RU2754915C1 - Method for plasma processing of metal products - Google Patents
Method for plasma processing of metal products Download PDFInfo
- Publication number
- RU2754915C1 RU2754915C1 RU2020135391A RU2020135391A RU2754915C1 RU 2754915 C1 RU2754915 C1 RU 2754915C1 RU 2020135391 A RU2020135391 A RU 2020135391A RU 2020135391 A RU2020135391 A RU 2020135391A RU 2754915 C1 RU2754915 C1 RU 2754915C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plasma
- cathode
- product
- current
- anode
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 24
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 abstract description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 14
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 abstract description 13
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 abstract description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 8
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 7
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 5
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 abstract description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004157 plasmatron Methods 0.000 description 21
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 9
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 8
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 8
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 8
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 7
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005269 aluminizing Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
- C23C4/06—Metallic material
- C23C4/08—Metallic material containing only metal elements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
- C23C4/137—Spraying in vacuum or in an inert atmosphere
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области поверхностной термической обработки, а именно плазменной термической и химико-термической обработки поверхностного слоя металлических изделий.The invention relates to the field of surface heat treatment, namely plasma thermal and chemical-thermal treatment of the surface layer of metal products.
Известны способы плазменной термической обработки поверхностного слоя деталей, при которых (патент РФ №2064511 опубл. 27.07. 1996 г., №2069131, опубл. 20.11. 1996 г., №2343211 опубл. 10.01.2009 г.) плазменную обработку ведут плазменной струей (дугой косвенного действия), горящей между электродом-катодом плазмотрона и плазмообразующим соплом - анодом (прямая полярность тока). При этом обеспечивается технологическая гибкость процесса поверхностной термической обработки.Known methods of plasma heat treatment of the surface layer of parts, in which (RF patent No. 2064511 publ. 27.07. 1996, No. 2069131, publ. 20.11. 1996, No. 2343211 publ. 10.01.2009) plasma treatment is carried out with a plasma jet (an arc of indirect action), burning between the electrode-cathode of the plasmatron and the plasma-forming nozzle - the anode (direct polarity of the current). This ensures the technological flexibility of the surface heat treatment process.
Признаки известных способов, совпадающие с признаками заявленного изобретения, заключаются в том, что поверхностную термическую обработку ведут плазменной струей.The features of the known methods, which coincide with the features of the claimed invention, are that the surface heat treatment is carried out with a plasma jet.
Причина, препятствующая получению в известных способах технического результата, который обеспечивается заявляемым изобретением, заключается в том, что плазменная струя прямой полярности тока горит между электродом - катодом плазмотрона и плазмообразующим соплом-анодом. Материал катода обладает высокими эмиссионными свойствами, что сводит к минимуму эрозию катода. Это приводит к тому, что отсутствует повышение качества поверхностной обработки металлов (окалиностойкость, жаростойкость, твердость, коррозионная стойкость и др.) путем осаждения и насыщения поверхностного слоя изделия материалом катода (продуктами эрозии катода).The reason that prevents the obtaining in the known methods of the technical result, which is provided by the claimed invention, is that the plasma jet of direct polarity of the current burns between the electrode - the cathode of the plasmatron and the plasma-forming nozzle-anode. The cathode material is highly emissive, which minimizes cathode erosion. This leads to the fact that there is no improvement in the quality of surface treatment of metals (scale resistance, heat resistance, hardness, corrosion resistance, etc.) by deposition and saturation of the surface layer of the product with the cathode material (cathode erosion products).
Известны технические решения (см. например, патент РФ №2430166 опубл. 27.09. 2011 г., патенты на полезную модель РФ №78193 опубл. 20.11.2008 г., №95665 опубл. 10.07. 2010 г.), при которых плазменную поверхностную термообработку изделий ведут путем перемещения по поверхности изделия одной или двух плазменных дуг прямого действия током прямой полярности (изделие является анодом). При этом обеспечивается высокая плотность теплового потока и скорость нагрева поверхности изделия, что повышает производительность и качество поверхностной термообработки.Known technical solutions (see, for example, RF patent No. 2430166 publ. September 27, 2011, utility model patents RF No. 78193 publ. 20.11.2008, No. 95665 publ. 10.07. 2010), in which the plasma surface heat treatment of products is carried out by moving one or two plasma arcs of direct action with a current of direct polarity over the surface of the product (the product is the anode). At the same time, a high heat flux density and a heating rate of the product surface are ensured, which increases the productivity and quality of surface heat treatment.
Признаки известных способов, совпадающие с признаками заявленного изобретения, заключаются в том, что для поверхностной термической обработки используют плазменную дугу прямого действия.The features of the known methods, which coincide with the features of the claimed invention, are that a direct plasma arc is used for surface heat treatment.
Причина, препятствующая получению в известных способах технического результата, который обеспечивается заявляемым изобретением, заключается в том, что для обработки используется плазменная дуга прямого действия прямой полярности тока, которая горит между электродом-катодом плазмотрона и изделием - анодом. Это приводит к тому, что отсутствует повышение качества поверхностной обработки металлов (окалиностойкость, жаростойкость, твердость, коррозионная стойкость и др.) путем осаждения и насыщения поверхностного слоя изделия материалом катода.The reason that prevents the obtaining in the known methods of the technical result, which is provided by the claimed invention, is that a plasma arc of direct action of direct current polarity is used for processing, which burns between the electrode-cathode of the plasmatron and the product - the anode. This leads to the fact that there is no improvement in the quality of surface treatment of metals (scale resistance, heat resistance, hardness, corrosion resistance, etc.) by deposition and saturation of the surface layer of the product with the cathode material.
Известен способ плазменной обработки (см., например, патент на изобретение РФ №2560493 опубл. 20.08.15), при котором плазменную обработку поверхности металла с целью повышения эксплуатационного ресурса изделий осуществляют плазменной дугой прямого действия обратной полярности тока. Обработка током обратной полярности обеспечивает равномерное распределение характеристик упрочненного слоя по ширине и глубине.The known method of plasma treatment (see, for example, patent for invention of the Russian Federation No. 2560493 publ. 20.08.15), in which plasma treatment of the metal surface in order to increase the service life of products is carried out by a plasma arc of direct action of reverse polarity of the current. Reverse polarity current treatment ensures an even distribution of the characteristics of the hardened layer over the width and depth.
Признаки известного способа, совпадающие с признаками заявленного изобретения, заключаются в том, что для поверхностной обработки используют плазменную дугу прямого действия обратной полярности тока.The features of the known method, which coincide with the features of the claimed invention, consist in the fact that a plasma arc of direct action of the reverse polarity of the current is used for surface treatment.
Причина, препятствующая получению в известном способе технического результата, который обеспечивается заявляемым изобретением, заключается в том, что для обработки используется плазменная дуга прямого действия и изделием-катодом. Это приводит к тому, что отсутствует повышение качества обратной полярности тока, которая горит между электродом-анодом плазмотрона поверхностной обработки металлов (окалиностойкость, жаростойкость, твердость, коррозионная стойкость и др.) путем осаждения и насыщения поверхностного слоя изделия материалом катода.The reason that prevents the known method from obtaining the technical result, which is provided by the claimed invention, is that a plasma arc of direct action and a product-cathode are used for processing. This leads to the fact that there is no improvement in the quality of the reverse polarity of the current, which burns between the anode electrode of the plasmatron for surface treatment of metals (scale resistance, heat resistance, hardness, corrosion resistance, etc.) by deposition and saturation of the surface layer of the product with the cathode material.
Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ плазменной термической обработки поверхностного слоя изделий (патент на изобретение РФ №2686505, опубл. 29.04.19), при котором повышение качества поверхностной обработки металлов (окалиностойкость, жаростойкость, твердость, коррозионная стойкость и др.) обеспечивается путем осаждения и насыщения поверхностного слоя изделия материалом катода плазмотрона (продуктами эрозии катода). Обработку в известном способе ведут расположенными соосно, плазменной струей обратной полярности тока, горящей между электродом плазмотрона-анодом и плазмообразующим соплом катодом и рабочей плазменной дугой прямой полярности, горящей между плазмообразующим соплом-катодом и изделием-анодом. Это обеспечивает эрозию и перенос материала сопла-катода на поверхность изделия. Для питания дуг используются отдельные источники питания. Техническим результатом изобретения является повышение качества (окалиностойкость, жаростойкость, твердость, коррозионная стойкость и др.) поверхностной обработки металлов (термической и химико-термической) путем покрытия и насыщения поверхностного слоя изделия материалом катода. Данный способ принят за прототип.The closest method for the same purpose to the claimed invention in terms of a combination of features is a method of plasma heat treatment of the surface layer of products (patent for invention of the Russian Federation No. 2686505, publ. resistance, etc.) is provided by deposition and saturation of the surface layer of the product with the material of the plasmatron cathode (products of cathode erosion). The processing in the known method is carried out by a coaxial plasma jet of reverse polarity of the current, burning between the plasma torch-anode electrode and the plasma-forming nozzle by the cathode and the working plasma arc of direct polarity, burning between the plasma-forming nozzle-cathode and the product-anode. This provides erosion and transfer of the nozzle-cathode material to the surface of the product. Separate power supplies are used to power the arcs. The technical result of the invention is to improve the quality (scale resistance, heat resistance, hardness, corrosion resistance, etc.) of surface treatment of metals (thermal and chemical-thermal) by coating and saturating the surface layer of the product with the cathode material. This method is taken as a prototype.
Признаки известного способа, совпадающие с признаками заявленного изобретения, заключаются в том, что способ плазменной обработки металлического изделия, а именно плазменной поверхностной термической и химико-термической обработки, путем покрытия и насыщения поверхностного слоя изделия продуктами эрозии материала плазмообразующего сопла-катода. Обработку ведут плазменной струей и плазменной дугой прямого действия. Эрозия катода обеспечивается тем, что между электродом плазмотрона-анодом и плазмообразующим соплом-катодом горит дуга обратной полярности тока. Для обработки используют два отдельных источника питания плазменных дуг.The features of the known method, which coincide with the features of the claimed invention, are that the method of plasma treatment of a metal product, namely plasma surface thermal and chemical-thermal treatment, by coating and saturating the surface layer of the product with the products of erosion of the plasma-forming nozzle-cathode material. The treatment is carried out with a plasma jet and a direct-acting plasma arc. Erosion of the cathode is provided by the fact that an arc of reverse polarity of the current burns between the plasma torch-anode electrode and the plasma-forming nozzle-cathode. For processing, two separate power sources for the plasma arcs are used.
Причина, препятствующая получению в известном способе технического результата, который обеспечивается изобретением, заключается в том, что рабочая плазменная дуга, горящая между соплом плазмотрона-катодом и изделием-анодом, работает на токе прямой полярности. Это приводит к тому, что снижается качество адгезии переносимого плазменной дугой материала катода с поверхностью изделия из-за наличия оксидов и других загрязнений на поверхности изделия. Кроме того, происходит снижение скорости движения и соударения положительных ионов материала катода с поверхностью изделия (является анодом).The reason that prevents the known method from obtaining the technical result, which is provided by the invention, is that the working plasma arc, burning between the nozzle of the plasmatron-cathode and the product-anode, operates on a current of direct polarity. This leads to the fact that the quality of adhesion of the cathode material carried by the plasma arc to the surface of the article decreases due to the presence of oxides and other contaminants on the surface of the article. In addition, there is a decrease in the speed of movement and collision of positive ions of the cathode material with the surface of the product (it is the anode).
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении качества поверхностной обработки металлов (термической и химико-термической) путем покрытия и насыщения поверхностного слоя изделия материалом катода за счет улучшения адгезии переносимого плазменной дугой материала катода с поверхностью изделия.The problem to be solved by the invention is to improve the quality of surface treatment of metals (thermal and chemical-thermal) by coating and saturating the surface layer of the product with the cathode material by improving the adhesion of the cathode material carried by the plasma arc to the surface of the product.
Техническим результатом является повышение эксплуатационных характеристик рабочих поверхностей изделий, таких как окалиностойкость, жаростойкость, твердость, коррозионная стойкость.The technical result is to increase the operational characteristics of the working surfaces of products, such as scale resistance, heat resistance, hardness, corrosion resistance.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе плазменной обработки металлического изделия, а именно плазменной поверхностной термической и химико-термической обработки, путем покрытия и насыщения поверхностного слоя изделия продуктами эрозии материала плазмообразующего сопла - катода, при этом обработку ведут плазменной струей обратной полярности тока и плазменной дугой прямого действия, работающих от отдельных источников питания, согласно изобретению обработку ведут раздельно плазменной струей обратной полярности тока, горящей между электродом-анодом и плазмообразующим соплом-катодом отдельного плазмотрона и плазменной дугой прямого действия обратной полярности тока, горящей между электродом-анодом второго плазмотрона и изделием-катодом.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known method of plasma treatment of a metal product, namely plasma surface thermal and chemical-thermal treatment, by coating and saturation of the surface layer of the product with the products of erosion of the material of the plasma-forming nozzle - the cathode, while the processing is carried out with a plasma jet reverse polarity of the current and a plasma arc of direct action, operating from separate power sources, according to the invention, the treatment is carried out separately by a plasma jet of reverse polarity of the current, burning between the electrode-anode and the plasma-forming nozzle-cathode of a separate plasmatron and a plasma arc of direct action of reverse polarity of the current, burning between the electrode -anode of the second plasmatron and product-cathode.
Новые признаки способа заключаются в том, что плазменная поверхностная обработка выполняется раздельно плазменной струей обратной полярности тока, горящей между электродом-анодом и плазмообразующим соплом-катодом отдельного плазмотрона и плазменной дугой обратной полярности тока, горящей между электродом-анодом второго плазмотрона и изделием-катодом. Эрозия материала катода (сопла) перенос и осаждение продуктов эрозии на поверхность изделия осуществляется плазменной струей обратной полярности тока, горящей между электродом-анодом и плазмообразующим соплом-катодом отдельного плазмотрона. Плазменная дуга обратной полярности тока, горящая между электродом-анодом второго плазмотрона и изделием-катодом обеспечивает предварительный нагрев и очистку поверхности изделия. Очистка поверхности от оксидов и загрязнений осуществляется за счет эффекта катодного распыления.New features of the method consist in the fact that plasma surface treatment is performed separately by a plasma jet of reverse polarity of the current, burning between the anode electrode and the plasma-forming nozzle-cathode of a separate plasmatron and a plasma arc of reverse current polarity, burning between the electrode-anode of the second plasmatron and the product-cathode. Erosion of the cathode (nozzle) material, the transfer and deposition of erosion products onto the surface of the article is carried out by a plasma jet of reverse polarity of the current, burning between the anode electrode and the plasma-forming nozzle-cathode of a separate plasmatron. A plasma arc of reverse polarity of the current, burning between the anode electrode of the second plasmatron and the product-cathode, provides preheating and cleaning of the product surface. Surface cleaning from oxides and impurities is carried out due to the effect of cathodic sputtering.
Отличительные признаки, в совокупности с известными, обеспечивают улучшенную адгезию и диффузию материала катода отдельного плазмотрона (продуктов эрозии сопла плазмотрона) переносимых плазменной струей и, как следствие, повышение эксплуатационных характеристик рабочих поверхностей изделий, таких как окалиностойкость, жаростойкость, твердость, коррозионная стойкость и др.Distinctive features, in conjunction with the known ones, provide improved adhesion and diffusion of the cathode material of a separate plasmatron (products of erosion of the nozzle of the plasmatron) carried by the plasma jet and, as a consequence, an increase in the operational characteristics of the working surfaces of products, such as scale resistance, heat resistance, hardness, corrosion resistance, etc. ...
Улучшение адгезии и диффузии обеспечивается тем, что продукты эрозии материала сопла - катода отдельного плазмотрона, переносимые плазменной струей, взаимодействуют с поверхностью изделия, предварительно очищенной и нагретой плазменной дугой прямого действия обратной полярности тока второго плазмотрона. Кроме того, отсутствует снижение скорости движения и соударения положительных ионов материала катода с поверхностью изделия.Improvement of adhesion and diffusion is ensured by the fact that the products of erosion of the nozzle material - the cathode of a separate plasmatron, carried by the plasma jet, interact with the surface of the product, previously cleaned and heated by a direct plasma arc of the reverse polarity of the current of the second plasmatron. In addition, there is no decrease in the speed of movement and collision of positive ions of the cathode material with the surface of the product.
На чертеже показана поверхность изделия из стали 16ГСА, после алитирования (один проход).The drawing shows the surface of a product made of 16GSA steel, after aluminizing (one pass).
Осуществление способа заключаются в следующем.The implementation of the method is as follows.
Плазменную поверхностную термическую и химико-термическую обработку выполняют плазменной дугой прямого действия обратной полярности тока, перемещающейся относительно изделия. Производится предварительный нагрев и очистка поверхности изделия плазменной струей обратной полярности тока, горящей между электродом-анодом плазмотрона и плазмообразующим соплом-катодом обеспечивается перенос и осаждение продуктов эрозии материала катода (плазмообразующего сопла) на нагретую и очищенную поверхность изделия. В зависимости от температуры поверхности изделия и длительности воздействия происходит осаждение или осаждение с диффузией материала плазмообразующего сопла на рабочих поверхностях изделия. При этом обеспечивается получение заданных характеристик рабочих поверхностей изделий.Plasma surface thermal and chemical-thermal treatment is performed with a direct-acting plasma arc of reverse polarity of the current moving relative to the product. Preheating and cleaning of the surface of the product is carried out with a plasma jet of reverse polarity of the current, burning between the anode electrode of the plasmatron and the plasma-forming nozzle-cathode, the transfer and deposition of erosion products of the cathode material (plasma-forming nozzle) onto the heated and cleaned surface of the product is ensured. Depending on the temperature of the surface of the product and the duration of exposure, deposition or deposition with diffusion of the material of the plasma-forming nozzle on the working surfaces of the product occurs. This ensures that the specified characteristics of the working surfaces of the products are obtained.
Заявляемый способ иллюстрируется следующим примером.The claimed method is illustrated by the following example.
Разработан и изготовлен стенд (опытный образец) для осуществления описанного способа плазменной обработки металлов. Стенд включает два плазмотрона (один для плазменной обработки плазменной дугой прямого действия током обратной полярности, второй - для плазменной обработки плазменной струей прямого действия током обратной полярности) два источника питания плазменных дуг с напряжением холостого хода не ниже 70 В и падающей внешней вольт-амперной характеристикой, необходимое вспомогательное оборудование. При осуществлении способа ток дуги прямого действия обратной полярности анод плазмотрона - изделие изменяли в диапазоне 50-120А, ток плазменной струи между анодом плазмотрона и плазмообразующим соплом-катодом (алюминий) - 50-150A. Расход плазмообразующих газов (аргон) составлял 2-5 л/мин. Расстояние от рабочего торца плазмотронов до поверхности изделия (дистанция обработки) составляло 8-20 мм. Перемещение плазмотронов относительно изделия производилось со скоростью 1-10 мм/сек. Материалом рабочей вставки был алюминий. Изделие-образец из стали 16ГСА. Ширина дорожки составляла 10-16 мм. Толщина алитированного слоя составила 0,03-0,3 мм. На чертеже представлен результат обработки за один проход. Материалами, наносимыми на поверхность изделия, могут быть никель медь, и др.A stand (prototype) for the implementation of the described method of plasma processing of metals has been developed and manufactured. The stand includes two plasmatrons (one for plasma treatment with a direct plasma arc with reverse polarity current, the other for plasma treatment with a direct plasma jet with reverse polarity current) two power supplies for plasma arcs with an open circuit voltage of at least 70 V and a falling external current-voltage characteristic , the necessary auxiliary equipment. When implementing the method, the direct arc current of reverse polarity, the anode of the plasmatron - the product was changed in the range of 50-120A, the current of the plasma jet between the anode of the plasmatron and the plasma-forming nozzle-cathode (aluminum) - 50-150A. The flow rate of plasma gases (argon) was 2-5 l / min. The distance from the working end of the plasmatrons to the product surface (processing distance) was 8-20 mm. The movement of the plasmatrons relative to the product was carried out at a speed of 1-10 mm / sec. The material of the working insert was aluminum. Sample product made of 16GSA steel. The track width was 10-16 mm. The thickness of the aluminized layer was 0.03-0.3 mm. The drawing shows the result of processing in one pass. The materials applied to the surface of the product can be nickel, copper, etc.
Процесс плазменной поверхностной обработки отличается высокой стабильностью.The plasma surface treatment process is highly stable.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020135391A RU2754915C1 (en) | 2020-10-27 | 2020-10-27 | Method for plasma processing of metal products |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020135391A RU2754915C1 (en) | 2020-10-27 | 2020-10-27 | Method for plasma processing of metal products |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2754915C1 true RU2754915C1 (en) | 2021-09-08 |
Family
ID=77670294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020135391A RU2754915C1 (en) | 2020-10-27 | 2020-10-27 | Method for plasma processing of metal products |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2754915C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998048073A1 (en) * | 1997-04-23 | 1998-10-29 | Sierra Applied Sciences, Inc. | Plasma processing system utilizing combined anode/ion source |
| US8685213B2 (en) * | 2001-06-14 | 2014-04-01 | Cemecon Ag | Method and apparatus for plasma generation |
| RU150716U1 (en) * | 2014-09-08 | 2015-02-20 | Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военно-технический университет" Министерства обороны Российской Федерации | PLASMA SPRAYING DEVICE |
| RU2686505C1 (en) * | 2018-06-25 | 2019-04-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Method of plasma processing of metal products |
| RU2705847C1 (en) * | 2018-12-21 | 2019-11-12 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Plasmatron for plasma-selective frying of metal powders |
-
2020
- 2020-10-27 RU RU2020135391A patent/RU2754915C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998048073A1 (en) * | 1997-04-23 | 1998-10-29 | Sierra Applied Sciences, Inc. | Plasma processing system utilizing combined anode/ion source |
| US8685213B2 (en) * | 2001-06-14 | 2014-04-01 | Cemecon Ag | Method and apparatus for plasma generation |
| RU150716U1 (en) * | 2014-09-08 | 2015-02-20 | Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военно-технический университет" Министерства обороны Российской Федерации | PLASMA SPRAYING DEVICE |
| RU2686505C1 (en) * | 2018-06-25 | 2019-04-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Method of plasma processing of metal products |
| RU2705847C1 (en) * | 2018-12-21 | 2019-11-12 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Plasmatron for plasma-selective frying of metal powders |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101361207B1 (en) | Method for operating a pulsed arc source and arc source | |
| CA2623169C (en) | Plasma torch with corrosive protected collimator | |
| CN107109626B (en) | Device for forming a coating on a surface of a component | |
| US4645895A (en) | Method and apparatus for surface-treating workpieces | |
| CN111058035B (en) | Process for preparing wear-resistant and corrosion-resistant alloy coating on surface of copper and copper alloy by laser cladding and alloy coating | |
| CN111945111B (en) | Composite coating deposited on surface of cubic boron nitride cutter and deposition method | |
| RU2686505C1 (en) | Method of plasma processing of metal products | |
| RU2754915C1 (en) | Method for plasma processing of metal products | |
| Khafizov et al. | Steel surface modification with plasma spraying electrothermal installation using a liquid electrode | |
| Yu et al. | Surface finishing of die and tool steels via plasma-based electron beam irradiation | |
| RU2708715C1 (en) | Method for hybrid laser-arc surfacing of metal articles | |
| CN1215740C (en) | Laminar flow arc plasma jet material surface processing method | |
| JP2024522797A (en) | Apparatus and method for coating the interior surface of a hollow article - Patents.com | |
| Gabdrakhmanov et al. | Surface thermohardening by the fast-moving electric arch | |
| Takeda et al. | Surface modification by cathode spots of a vacuum arc | |
| RU2595185C2 (en) | Method of plasma treatment of metals | |
| Borisov et al. | Effective processes for arc-plasma treatment in large vacuum chambers of technological facilities | |
| RU2478141C2 (en) | Modification method of material surface by plasma treatment | |
| Xu et al. | Plasma surface metallurgy of materials based on double glow discharge phenomenon | |
| US11214861B2 (en) | Arrangement for coating substrate surfaces by means of electric arc discharge | |
| RU2146724C1 (en) | Method for depositing composite coatings | |
| JPH07300665A (en) | Method for forming boron diffusion / permeation layer / boron film on metal substrate | |
| RU2621750C2 (en) | Method of forming a wear-resistant layer on the surface of a detail of titane or titanium alloy | |
| RU2607398C2 (en) | Method of coatings application by plasma spraying and device for its implementation | |
| RU2645421C1 (en) | Method of application of metallic powder coating to the surface of metal constructions |