվում է էլեկտրոդներով կամ կիսաավտոմատ մեքենաներով, այսինքն՝ ձեռքով։ Ըստ անալոգիայի, ակնկալվում էր, որ պլազմայի կարծրացման ձեռքով մեթոդի մշակմամբ դրա օգտագործման ծավալը կավելանա, և դա տեղի կունենա այն ապրանքների պատճառով, որոնք նախկինում անհնար էր կարծրացնել այս կամ այն պատճառով:

Ձեռքով կարծրացնելիս պլազմային աղեղը պետք է ապահովի միատեսակ տաքացում՝ անկախ աղեղի երկարության բնական և անխուսափելի տատանումներից և նրա շարժման արագությունից։ Գնահատման չափանիշը մակերեսի հանկարծակի հալման բացակայությունն է և կարծրացած շերտի անհետացումը։ Հետազոտության ուղղությունն ընտրվել է՝ հաշվի առնելով աշխատանքը։ Այն հաստատեց, որ եռակցման աղեղի սեղմումը հնարավոր է ոչ միայն վարդակում, այլ նաև վարդակի և էլեկտրոդի միջև վերահսկվող բացվածքով հոսող գազի հոսքի շնորհիվ: Արդյունքում մշակվել է ձեռքով պլազմայի կարծրացման մեթոդ, դրա իրականացման համար այրիչ և դրանց հիման վրա կարծրացման տեղադրումը UDGZ-200 () [, ,]: Պնդացումն իրականացվում է ջահով, որի փոքր չափը հարմար է դարձնում ձեռքով մանիպուլյացիայի համար՝ թույլ տալով հասնել դժվարամատչելի վայրեր և ամրապնդել այն, ինչ նախկինում անհնար էր.

Նկար 1 – Տեղադրում UDGZ-200

Պնդանալիս եռակցողը աղեղը () շարժում է մակերեսի երկայնքով այնպիսի արագությամբ, որն ապահովում է մետաղի թեթև «քրտնարտադրությունը» աղեղի տակ: Այս վիճակը վերահսկելն ավելի դժվար չէ, քան եռակցման ժամանակ հալվելը, բայց այն թույլ է տալիս պահպանել կարծրացման համար անհրաժեշտ ջերմությունը և միևնույն ժամանակ կանխում է մակերեսի կոպիտ վնասը: Մակերեւույթի վրա աղեղը թողնում է 8-12 մմ լայնությամբ կարծրացած շերտեր, որոնք եռակցողը տեղադրում է որոշակի համընկնմամբ։ Դրանք ներկված են «փչացող գույներով», այսինքն՝ ծածկված են օքսիդների բարակ թաղանթով, որոնք էական ազդեցություն չունեն մակերեսի կոշտության վրա (): Պլազմայի կարծրացումը չի առաջացնում դեֆորմացիա, ուստի կարծրացած մասերը չեն պահանջում ավարտական մանրացում:

Նկար 2 – Պլազմային աղեղ կարծրացման ժամանակ

Նկար 3 – Էքսկավատորի դույլի կապում պլազմայի կարծրացումով

Կարծրացումն առաջանում է մասի մարմնի մեջ ջերմության հեռացման պատճառով՝ առանց ջեռուցման տեղամաս ջուր մատակարարելու: Հետևաբար, UDGZ-200 տեղադրումը օգտագործվում է վերանորոգման վայրերում, մասերի մշակման և շահագործման վայրում, և ոչ միայն ջերմամշակման խանութներում և մասնագիտացված տարածքներում:

Կոշտ (HRC 45-65) կարծրացնող շերտը (0,5-1,5 մմ) մեծապես մեծացնում է կռունկների ռելսերի և անիվների, հանդերձանքի և լարերի միացումների, պարանների բլոկների, կտրման, ձևավորման, գծագրման և այլ կարևոր մասերի ծառայության ժամկետը: UDGZ-200 տեղադրման առկայությունը լրացնում է կարծրացման, կարբյուրացման և բարձր հաճախականության մաքրման կայանների վառարանների բացակայությունը. կարծրացումն էկոլոգիապես մաքուր է դարձնում: 2-3 կարգի եռակցողները կարող են հեշտությամբ տիրապետել դրա վրա կատարվող աշխատանքներին: UDGZ-200 տեղադրման միջոցով կարծրացումը կարող է լինել մեքենայացված, ավտոմատացված և ռոբոտ: UDGZ-200 տեղադրման շնորհիվ ավելացել է կարծրացած արտադրանքի տեսականին և լուծվել են մի շարք կարևոր խնդիրներ Ուրալի առաջատար ձեռնարկություններում՝ ChMK ԲԲԸ, NTMK ԲԲԸ, VSMPO-AVISMA ԲԲԸ, ChTPZ ԲԲԸ, KGOK ԲԲԸ և մյուսները. Իր մշակումից հինգ տարի անց UDGZ-200 տեղադրումը հավաստագրվեց, և դրա արդյունաբերական արտադրությունը սկսվեց համաձայն TU 3862-001-47681378-2007: 2012 թվականի վերջի դրությամբ ավելի քան 40 միավոր արտադրվել և մատակարարվել է Ռուսաստանի, Ուկրաինայի և Ղազախստանի ձեռնարկություններին:

Հղումների ցանկ

Սելիվանով Մ.Վ., Շեպելև Ն.Ս. Պլազմայի կիրառումը կարծրացման համար արտասահմանում. – Մ.: Տեղեկատվության կենտրոնական գիտահետազոտական ինստիտուտ: եւ տեխնիկա–տնտ հետազոտություն սեւ մետալուրգիա, 1985. – Vol. 2. – 23 վ.
Պողպատների մակերեսային կարծրացում պլազմայի կարծրացումով / V.A. Լիննիկ, Ա.Կ. Օնեգինա, Ա.Ի. Անդրեև և այլք // MiTOM, 1983. – No 4. – P. 2-4:
Միկրոպլազմայի ջեռուցման օգտագործումը կարծրացման տեխնոլոգիայի գործընթացներում / Kobyakov O.S., Grinzburg E.G. // Ավտոմատ զոդում, 1985. – No 5. – P. 65-67:
Պլազմային շիթով ամրացված պողպատների կառուցվածքը և հատկությունները / L.K. Լեշչինսկին, Ի.Ի. Պիրճ, Ս.Ս. Samotugin et al. // Եռակցման արտադրություն, 1985. – No 11. – P. 20-22:
Գործընթացային սարքավորումների մասերի պլազմայի կարծրացում / Ա.Ա. Բերդնիկով, Մ.Ա. Ֆիլիպով, Ռ.Ի. Սիլին, Ի.Ն. Վեսելով // Աբստրակտ. հաշվետվություն գիտատեխնիկական կոնֆ. «Պրոգրեսիվ հզորացման տեխնոլոգիաներ». – Penza: PDN-TP, 1986. – P. 69-70:
Կորոտկով Վ.Ա., Բերդնիկով Ա.Ա., Տոլստով Ի.Ա. Պլազմային տեխնոլոգիաների կիրառմամբ մասերի և գործիքների վերականգնում և ամրացում. – Չելյաբինսկ: Metalla, 1993. – 144 p.
Չուգունի գլանափաթեթների կարծրացում պլազմայի կարծրացման միջոցով / Ա.Ա. Բերդնիկով, Վ.Ս. Դեմին, Է.Լ. Serebryakova եւ ուրիշներ // Steel, 1995. – No 1. – P. 56-59.
Գլանասեղանի գլանափաթեթների վերականգնում և ամրացում / Վ.Ա. Կորոտկով, Լ.Վ. Բասկակով, Ի.Ա. Տոլստովը, Ա.Ա. Բերդնիկով // Եռակցման արտադրություն, 1991. – No 3. – P. 31-33.
Պողպատե մասերի վերականգնման մեթոդ. Ա.ս. 1671706 (ԽՍՀՄ). - Ցուլ. 31, 1991 թ.
Պլազմայի կարծրացում սկանավորված աղեղով առանց հալման / V.A. Կորոտկով, Օ.Վ. Տրոշին, Ա.Ա. Բերդնիկով // Նյութերի մշակման ֆիզիկա և քիմիա, 1995. – No 2. – P. 106-111.
Սաֆոնով Է.Ն., Ժուրավլև Վ.Ի. Երկաթ-ածխածնային համաձուլվածքների մակերեսային կարծրացում աղեղային կարծրացումով // Եռակցման արտադրություն, 1997. – No 10. – P. 30-32.

	UDGZ-200 ինստալացիայի միջոցով պողպատի պլազմային կարծրացման միջոցով ատամների կարծրացում կատարելը վերացրել է շահագործման ընթացքում դրանց ճեղքման լուրջ խնդիրը: Աշխատանքներն իրականացվել են «Կաչկանարսկի ԳՕԿ» ԲԲԸ-ում
	NTMK ԲԲԸ-ն (Evraz Holding) պատվիրել է 35GL պողպատից պատրաստված հանդերձանքի պլազմային կարծրացում, որն օգտագործվում է 220 տոննա բարձրացնող հզորությամբ պողպատե հորդառատ կռունկի վրա: Արդյունքում, HB սանդղակի վրա կարծրությունը բարձրացվեց 200-ից մինչև 500 միավոր, և արդյունքում ծառայության ժամկետը ավելացավ ավելի քան 3 անգամ:
	EKG-10 էքսկավատորի վրա պարանների ճնշման թմբուկի ծառայության ժամկետի 3 անգամ ավելացել է UDGZ-200 տեղադրման միջոցով իրականացված ատամների և պարանների պլազմայի մակերեսային կարծրացման միջոցով:
	«ՉՄԿ» ԲԲԸ-ն միատարրացնող մեքենայի օղակաձև հանդերձում իրականացրել է կրող մակերեսների և կրող գլանափաթեթների պլազմային կարծրացում: Աշխատանքն իրականացվել է առանց սարքի ապամոնտաժման անմիջապես հաճախորդի լիցքավորման բակում: Մենք գերազանց արդյունքի հասանք՝ կրկնապատկելով շրջադարձի ժամանակը։
	Մենք իրականացնում ենք մետաղի պլազմային կարծրացում տարբեր բարդ պրոֆիլային հանդերձանքի մասերի, ինչպես օրինակ լուսանկարում, կատարվել է ներքին պրոֆիլի կարծրացում:
	Խոշոր ճնշման պտուտակի պլազմայի կարծրացումն ըստ տեխնոլոգիայի իրականացվում է խառատահաստոցին ամրացնելով և ցածր արագությամբ պտտելով։ Այս գործընթացը կարող է ավտոմատացվել՝ ընտրելով սարքավորումների վրա պլազմային ջահի պտտման և սնուցման անհրաժեշտ արագությունը:
	UDGZ-200 ինստալացիայի վրա կատարվում է շևրոն ատամի և սպլայնների կարծրացում։

Մատերի կարծրացում

Մատերի պլազմային կարծրացումն ապահովում է շատ զգալի տնտեսական ազդեցություն: Մեր հաճախորդ «ChTPZ» ԲԲԸ-ն նվազեցրեց թանկարժեք ձևափոխված չուգունից պատրաստված ձուլվածքների սպառումը (օգտագործվում է մեծ տրամագծով խողովակների կաղապարման համար):