8 800 301-35-45
8 495 781-35-45
info@s-laser.ru
цены
 
   
       
ГлавнаяСтатьи Добавить сайт в избранное
 
 
  • Услуги
  • Продукция

Статьи, посвященные лазерной резке

 
С Днем России!  
09.06.2017
Пусть этот светлый, радостный день запомнится каждому яркими событиями, праздничными салютами и, конечно же, чувством патриотизма!
подробнее...
Поздравляем с 9 мая!
 04.05.2017
В преддверии этого великого праздника, прежде всего, хочется сказать спасибо нашим дорогим ветеранам за Победу!
подробнее...
Карта сайта

Разработка метода ручной плазменной закалки металлов

До последнего времени в промышленности не было доступного способа ручной закалки, поэтому его разработка представляла собой актуальную задачу. В век роботов и «безлюдных» производств задача создания ручной технологии может показаться ошибочной, но это не так. Благодаря своей универсальности ручные технологии демонстрируют живучесть. В мире основной объем сварки (бо­лее 80 %) выполняется электродами или полуавтоматами, то есть вручную. Ожидалось, что с разработкой ручной закалки объемы работ, производимых таким способом, возрастут и это произойдет за счет изделий, которые ранее невозможно было закалить по тем или иным причинам.

Надежды оправдались. В 2002 году была разработана установка УДГЗ-200 (напряжение питающей сети 380 В, номинальный ток закалки — 200 А, потребляемая мощность — 20 кВт), которая не имела перечисленных выше недостатков плазменной закалки дугой прямого действия. После этого номенклатура закаливаемых изделий была увеличена, решен ряд острых проблем на ведущих предприятиях Урала (ОАО «Челябинский металлургический комбинат», ОАО «Нижнетагильский металлургический комбинат», ОАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА», ОАО «Челябинский трубопрокатный завод», ОАО «Качканарский горнообогатительный комбинат "Ванадий"» и др.).

В начале 2000-х годов ФГУП «ПО "Уралвагонзавод"» впервые за десять лет получил госзаказ на вагоны, что, по оценке генерального директора, было равноценно второму рождению предприятия. Однако его выполнение предусматривало применение более прочных категорий металлопроката, следовательно, резко увеличился расход вырубных штампов, применение лазерной резки металла из черной стали. Из-за отсутствия на предприятии иных способов упрочнения, которые можно было бы применить к штампам, специалисты опробовали ручную плазменную закалку рабочих кромок. Важными мотивами к применению такой закалки было отсутствие необходимости приобретения дорогостоящего оборудования и направления капвложений на его освоение, а следовательно, и временных затрат на то и другое. В результате применения плазменной закалки расход вырубных штампов сокращен в три раза. Существенно уменьшена трудоемкость изготовления крупных штампов и гибочных матриц, которые ранее изготавливались составными из-за больших деформаций при термической обработке.

На Челябинском трубопрокатном заводе плазменная закалка позволила втрое сократить расход чугунных штампов для формовки труб большого диаметра и дала экономию в десятки миллионов руб. Такой же эффект получен при опытной закалке штампов на автомобильных предприятиях ГАЗ и ВАЗ. Важной особенностью закалки с помощью установки УДГЗ-200 является то, что она не портит поверхность и пригодна для упрочнения вытяжных штампов в производстве тройников для труб большого и среднего диаметра.

В промышленности существенно больше производственных мощностей по нарезанию зубчатых и шлицевых соединений, чем тех, что производят упрочнение. Следовательно, основная часть соединений эксплуатируется в неупрочненном виде, быстро изнашивается и становится причиной частых ремонтов. По этой же причине промышленность не справляется с изготовлением запчастей к импортному оборудованию, чем пользуются его поставщики, непомерно завышая цены на запчасти.

На Качканарском горнообогатительном комбинате применение плазменной закалки вместо закалки ТВЧ устранило выкрашивание зубьев приводных шестерен локомотивов и увеличило их стойкость. Плазменной закалке были подвергнуты зубья ротора (0 5000 мм) усреднительной машины агломерационного цеха на Челябинском металлургическом комбинате. Установка УДГЗ-200 позволила проводить закалочные работы прямо на шихтовом дворе под открытым небом. В результате твердость увеличилась в три раза, с НВ 150 до НВ 450. После нормативной для незакаленного состояния наработки зубья сохранились в исправном состоянии, и плановый ремонт стоимостью 9 млн руб. был отменен.

На Нижнетагильском металлургическом комбинате эджерные валы собственного производства для импортной колесопрокатной линии уступали по сроку службы валам зарубежной поставки. Причиной преждевременного снятия с эксплуатации был быстрый износ шлицов. Для его снижения выполнили плазменную закалку, что увеличило твердость стали 5ХНМ с HRC 35 до HRC 55. В результате упрочненный вал превзошел по стойкости серийные валы в 2,7 раза, а импортные — на 30 %. Таким образом, плазменная закалка с применением установки УДГЗ-200 может быть рассмотрена как импортозамещающая технология. Опытной закалке подвергалась головка рельса. По результатам испытаний на машине трения можно заключить, что произошел феноменальный рост износостойкости в 121 раз. В результате плазменной закалки стойкость увеличилась с HV 280 до HV 877, то есть на HV 597, или в 3,1 раза.

Подобные случаи объясняются сменой механизма изнашивания, когда полностью устраняются очаги схватывания и износ происходит лишь из-за усталостного диспергирования. Упрочнение колодки плазменной закалкой не только не увеличило износ сопряженного неупрочненного диска, но и уменьшило его в 2,1 раза. Факты упрочнения одной детали, которое по меньшей мере не вызывает ускоренного износа сопряженной детали, приводятся в триботехнической литературе, но они почти не известны инженерам, работающим на производстве. Более того, многие заводские специалисты придерживаются противоположного мнения и противятся внедрению упрочняющих технологий под благовидным предлогом заботы о сохранности сопрягаемых деталей. Это мешает созданию новых надежных машин и проведению качественных ремонтов.

ОАО «Челябинский трубопрокатный завод» использует рельсовые маршруты, по которым на тележках перемещают трубы большого диаметра 530... 820 мм с места проведения одной операции на участок другой. Рельсы поставляют из Германии (тип А55, DIN536, НВ 180... ...220). На некоторых участках рельсы получают предельный износ за 0,5—2,0 месяца. В августе 2006 года были установлены 48 м рельс с плазменной закалкой. До сих пор они сохраняются с допустимым износом. Таким образом, увеличение срока службы рельс в результате плазменной закалки оказалось сопоставимым с результатами испытаний на машине трения.

Таким образом, среди упрочняющих технологий при производстве металлических корпусов, металлоизделий наиболее распространена закалка, но и она не всегда применима из-за конструктивных особенностей подлежащих закалке деталей. Плазменная закалка получила известность примерно 30 лет назад. По концентрации теплового воздействия она близка к лазеру и позволяет получать наноструктурируемый упрочненный слой, превосходящий по износостойкости обычную закалку в печах или на установках ТВЧ.

Плазменная закалка осуществляется удобными для манипулирования плазмотронамигорелками. Поэтому сложилось представление, что их можно будет использовать в самых труднодоступных местах и существенно расширится сфера применения закалки. Однако этого не случилось изза высокой чувствительности качества закалки к отклонениям режима.