>>> Перейти на мобильный размер сайта >>>

Учебник для 10-11 классов

ТЕХНОЛОГИЯ

       

Плазменная обработка

Применение плазмы в технологических целях основано на использовании высоких температур (4000...16 000 °С), возникающих при соприкосновении ионизированного газа (плазмы) с поверхностью обрабатываемой детали. Плазму используют для резки, сварки, плавки, нанесения покрытий, испарения, очистки и подогрева детали (при обработке резанием).

Струю плазмы получают при помощи двух типов плазмотронов, в которых происходит нагрев какого-либо газа концентрированной электрической дугой. Различают плазмотроны двух типов. В первом, плазмотроне прямого действия (рис. 18, а), электрическая дуга возникает между электродом и изделием, и струя плазмы совпадает со столбом дуги (образуется плазменная дуга). Во втором плазмотроне (косвенного действия, рис. 18, б) дуга возникает между электродом и соплом, а газ, проходящий через столб дуги, выходит в форме плазменной струи.

Рис. 18. Плазмотроны прямого (а) и косвенного (6) действия: 1 — сжатая дуговая плазма; 2 — сопло; 3 — электрод; 4 — газ (Аг, смесь газов); 5 — вода (охлаждение); 6 — резка листа;

Электроды плазмотронов изготовляют из тугоплавких материалов — вольфрама или графита. В качестве плазмообразующих веществ используют воздух, азот, аргон, водород, кислород, воду, аммиак и др.

Плазменное нанесение покрытий (напыление и наплавка) используется для нанесения покрытий из любых тугоплавких материалов. Характеризуется высокой скоростью и равномерностью. Материал покрытия (тугоплавкие металлы, оксиды, карбиды, силициды, бориды и др.) вводят в виде порошка, ленты или проволоки в плазменную струю, в которой он плавится, распыляется и наносится на поверхность изделия. Плазменной наплавкой можно получить покрытия с высокой износостойкостью, коррозионной стойкостью, с вкрапленными тугоплавкими частицами (армированные покрытия), а также покрытия с низкими коэффициентами трения.

Плазменные покрытия используют для защиты деталей, работающих при высоких температу рах, в агрессивных средах или подверженных интенсивному механическому воздействию. Важным направлением использования плазменной наплавки является восстановление изношенных поверхностей деталей (например, валов полиграфического и бумажного производства, тормозных дисков автомобилей, лопаток турбин и т. д.).

Плазменная резка представляет собой процесс проплавления (насквозь) материала и удаления расплавленного металла мощным потоком плазмы. Плазмой могут быть разрезаны не только металлы, но и диэлектрики, например стекло или слюда. Достоинством плазменной резки является отсутствие необходимости очищать заготовку от окалины и оксидов, так как в процессе резки они плавятся и удаляются вместе с расплавленным материалом.

Плазменной дугой режут коррозионно-стойкие и хромоникелевые стали, медные, алюминиевые и другие сплавы. Высокая производительность плазменной резки позволяет применять ее в поточных непрерывных производственных процессах. Плазменная резка широко применяется при производстве труб и в судостроительной промышленности.

Плазменная сварка использует свойство плазменной дуги глубоко проникать в материал. Ею можно сваривать достаточно толстый металл (10... 15 мм) без специальной разделки кромок. Сварка плазменной дугой отличается высокой производительностью и качественностью за счет стабильности горения дуги. Сварка плазмой незаменима при сварке высокотеплопроводных материалов (цветных металлов и сплавов), которые невозможно сварить другими методами.

Плазменные технологии в порошковой металлургии. Для получения специальных порошков в плазменную струю вводят материал, частицы которого, расплавляясь, приобретают необходимую в порошковой металлургии сферическую форму. Размер частиц может регулироваться в пределах от нескольких микрометров до 1 мм. Более мелкие (ультрадисперсные) нанопорошки с размерами частиц от 10 нм получают испарением исходного материала в плазме с последующей его конденсацией.

Плазменно -механическая обработка представляет собой совокупность операций по термическому разупрочнению плазменной дугой и последующему удалению с заготовки слоя металла режущим инструментом. Плазменно-механическая обработка позволяет обрабатывать такие труднообрабатываемые материалы, как жаропрочные и коррозионно-стойкие стали, титановые сплавы, от 4 до 7 раз быстрее по сравнению с механической обработкой.

Основные понятия, термины

Плазменное нанесение покрытий (напыление и наплавка), плазменная резка и сварка; плазменные технологии в порошковой металлургии, плазменно-механическая обработка.

Вопросы для самопроверки

  1. Как вы думаете, почему необходимо охлаждать плазмотрон?
  2. Можно ли использовать плазмотроны прямого действия для плазменной обработки неэлектропроводных материалов?

 

 

 

Top.Mail.Ru
Top.Mail.Ru