Плазменная обработка и ее распространение вследствие высокой по промышленным стандартам температуры плазмы, большого диапазона регулирования мощности и возможности сосредоточения потока плазмы на обрабатываемом изделии. Физическая сущность процесса.
Аннотация к работе
Плазменная обработка получила широкое распространение вследствие высокой по промышленным стандартам температуры плазмы (~ 104 К), большого диапазона регулирования мощности и возможности сосредоточения потока плазмы на обрабатываемом изделии; при этом эффекты плазменной обработки достигаются как тепловым, так и механическим действием плазмы (бомбардировкой изделия частицами плазмы, движущимися с очень высокой скоростью - так называемый скоростной напор плазменного потока).Плазмой называется газ, значительная часть которого ионизована. Это делает плазму хорошим проводником электрического тока, что широко используется для различных практических целей. Для технологических целей плазма используется в основном тогда, когда требуется высокотемпературный концентрированный нагрев значительных объемов заготовки. Для технологических целей получение плазмы осуществляют в плазмотронах - специальных устройствах, в которых используется электрический дуговой разряд, тлеющий разряд, высокочастотные и сверхвысокочастотные разряды, протекающие в различных плазмообразующих газах. Квазинейтральность плазмы означает, что число положительных и отрицательных зарядов в ней почти одинаково, а возникающие в плазме электрические поля приводят к восстановлению равенства разноименных зарядов, если в силу каких либо причин это равенство нарушается.Схема обработки изделия, не находящимся в электрическом контакте с плазмотроном, называется обработкой плазменной струей, соответственно, плазмотрон называется плазмотроном косвенного действия [4]. Плазматрон используются главным образом в промышленности в технологических целях, но устройства, аналогичные плазматрону, применяют и в качестве плазменных двигателей. Дуговой плазматрон постоянного тока состоит из следующих основных узлов: одного (катода) или двух (катода и анода) электродов, разрядной камеры и узла подачи плазмообразующего вещества; разрядная камера может быть совмещена с электродами - так называемыми плазматронами с полым катодом. В плазматронах 2-й группы плазма, создаваемая в разряде между катодом и анодом, истекает из разрядной камеры в виде узкой длинной струи. Плазматроны с плазменной струей обычно используют при термической обработке металлов, для нанесения покрытий, получения порошков с частицами сферической формы, в плазмохимической технологии и пр.; плазматроны с внешней дугой служат для обработки электропроводных материалов; плазматроны с расходуемыми электродами применяют при работе на агрессивных плазмообразующих средах и при необходимости генерации металлической, углеродной и т.д. плазмы из материала электродов (например, при карботермическом восстановлении руд).Технологическое применение плазма нашла в процессах, требующих высокотемпературного концентрированного нагрева (металлургия, сварочные процессы). В промышленности широко используется плазменная резка различных тугоплавких металлов, оксидов, карбидов, нитридов. Чаще всего используется для плазменно-механической обработки жаропрочных сталей и сплавов на основе молибдена, вольфрама и других материалов, при обработке которых при обычной температуре образуются микротрещины. Применение разбрызгивания расплавленного металла и его быстрого охлаждения позволяет получать малоразмерные капли, которые в дальнейшем используются в порошковой металлургии, для наплавки и т.д. Напыление производится с целью улучшения коррозионной стойкости (для напыления применяется никель, кобальт), жаростойкости (оксиды алюминия и циркония), в качестве защитных покрытий часто применяются вольфрам, молибден, ниобий.Плазменная обработка металлов (резка, сварка, наплавка) по сравнению с дуговой имеет следующие преимущества: высокую производительность (в 4 раза и более); низкую деформируемость обрабатываемого металла (за счет высоких скоростей сварки и резки); меньшее количество отходов при резке металла благодаря получению более узкой щели реза, чем при кислородной резке. Плазменная обработка металлов должна производиться в специальных помещениях или изолированных участках цеха. В настоящее время быстрое развитие получают смежные ресурсосберегающие процессы плазменной обработки металлов и напыления покрытий, основанные на использовании газового теплоносителя.
План
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Физическая сущность процесса
2. Схема процесса
3. Область применения и достоинства обработки
Заключение
Используемая литература
Введение
плазменный промышленный металл температура
Плазменная обработка получила широкое распространение вследствие высокой по промышленным стандартам температуры плазмы (~ 104 К), большого диапазона регулирования мощности и возможности сосредоточения потока плазмы на обрабатываемом изделии; при этом эффекты плазменной обработки достигаются как тепловым, так и механическим действием плазмы (бомбардировкой изделия частицами плазмы, движущимися с очень высокой скоростью - так называемый скоростной напор плазменного потока). Удельная мощность, передаваемая поверхности материала плазменной дугой, достигает 105-106 Вт/см2, в случае плазменной струи она составляет 103-104 Вт/см2. В то же время тепловой поток, если это необходимо, может быть рассредоточен, обеспечивая «мягкий» равномерный нагрев поверхности, что используется при наплавке и нанесении покрытий.
Вывод
Плазменная обработка металлов ( резка, сварка, наплавка) по сравнению с дуговой имеет следующие преимущества: высокую производительность ( в 4 раза и более); низкую деформируемость обрабатываемого металла (за счет высоких скоростей сварки и резки); меньшее количество отходов при резке металла благодаря получению более узкой щели реза, чем при кислородной резке.
Плазменная обработка металлов должна производиться в специальных помещениях или изолированных участках цеха. Площадь помещения, не занятая оборудованием, должна быть не менее 10 м2 на каждого работающего. Помещения для плазменной обработки должны иметь звукопоглощающую облицовку, рассчитанную на снижение высокочастотного шума
Методы газопламенной обработки чрезвычайно разнообразны: резка, сварка, наплавка, пайка и нагрев металла. В настоящее время быстрое развитие получают смежные ресурсосберегающие процессы плазменной обработки металлов и напыления покрытий, основанные на использовании газового теплоносителя. Эффективному использованию этих процессов способствуют новые прогрессивные оборудование и технология, разработанные и внедренные в производство в последние годы.
Плазменная обработка металлов с каждым днем получает все большее распространение. Об этом свидетельствует ее применение в космическом пространстве и в других экстремальных условиях. Этот процесс также успешно используют на созданных установках Булат для нанесения упрочняющих покрытий нитридом титана режущего инструмента, что значительно повышает его долговечность. Прогнозисты предсказывают плазменной обработке большую жизнь.
Список литературы
1. Айнспрук Н.П. Плазменная технология в производстве СБИС. М.: Мир, 1987.
2. Арцимович Л.А. Что каждый физик должен знать о плазме. М.: Атомиздат, 1977.
3. Арцимович Л.А. Элементарная физика плазмы. М.: Атомиздат, 1966.
4. Банов М.Д. Сварка и резка материалов: Учеб. Пособие для нач. проф. образования. - 3-е изд., стер. / Под ред. Казакова Ю.В. М.: Академия, 2003.
5. Бекери Дж. Плазма в лазерах. К.: Энергоиздат, 1982.