ИМПУЛЬСНО-ПЛАЗМЕННАЯ ОБРАБОТКА

1. ПЛАЗМЕННАЯТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ УПРОЧНЕНИЯ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ИНСТРУМЕНТА в металлургической промышленности

2. ИМПУЛЬСНО-ПЛАЗМЕННАЯ ОБРАБОТКА Реализует в одном импульсе (с частотой 3-4 Гц) следующие методы воздействия на поверхность: • упруго-пластическое деформирование; • воздействие звуком и импульсным магнитным полем; • осаждение покрытий из паровой фазы; • тепловую и электроимпульсную обработку; • деформирование металлов и сплавов в процессе обратимых (α↔γ) превращений.

3. Преимущества Изделие не нагревается. Обрабатывается только рабочая поверхность. Технология осуществляется в атмосфере воздуха. Нет ограничений по габаритам и конфигурации изделий. Нет необходимости в очистки и подготовки поверхности. Шероховатость поверхности не изменяется. Возможна полная автоматизация технологии Установленная мощность 30 кВА Расход горючей смеси 1,5 м3/час. Производительность 300 мм2/сек. 3 http://www.i.com.ua/~ytyurin

4. Техническая новизна ПДТ Technical novelty consists in that the technology can be realized in air atmosphere by a generator of a pulsed plasma jet having density 105 to 107 W/cm2 with 7 to 9 km/sec velocity, 20000 to 30000K temperature and generation frequency 1 to 10 Hz. This technology includes simultaneous treatment of working surfaces: by high-energy plasma jet containing doping elements W, Mo, Ti, Cr, Ni, N, C, etc.; by a pulsed Magnetic field 1000 to 4000 Oe, Electric field of 1 to 10 kA/cm2 density and Acoustic field 145-150 Db. 4 ytyurin@i.com.ua http://www.i.com.ua/~ytyurin

5. Скорость нагрева и охлаждения поверхностного слоя на глубине z=1/20/40/60 мкм . Heating Cooling 1– z=10-6 m, 2– z=20·10-6 m, 3– z=40·10-6 m, 4– z=60·10-6 m, 5-z=80·10-6 m 5 http://www.i.com.ua/~ytyurin

6. Изменение температуры в процессе импульсно – плазменного термоциклирования Frequency 3 Hz. 6 http://www.i.com.ua/~ytyurin

7. We have received the correct form of crystals after impulse-plasma processing. We processed steelAISI 4140 (0,4%C). ytyurin@i.com.ua 7 http://www.i.com.ua/~ytyurin

8. We have received the correct form of crystals after impulse-plasma processing. We processed steel (0,8%C). ytyurin@i.com.ua 8 http://www.i.com.ua/~ytyurin

9. Твердость поверхностного слоя образца (сталь 0.8 %C), после упрочнения (3-5 им.) Knoop hardness, GPa 20 15 10 5 0 20 15 10 5 0 0 50 100 150 0 50 100 150 200 Толщина упрочненного слоя, мкм 9 Т/Ф (++38 044) 261 50 34 mail: ytyurin@i.com.ua

10. Structure of the layer depends upon the plasma composition and quantity of the treatment pulses.(Iron alloy 0.8 % C) 1 treatment pulse. Outcomes Sharp indentation experiments were performed in a Nano Indenter IITM 100mm 100mm 5 treatment pulses. 10 ytyurin@i.com.ua http://www.i.com.ua/~ytyurin

11. Структура поверхности изделий из чугунов 60 mkm 100 mkm 15 ГПa 12 ГПа C 150 mkm 250 mkm 10 ГПa 10 ГПа 11

12. Распределение легирующих элементов в поверхностном слое штамповой стали после обработки ее импульсной плазмой. х500 a) х27000 б) Вид модифицированного слоя образца № 4 после импульсно-плазменной обработки: а) изображение на оптическом микроскопе, б) изображение зоны поэлементного анализа на ТЭМ. ИМПУЛЬСНО-ПЛАЗМЕННОЕ МОДИФИЦИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ ШТАМПОВОЙ СТАЛИ В поверхностном слое штамповой стали был создан новый материал с высоким содержанием легирующих элементов. Этот материал имеет нанокристаллическую структуру.

13. Коэффиценты трения образца из карбида кремния с обработанной импульсной плазмой поверхностью и не обработанной. После ИПО 3000 Основа 2000 Износ, мг/м 1000 100 SiC 80 60 40 20 0 Результата сравнительных исследования на абразивный износ образца после ИПО и не обработанного. Абразив - SiC. Износостойкость стали после импульсно-плазменной обработки (ИПО)

14. феррит перлит квазиледебурит Вид модифицированного слоя глобулярного чугуна после ИПО Толщина нанокристаллического соя (красная линия) до 20 мкм, твердость больше 11 ГПа. Химический состав слоя С-2.55, N-0.77, O- 0.53, Si- 0.8, Mn- 0.7, W-0.9, 93.7 Fe Изменения в структуре после обработки произошли в слое толщиной около 150 мкм (черная стрелка). Структура представляет собой квазиледебурит с твердостью 6-7 ГПа, химический состав С-4.74, N-1.22, O- 1.29, Si- 2.32, Mn- 0.45, 89.9 Fe.

15. ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ЧУГУНОВ . .

16. Импульсно-плазменное модифицирование поверхности металлических изделий Air,Ar,N Formation of a layer 16 http://www.i.com.ua/~ytyurin

17. Комплект оборудование для импульсно-плазменной обработки Установка комплектуется плазматроном, стандартным манипулятором, роботом, преобразователем электрической энергии и стандартным порошковым питателем. Установка содержит газобаллонные системы подачи газов, пульты управления и системы контроля за технологией. 17

18. Универсальная установка для импульсно-плазменной обработки и нанесения покрытий из порошков • Оборудование состоит из стандартного (покупного): звука изолированного бокса, манипулятора, систем охлаждения, преобразователя энергии, панели управления газами, электронных систем управления, порошкового питателя. • И нестандартного: импульсного плазматрона и индуктивности. 18 Т/Ф (++38 044) 261 50 34 mail: ytyurin@i.com.ua

19. Плазматроны и системы управления 19 Т/Ф (++38 044) 261 50 34 mail: ytyurin@i.com.ua

20. Импульсно-плазменная обработка изделий из твердых сплавов ВК-20 Импульсно-плазменная обработка приводит к появлению сложной смеси фаз – ГПУ-Со, сложных карбидов типа W6Co6C, W3Co3C и неравновесных карбидов составов W2C, WC1-x, W6C2.54, находящихся в связующей фазе. При импульсно-плазменной обработке формируется неравновесная структура связующей фазы, за счет чего возникают внутренние напряжения сжатия (до 800 МПа).

21. Твердосплавные ролики в металлургии • Промышленные испытания показали, что износостойкость модифицированного слоя на рабочей поверхности калибра твердосплавных прокатных шайб и стальных роликов повышается в 4-9 раз. Работоспособность изделий повышается в 1,5-3 раза Импульсно-плазменная упрочняющая обработка осуществляется без нагрева и изменения структурного состояния всего изделия.

22. Металлургические ножи Промышленные испытания показали, что работоспособность ножей увеличилась в 3-6 раз.

23. Особенности технологии возможна обработка поверхности сложной конфигурации; нет необходимости в подготовке упрочняемого изделия; нет ограничений в размерах упрочняемого изделия; обработка осуществляется в атмосфере воздуха; упрочняют только изнашиваемую поверхность; не изменяется геометрия и размеры изделия; возможна автоматизация технологии; изделие не нагревается. Затраты: • электроэнергии до 30 кВт/час; • пропана+бутана до 0,3 м3/час; • кислорода до 1,2 м3/час; • воздуха до 3 м3/час. Технология эффективна для упрочнения и нанесения покрытий на поверхности инструмента и деталей машин практически во всех отраслях промышленности. Многолетние промышленные испытания и опыт внедрения показали, что работоспособность инструмента после импульсно-плазменной обработки увеличилась в 2…10 раз.