Разработка установки плазменной закалки штампов с использованием технического зрения

Большинство деталей и узлов машин – от подшипников до режущего инструмента – работает в условиях трения, следовательно, подвержены изнашиванию. Это и сокращает век подавляющего количества машин и механизмов, например, транспортных машин или станков. Не надо быть специалистом, чтобы пассажиру автобуса, который движется по улице с толчками, сотрясаясь всей массой и испуская клубы выхлопных газов, определить, что его двигатель и трансмиссия изношены до предела. Это значит, что в процессе эксплуатации произошло уменьшение диаметра шеек коленчатого вала автобуса и поршневых колец его двигателя и образовались недопустимые зазоры сопряженных деталей. В значительной степени справедливо утверждение, что качество машин и конструкций заложено в поверхностном слое материала, из которого они изготовлены. Долговечность работы машины зависит от того, как изнашиваются трущиеся поверхности, как возникают и развиваются трещины, особенно при знакопеременных нагрузках, т.е. долговечность деталей, не испытывающих контактных нагрузок, также зависит от качества поверхностного слоя детали. Поэтому в машиностроении широко используют методы объемного упрочнения изделий с помощью их термической обработки и методы, обеспечивающие различное сочетание свойств в поверхностном слое и внутреннем объеме деталей - поверхностную закалку.

Эффективным методом поверхностного упрочнения железоуглеродистых сплавов является обработка концентрированными потоками энергии (КПЭ) – лазерными, фононными, электронными, плазменными, сущность которых состоит в высокоскоростном нагреве поверхностного слоя металла и быстром его охлаждении в результате передачи тепла в глубинные слои материала детали. Это обусловливает изменение структуры поверхностного слоя за счет фазового превращения – закалки на мартенсит.

Среди методов поверхностной обработки с помощью высококонцентрированных источников энергии закалка при плазменном нагреве занимает особое место как наиболее простая и технологичная операция. Показано, что закалка с плазменным нагревом поверхности углеродистых сталей приводит к повышению их абразивной стойкости и износостойкости при трении металла по металлу.

Цель плазменной закалки – изготовление деталей и инструмента с упрочненным поверхностным слоем толщиной до нескольких миллиметров при неизменном общем химическом составе материала и сохранении во внутренних слоях первоначальных свойств исходного металла.