Аппараты плазменной резки

Вакуумная термическая обработка

Вакуумная термическая обработка жизненно важна для производителей автомобильных и аэрокосмических компонентов из-за отраслевых требований к максимально возможному качеству. Пайка и обработка поверхности — это две области процесса, в которых используется вакуумная технология.

Преимущества инверторных плазморезов

Частные строительные компании, успев оценить преимущества сварочных инверторов, стали обращать внимание и на инверторные плазморезы. При низкой стоимости такая установка имеет много преимуществ. Поверхность реза чище, чем при газовой резке. Аппарат небольшой, лёгкий, прост и удобен при работе и обслуживании. А главное, позволяет резать и неметаллические материалы.

При ремонте оборудования, техники, трубопроводов, емкостей и т.д приходится выполнять сварку в позиции сверху-вниз. При этом, как правило, необходимо обеспечить высокую глубину провара и герметичность сварочного шва. Инвертор EWM PICO 300 CEL идеально подходит для сварки корневых и заполняющих проходов в позиции сверху-вниз, позволяет обеспечить 100% качества вертикальных швов при сварке целлюлозным электродом (CEL).

Упрочнение науглероживанием и нитроцементацией

Вакуумное науглероживание при низком давлении (LPC) или вакуумное азотирование при низком давлении (LPCN) в сочетании с закалкой газом под высоким давлением (HPGQ) или закалкой в ​​масле (OQ) становятся все более популярными за последнее десятилетие, причем такие отрасли, как аэрокосмическая, автомобильная и коммерческая термообработка, лидируют в использовании этой технологии.

Принято считать, что низкое давление можно определить как науглероживание менее 27 мбар (20 Торр), обычно при температурах от 830 до 980°C (1525-1800°F) для науглероживания и 800-900°C (1475-1650°F) для нитроцементации. В последние несколько лет более высокие температуры науглероживания – до 1200°C (2200°F) в некоторых случаях – использовались для некоторых современных материалов. Также растет интерес к хромомарганцевым сталям как к альтернативе более дорогим традиционным маркам сплавов.

Обновление аддитивного производства

Примеры науглероживания

Прокатка и прихватка

Прокатка и прихватка — два наиболее важных этапа в процессе сборки перед пайкой. Прочная липкость необходима для обеспечения плотного контакта и прочного соединения во время пайки. Все размеры устанавливаются в процессе прихватки. Допуски на пайку обычно составляют 0,25–0,50 мм (0,010–0,020 дюйма).

Надлежащая очистка

Надлежащая очистка является еще одним важным этапом перед пайкой. Перед подготовкой к пайке следует приложить все усилия, чтобы убедиться, что деталь чистая и не содержит оксидов, загрязнений и масел. Печной цикл столь же важен, как и подготовка детали для успешной операции пайки.

Пайка жаропрочных никелевых сплавов

Пайка этих жаропрочных никелевых сплавов обычно выполняется при температуре 1040-1200°C (1900-2200°F) в вакууме от 10-4 до 10-5 мбар (от 10-4 до 10-5 торр). Пайку проводят при температуре на 40-65°C (100-150°F) выше температуры плавления припоя.

Общие проблемы включают разбрызгивание припоя, растрескивание при закалке и деформацию. Все эти проблемы можно предотвратить, контролируя чистоту детали, используя правильную технику установки, разрабатывая правильный рецепт пайки и правильно эксплуатируя печь.

Нагреватели для вакуумных печей

Компания Полимернагрев производит различные типы нагревательных элементов для вакуумных печей, в зависимости от сферы применения и необходимого температурного режима. Звоните нам по телефону и получите подробную консультацию уже сегодня!

Цементирование азотированием и нитроцементацией

Плазменное (ионное) азотирование с использованием импульсных генераторов энергии является альтернативой традиционному процессу газового азотирования. Азотирование используется во многих областях для повышения износостойкости и улучшения трения скольжения, а также в компонентах, где важны повышенная несущая способность, усталостная прочность и коррозионная стойкость.

Коррозионная стойкость может быть особенно повышена за счет постоксидной обработки плазмой.

Плазмонагревание в промышленности

Изменения размеров минимальны, а процесс маскирования при селективном азотировании прост и эффективен. При плазменном азотировании газообразный азот используется при низких давлениях в диапазоне 1-10 мбар (0,75-7,5 торр) в качестве источника переноса азота. При температуре выше 1000°C (1832°F) азот становится реактивным при приложении электрического поля в диапазоне 300-1200 В.

Процесс плазменного азотирования

Электрическое поле устанавливается таким образом, что рабочая нагрузка находится под отрицательным потенциалом (катод), а стенка печи — под потенциалом земли (анод). Перенос азота обусловлен притяжением положительно заряженных ионов азота к катоду (заготовкам) при процессах ионизации и возбуждения, происходящих в тлеющем разряде вблизи поверхности катода. Скорость переноса азота можно регулировать, разбавляя газообразный азот водородом (более 75%). Чем выше концентрация азота, тем толще слой соединения.

Составной слой

Составной слой состоит из нитридов железа и сплавов, образующихся во внешней области рис. 6, на котором показано плазменное азотирование автомобильных коленчатых валов. Согласно фазовой диаграмме железо-азот, в основном возможны два нитрида железа: бедная азотом гамма-прим (γ) фаза (Fe4N) и богатая азотом эпсилон-фаза (ε) (Fe2-3N).

Регулируемые параметры

Температура заготовки является еще одним важным регулируемым параметром. Глубина диффузионного слоя также сильно зависит от температуры азотирования, однородности детали и времени. При заданной температуре глубина корпуса увеличивается примерно пропорционально квадратному корню из времени. Третьей переменной процесса является мощность плазмы или плотность тока, которая зависит от площади поверхности и влияет на толщину слоя соединения.

Плазменная нитроцементация

Плазменная нитроцементация достигается добавлением небольших количеств (1-3%) метана или газообразного диоксида углерода в смесь азота и водорода для получения слоя углеродсодержащего эпсилон (ε) соединения (Fe2-3CxNy). Он обычно используется только для нелегированных сталей и чугунов.

Пайка

Объем работы, производимой вакуумной пайкой, намного превышает объем работы любого другого процесса, в котором используются вакуумные печи. Транспортная (автомобильная и аэрокосмическая) промышленность послужила толчком к более широкому использованию вакуумных печей для пайки, а использование легких высокопрочных материалов также способствовало популярности пайки.

Параметры контроля при пайке

Как и при любой пайке, параметры, которые необходимо контролировать для получения механически прочных паяных соединений, включают:

Рис. 1а. Пайка лопаток турбины реактивного двигателя в горизонтальной вакуумной печи

Некоторые факторы влияют на возможность получения металлургически надежного паяного соединения, влияя на поведение соединения. Другие факторы влияют на свойства основного металла, в то время как третьи влияют на взаимодействие между основным металлом и присадочным.

Воздействие на основной металл

• Температура пайки
• Время выдержки при пайке
• Форма и размеры соединяемых деталей

Эффекты присадочного металла

• Состав присадочного материала
• Совместимость с основным металлом
• Размер и форма присадки

Влияние других факторов

• Управление областью теплового воздействия
• Равномерное нагревание и охлаждение
• Оптимальное вакуумное давление

Влияние вакуумной среды на процесс пайки

Эффекты взаимодействия включают:

Вакуумные печи

Вакуумные печи могут быть как горизонтальными, так и вертикальными по конструкции и обладают техническими преимуществами. Некоторые из них:

• Поддерживают уровень вакуума для оптимального процесса пайки
• Используют различные типы припоев, такие как никелевые, золотые, медные и другие
• Обеспечивают равномерность температуры для качественной пайки
• Имеют регулируемую температуру и многозонные печи

Применение припоев

Для пайки алюминиевых компонентов используются различные типы припоев, как алюминиевые сплавы.

Алюминий и алюминиевые сплавы

При пайке алюминиевых компонентов важно поддерживать уровень вакуума. Детали нагревают до определенной температуры в зависимости от сплава. Равномерность нагрева и время цикла играют важную роль в процессе.

Медь и медные сплавы

Медный присадочный металл может быть припаян в вакууме, но требует специальной обработки для избежания испарения и загрязнения. Температура и давление контролируются для качественной пайки.

Сплавы на основе никеля

Пайка сплавов на основе никеля обычно выполняется без дополнительного давления при уровне вакуума. Процесс включает предварительную выдержку и обработку после пайки для идеального результата.

Пример процесса пайки в аэрокосмической отрасли

В аэрокосмической отрасли процесс пайки в вакууме играет ключевую роль в производстве различных компонентов. Специалисты должны учитывать все особенности взаимодействия вакуумного окружения с материалами и выбирать подходящие припои и режимы пайки для каждого конкретного случая. Качественная пайка в вакуумных печах обеспечивает надежность и долговечность конечного изделия.

Сотовое уплотнение (рис. 2) представляет собой компонент реактивного двигателя, предназначенный для повышения эффективности двигателя за счет окружения аэродинамического профиля или лопатки турбины и предотвращения потока воздуха вокруг концов лопаток. Сотовые уплотнения изготавливаются из различных суперсплавов никеля и кобальта, предназначенных для работы в суровых условиях эксплуатации реактивных двигателей.