Что такое плазменная обработка
Плазменная обработка
Полезное
Смотреть что такое «Плазменная обработка» в других словарях:
Плазменная обработка — процесс обработки материалов при помощи плазмы с целью изменения физических или химических свойств поверхности обрабатываемого объекта. Подвидами плазменной обработки являются: Плазменная активация; Плазменная модификация; Плазменное травление;… … Википедия
плазменная обработка — Обработка материалов низкотемпературной плазмой, генерируемой дуговыми или высокочастотными плазмотронами. При плазменной обработке изменяется форма, размеры, структура обрабатываемого материала или состояние его поверхности. Плазменная обработка … Справочник технического переводчика
плазменная обработка — [plasma treatment] обработка материалов низкотемпературной плазмой, генерируемой дуговыми или высокочастотными плазмотронами. При плазменной обработке изменяются форма, размеры, структура обрабатываемого материала или состояние его поверхности.… … Энциклопедический словарь по металлургии
ГОСТ 12.3.039-85: Система стандартов безопасности труда. Плазменная обработка металлов. Требования безопасности — Терминология ГОСТ 12.3.039 85: Система стандартов безопасности труда. Плазменная обработка металлов. Требования безопасности оригинал документа: 1. Замкнутые пространства (помещения) 2. Труднодоступные пространства (помещения) 3. Особо опасные… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Плазменная наплавка — (Plasma transfer Arc, PTA) является современным способом нанесения износостойких покрытий на рабочую поверхность при изготовлении и восстановления изношенных деталей машин. Содержание 1 Технология 2 Применение 3 Литература … Википедия
Плазменная активация — обработка поверхности плазмой (как правило, с небольшим количеством кислорода) для образования свободных радикалов на обрабатываемой поверхности с целью формирования химически активного поверхностного слоя. Применяется с целью очистки и улучшения … Википедия
Плазменная резка — Плазменная резка … Википедия
обработка холодом — [cold treatment] охлаждение закаленной стали до отрицательных температур (ниже мартенситной точки Мк) для обеспечения распада остаточного аустенита, повышения свойств (преимущественно твердости) и стабилизации размеров изделий. Обработку холодом… … Энциклопедический словарь по металлургии
обработка металлов резанием — [metal machining] технологические процессы обработки металлов снятием стружки, осуществляемые режущими инструментами на металлорежущих станках с целью придания деталям заданных форм, размеров и качества поверхностных слоев. Основные операции… … Энциклопедический словарь по металлургии
обработка металлов давлением — [metal working (mechanical working), shaping] совокупность технологических процессов, в результате которых под действием внешних сил металлическая заготовка формоизменяется без нарушения сплошности и практически изменения объема только за счет… … Энциклопедический словарь по металлургии
Технология плазменной химико-термической обработки
Плазменная обработка
1. Сегодня на уроке мы поговорим о технологиях плазменной обработки материалов.
2. Познакомимся с плазменным нанесением покрытий.
3. Плазменной резкой.
4. Узнаем, с какой целью используются плазменная сварка и плазменные технологии в порошковой металлургии.
5. Поговорим о плазменно-механической обработке материалов.
Когда ионизированный газ, другими словами плазма, соприкасается с поверхностью обрабатываемой детали, она нагревается до температуры от 4000° до 16 000°.
Сфер применения плазменной обработки материалов достаточно много. Используют её для резки, сварки, плавки, нанесения покрытий, испарения, очистки и подогрева детали при обработке резанием.
Каким же образом образуется струя плазмы? Получают её с помощью двух типов плазмотронов. В этих приборах нагрев какого-либо газа происходит с помощью концентрированной электрической дуги.
Плазмотроны бывают двух видов: прямого и косвенного действия.
В плазмотроне прямого действия между электродом и изделием возникает электрическая дуга и струя плазмы совпадает с направлением электрической дуги. В плазмотроне косвенного действия дуга возникает между электродом и соплом, а газ, который проходит через столб дуги, выходит в форме плазменной струи.
Для изготовления электродов плазмотронов используют тугоплавкие материалы: вольфрам или графит.
А в качестве плазмообразующих веществ можно использовать воздух, азот, аргон, водород, кислород, воду, аммиак и другое.
Поговорим о плазменном нанесении покрытий
. Сюда относят такие операции, как напыление и наплавка.
Метод плазменной обработки
используют для нанесения покрытий из любых тугоплавких материалов.
Особенностями плазменного напыления и наплавки можно назвать высокую скорость
В качестве материалов для покрытия выбирают тугоплавкие металлы, оксиды, карбиды, силициды, бориды и так далее. Их вводят в виде порошка или проволоки в плазменную струю, там материал плавится, распыляется и наносится на поверхность изделия.
Именно с помощью плазменной наплавки получают покрытия с высокой износостойкостью, коррозионной стойкостью, покрытия с низкими коэффициентами трения и даже с вкраплёнными тугоплавкими частицами, так называемые армированные покрытия.
Плазменные покрытия активно используют для защиты деталей, которые работают при очень высоких температурах; в агрессивных средах или для деталей, которые особенно подвержены механическому воздействию.
Плазменная наплавка помогает восстановить изношенные поверхности деталей. Например, тормозных дисков автомобилей, валов полиграфического и бумажного производств и так далее.
Поговорим о плазменной резке.
Это процесс проплавления насквозь материала и удаление расплавленного металла мощным потоком плазмы.
Этот вид резки используют не только для металлов, но и для диэлектриков, например, стекла или слюды.
К главному достоинству именно плазменной резки можно отнести то, что нет необходимости очищать заготовку от окалины и оксидов. Они плавятся и удаляются с поверхности в процессе самой резки.
С помощью плазменной дуги нетрудно разрезать даже коррозионностойкие и хромоникелевые стали, алюминиевые и другие сплавы.
Благодаря высокой производительности плазменную резку можно применять в поточных, непрерывных производственных процессах.
Этот вид резки широко используют при производстве труб и в судостроительной промышленности.
Плазменная дуга способна глубоко проникать в материал. Это свойство используется в плазменной сварке. Толщина металла может доходить до 10-15 миллиметров без специальной разделки кромок. К достоинствам плазменной сварки можно отнести высокую производительность и качественность. Высокое качество этого вида сварки достигается благодаря стабильности горения дуги.
Есть материалы, которые невозможно сварить другими способами. Например, цветные металлы и сплавы.
Широкое применение плазменные технологии нашли в порошковой металлургии. Чтобы получить специальные порошки, в плазменную струю необходимо ввести материал. Частички материала, расплавляясь, приобретают сферическую форму, которая необходима в порошковой металлургии.
Размеры частиц могут быть от нескольких микрометров до одного миллиметра. Но с помощью плазмы можно получить и ещё более мелкие порошки, которые называют ультрадисперсионными. Размер частиц этих порошков составляет от десяти нанометров. Получают их посредством испарения и последующей конденсации материала в плазме.
К плазменно-механической обработке материалов относят совокупность операций по термическому разупрочнению плазменной дугой и последующему удалению с заготовки слоя металла режущим инструментом.
С помощью этих операций можно обрабатывать даже жаропрочные и коррозионностойкие стали и титановые сплавы. По сравнению с механической обработкой этих же материалов, скорость плазменно-механической обработки выше в 4-7 раз.
Подведём итоги урока
Сегодня мы говорили о плазменной обработке материалов. У всех её видов можно выделить общие достоинства.
С помощью плазменных методов можно обрабатывать такие материалы, которые не поддаются другим способам обработки.
Скорость проведения плазменной обработки выше, чем у других видов обработки.
Плазменные методы обработки отличаются высоким качеством за счёт постоянного горения дуги.
Область применения плазменной резки
Струя высокотемпературной плазмы обладает очень большой энергией. Температура ее настолько велика, что она с легкостью буквально испаряет многие металлы и сплавы. В основном данная технология используется для нарезания стальных листов, листов из алюминия, бронзы, латуни и даже титана. Причем толщина листа может быть самой разной. На качестве линии среза это не отразится – она будет идеально гладкой и ровной, без потеков.
Однако следует учесть, что для получения качественного и ровного среза при работе с толстостенными материалом необходимо использовать станок плазменной резки. Мощности ручного резака будет недостаточно для раскроя металла толщиной от 5 до 30 миллиметров.
Общие положения
Механическая обработка деталей по чертежам
Из школьных уроков по физике каждый знает, что вещество может существовать в четырех состояниях: твердое, жидкое, газ, а также плазма. Больше всего вопросов возникает при попытке представить последнее состояние. А на самом деле все не так сложно. Плазма – это тоже газ, только его молекулы, что называется, ионизированы (то есть оторваны от электронов). Такое состояние может быть достигнуто разными способами: в результате воздействия высоких температур, а также как результат бомбардировки электронами атомов газа в вакууме.
Такую плазму принято называть низкотемпературной. Такая физика процесса используется при осуществлении плазменного напыления (травления, насыщения) в вакууме. Помещая частицы плазмы в магнитное поле, им можно придавать направленное движение. Как показала практика, такая обработка более эффективна по ряду параметров классических операций в технологии машиностроения (насыщение в порошковых средах, газопламенная резка, поливание при помощи пасты на основе оксида хрома и так далее).
Материалы, подвергаемые плазменной резке
Следует учитывать тот факт, что максимально допустимая толщина обрабатываемого металла или сплава зависит от самого материала или его марки. Опираясь на многолетний производственный опыт и опыт лабораторных исследований, специалисты дают следующие рекомендации по толщине обрабатываемых материалов: чугун – не более девяти сантиметров, сталь (вне зависимости от химического состава и наличия легирующих элементов) – не более пяти сантиметров, медь и сплавы на ее основе – не более восьми сантиметров, алюминий и его сплавы – не более 12 сантиметров.
Все перечисленные значения характерны для условий ручной обработки. Примером такого агрегата отечественного производства может служить плазменный аппарат «Горыныч». Он гораздо дешевле зарубежных аналогов, при этом ничуть не уступает, а возможно, даже и превосходит их по качеству. На рынке представлен широкий модельный ряд аппаратов данного производителя, которые предназначаются для выполнения различных работ (бытовые сварочные работы, резка и сварка металлов различной толщины включительно). Листы большей толщины могут обрабатываться исключительно на станочном оборудовании большой мощности.
Оборудование для резки плазмой
Для резки металла плазмой выпускаются аппараты промышленного и бытового назначения. Все агрегаты для резки плазмой имеют в своём составе:
Источник питания может представлять собой инвертор или трансформатор. Инверторные агрегаты лёгкие, экономичные, обладают высоким коэффициентом полезного действия. Их часто применяют в небольших производствах. Имеют ограничение по силе тока — 70 А, способны резать материал только небольшой толщины до 30 мм.
Трансформаторные устройства более мощные, имеют больший вес и размеры. Они более устойчивы к перепадам напряжений, способны к долгой непрерывной работе и часто используются в станках с ЧПУ. Оборудование с системой водяного охлаждения способно резать металл толщиной до 100 мм. Источники питания для резки с применением кислорода имеют силу тока в диапазоне 100—400 А. При использовании азота, как плазмообразующего газа, этот диапазон увеличивается до 600 А.
Плазмотрон — это основной узел всех установок. В его состав входит:
В зависимости от условий обработки применяют разные газы для плазменной резки. Для сталей и сплавов применяют кислород и воздух. Воздушно-плазменная резка используется для обработки низколегированных сталей. При обработке цветных металлов плазмообразующими газами могут быть аргон, азот, водород. Это обусловлено тем, что в среде кислорода цветные металлы начинают окисляться. Смесь аргона с водородом чаще используется для резки нержавеющей стали и алюминия.
Температура потока газа находится в пределах 5000—30000 °C. При нижних значениях температур обрабатываются цветные металлы, при верхних — тугоплавкие стали.
Газовая резка или плазменная?
Какому виду резки и раскроя металла отдать предпочтение? Что лучше: кислородно-газовая резка или же технология плазменной резки? Второй вариант, пожалуй, является более универсальным, так как подходит практически для любого материала (даже склонного к окислению при повышенных температурах). Кроме того, плазменная резка осуществляется с использованием обычного атмосферного воздуха, а значит, не требует приобретения дорогостоящих расходных материалов. Да и линия разреза получается идеально ровной и не требует доработки. Все это в комплексе значительно снижает себестоимость изделия и делает продукцию более конкурентоспособной.
Плазменные технологии для обработки поверхности
Где используются плазменные технологии обработки поверхности?
Плазменные технологии уже более 30 лет является важным инструментом в производстве микроэлектронных устройств. По мере развития плазменных технологий различные методы обработки поверхностей с помощью плазмы стали использоваться и в других отраслях, включая автомобилестроение, медицинское оборудование, текстиль и авиакосмическая отрасль.
Сегодня плазменная технология регулярно используется для: очистки и обработки поверхностей внутренних и внешних деталей автомобиля, для улучшения адгезии краски и других покрывающих материалов, для придания отталкивающих свойств текстильным материалам, для очистки и обработки фильтров, игл шприцов, катетеров для ангиопластики, контактных линз, высоковольтных разъемов питания и многое другое. Фактически, трудно найти современные продукты, которые не извлекли бы выгоду из плазменной технологии на каком-то этапе его производства.
Зачем нужна плазменная обработка поверхности?
Плазма содержит положительные ионы, электроны, атомы или молекулы нейтрального газа, УФ-излучение, а также возбужденные газовые атомы и молекулы, которые могут переносить большое количество внутренней энергии. Выбирая газовую смесь, мощность, давление и т. д., возможно точно настроить или определить влияние плазмы на поверхность.
Данные свойства плазмы активно используются для изменения свойств поверхности материалов с целью улучшения соединения, склеивания, окраски, нанесения покрытий. Обрабатывая детали с помощью плазмы, мы очищаем и активируем поверхность, улучшая ее адгезионные характеристики. С помощь можно легко обрабатывать термочувствительные материалы.
Как плазменная обработка изменяет свойства поверхности?
Плазменная обработка поверхности модифицирует свойства поверхности без изменения свойств самого материала: можно создать гидрофобную, гидрофильную поверхность, поверхность с необходимыми свойствами. Данные процессы возможны в результате формирования на поверхности объекта слоев «плёнки» с определенными химическими свойствами. Выбирая правильные параметры обработки, можно сделать: плазменную очистку, плазменную активацию поверхности, плазменное осаждение, плазменное травление.
Какие преимущества у плазменной обработки?
Плазма обладает рядом уникальных свойств, которые привели к ее широкому применению при производстве различных материалов:
Плазменная обработка
Урок 17. Технология 10-11 классы ФГОС
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока «Плазменная обработка»
1. Сегодня на уроке мы поговорим о технологиях плазменной обработки материалов.
2. Познакомимся с плазменным нанесением покрытий.
3. Плазменной резкой.
4. Узнаем, с какой целью используются плазменная сварка и плазменные технологии в порошковой металлургии.
5. Поговорим о плазменно-механической обработке материалов.
Когда ионизированный газ, другими словами плазма, соприкасается с поверхностью обрабатываемой детали, она нагревается до температуры от 4000° до 16 000°.
Сфер применения плазменной обработки материалов достаточно много. Используют её для резки, сварки, плавки, нанесения покрытий, испарения, очистки и подогрева детали при обработке резанием.
Каким же образом образуется струя плазмы? Получают её с помощью двух типов плазмотронов. В этих приборах нагрев какого-либо газа происходит с помощью концентрированной электрической дуги.
Плазмотроны бывают двух видов: прямого и косвенного действия.
В плазмотроне прямого действия между электродом и изделием возникает электрическая дуга и струя плазмы совпадает с направлением электрической дуги. В плазмотроне косвенного действия дуга возникает между электродом и соплом, а газ, который проходит через столб дуги, выходит в форме плазменной струи.
Для изготовления электродов плазмотронов используют тугоплавкие материалы: вольфрам или графит.
А в качестве плазмообразующих веществ можно использовать воздух, азот, аргон, водород, кислород, воду, аммиак и другое.
Поговорим о плазменном нанесении покрытий. Сюда относят такие операции, как напыление и наплавка.
Метод плазменной обработки используют для нанесения покрытий из любых тугоплавких материалов.
Особенностями плазменного напыления и наплавки можно назвать высокую скорость и равномерность.
В качестве материалов для покрытия выбирают тугоплавкие металлы, оксиды, карбиды, силициды, бориды и так далее. Их вводят в виде порошка или проволоки в плазменную струю, там материал плавится, распыляется и наносится на поверхность изделия.
Именно с помощью плазменной наплавки получают покрытия с высокой износостойкостью, коррозионной стойкостью, покрытия с низкими коэффициентами трения и даже с вкраплёнными тугоплавкими частицами, так называемые армированные покрытия.
Плазменные покрытия активно используют для защиты деталей, которые работают при очень высоких температурах; в агрессивных средах или для деталей, которые особенно подвержены механическому воздействию.
Плазменная наплавка помогает восстановить изношенные поверхности деталей. Например, тормозных дисков автомобилей, валов полиграфического и бумажного производств и так далее.
Поговорим о плазменной резке.
Это процесс проплавления насквозь материала и удаление расплавленного металла мощным потоком плазмы.
Этот вид резки используют не только для металлов, но и для диэлектриков, например, стекла или слюды.
К главному достоинству именно плазменной резки можно отнести то, что нет необходимости очищать заготовку от окалины и оксидов. Они плавятся и удаляются с поверхности в процессе самой резки.
С помощью плазменной дуги нетрудно разрезать даже коррозионностойкие и хромоникелевые стали, алюминиевые и другие сплавы.
Благодаря высокой производительности плазменную резку можно применять в поточных, непрерывных производственных процессах.
Этот вид резки широко используют при производстве труб и в судостроительной промышленности.
Плазменная дуга способна глубоко проникать в материал. Это свойство используется в плазменной сварке. Толщина металла может доходить до 10-15 миллиметров без специальной разделки кромок. К достоинствам плазменной сварки можно отнести высокую производительность и качественность. Высокое качество этого вида сварки достигается благодаря стабильности горения дуги.
Есть материалы, которые невозможно сварить другими способами. Например, цветные металлы и сплавы.
Широкое применение плазменные технологии нашли в порошковой металлургии. Чтобы получить специальные порошки, в плазменную струю необходимо ввести материал. Частички материала, расплавляясь, приобретают сферическую форму, которая необходима в порошковой металлургии.
Размеры частиц могут быть от нескольких микрометров до одного миллиметра. Но с помощью плазмы можно получить и ещё более мелкие порошки, которые называют ультрадисперсионными. Размер частиц этих порошков составляет от десяти нанометров. Получают их посредством испарения и последующей конденсации материала в плазме.
К плазменно-механической обработке материалов относят совокупность операций по термическому разупрочнению плазменной дугой и последующему удалению с заготовки слоя металла режущим инструментом.
С помощью этих операций можно обрабатывать даже жаропрочные и коррозионностойкие стали и титановые сплавы. По сравнению с механической обработкой этих же материалов, скорость плазменно-механической обработки выше в 4-7 раз.
Подведём итоги урока.
Сегодня мы говорили о плазменной обработке материалов. У всех её видов можно выделить общие достоинства.
С помощью плазменных методов можно обрабатывать такие материалы, которые не поддаются другим способам обработки.
Скорость проведения плазменной обработки выше, чем у других видов обработки.
Плазменные методы обработки отличаются высоким качеством за счёт постоянного горения дуги.
Наши преимущества
Плазма. Плазменная обработка
Процесс обработки различных металлов совершенствуется год за годом. Появляются новые технологии, который более экономные и эффективные, поэтому устаревшие способы отходят на второй план.
Одной из таких технологий стала плазменная обработка металла, различной плотности, размера и вида. Чтобы понять, о чем идет речь нужно начать сначала.
Общее описание основных терминов
Любое вещество на планете разделяется по типу – твердое, жидкое и газовое состояние. Но есть и еще одно состояние его называют плазмой. Что такое плазма – это ионное газовое состояние, сформированного из:
Возбужденных и нейтральных состояний атомов с молекулами;
Ионов с положительным зарядом.
Чтобы проще было представить себе плазму, вспомните молнию, в таком виде существует природная плазма. Также она встречается и в повседневной жизни: неоновая реклама, электросварка и плазменная обработка.
Получают ее двумя способами:
— изотермическим – газ сильно нагревают, поэтому он ионизируется. Необходимая температура, чтобы газ перешел в плазму 5000 0 К;
Необходимая высокая температура для быстрого получения ионизированного газа, осуществляется при помощи нескольких электрических дуг.
Электрической дугой называют газовый электронный разряд, в котором между электронами различной полярности образуется плазма. А на поверхности электронов формируются анодные и катодные пятна на месте контакта.
Где применяется плазменная обработка.
Этим способом обработки пользуются в различных сферах работы с металлом:
нанесение разного рода покрытий;
Для обработки плазмой применяется плазмотрон, который тоже разделяется на два вида:
— Плазмотрон с прямым действием, выпускает прямую дугу. Здесь дуга горит между катодом или плазмотронным электродом и анодом или металлическим изделием.
— Плазмотрон с косвенным действием, используется плазменная струя. Тут дуга горит в самом плазмотроне между соплом и электроном, а газ идет внутри дуги, где плазменная струя, выдувается через сопло.
Обрабатывая плазмой метал при резке, наплавке, сварке и строжке применяют прямые дуги, а если нежно нанести покрытие на метал, используется косвенного дуга.
Во время резки метала, работают простыми плазмотронами, здесь нет нужды дополнительно подавать газ или порошок при обработке метала.
Если при сварке, напылении или наплавки применяется плазменная обработка, то тогда, чаще всего применяют прямую полярность, используя катодный электрод. Благодаря низкой температуре катода срок службы значительно выше, чем при использовании анода.
Какой плазменный газ использовать будет зависеть от того какова стоимость, технологические условия температура или качество нужны в итоге. Если нужна наплавка или сварка применяются:
Углекислый газ при обработке стали;
Азот при работе с медью.
А возможно даже применение смеси этих газов. При резке метала плазмой:
Создать высококачественный разряд искры между соплом и электродом, помогает работа осциллятора, он возбуждает плазменную дугу. Такой разряд обеспечит хороший старт ионизированному потоку газа в короткие сроки.
Сварка при помощи плазмы
Старые варианты сварочных аппаратов постепенно уходят в прошлое. Они не очень практичные, габаритистые и расходуют много электричества. Поэтому начинают переходить на плазменные сварки, не только на производстве, но и для домашних работ.
Конечно, удобство и экономичность подкупает, вот только цена на такой аппарат велика. Но некоторые люди нашли способ собрать аппарат дома, и применять в работе с разными видами металлов.
Главное положительное качество плазменной сварки это возможность сварки даже очень толстых металлов, при этом на качестве шва это никак не отразиться.
С помощью плазменной обработки метала, можно нарезать даже фигурные изделия со сложными геометрическими параметрами.
Считается, что плазменный сварочный аппарат безопасен, но это не значит, что можно пренебрегать техникой безопасности. Работайте на открытой или хорошо вентилируемой площадке что обезопасеть себя.