Рисунок 1 Конструкция кольцевого плазмотрона: 1-шаговый двигатель; 2-верхний корпус; 3-нижний корпус; 4-подвод плазмообразующего газа; 5-электроды; 6-муфта; 7-вал




Скачать 50.42 Kb.
НазваниеРисунок 1 Конструкция кольцевого плазмотрона: 1-шаговый двигатель; 2-верхний корпус; 3-нижний корпус; 4-подвод плазмообразующего газа; 5-электроды; 6-муфта; 7-вал
Дата конвертации05.05.2013
Размер50.42 Kb.
ТипАнализ

СЭТС/Социально-экономические и технические системы: исследование, проектирование, организация

© Камская государственная инженерно-экономическая академия (КамПИ) 2003-2006 / 5 номер 2006 г. /


Д.И. Исрафилов, А.Т. Галиакбаров, к.т.н., В.В. Звездин

Камская государственная инженерно-экономическая академия


СТАБИЛИЗАЦИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ПЛАЗМЕННОЙ ПОВЕРХНОСТНОЙ ЗАКАЛКИ МЕТАЛЛОВ


Среди технологических процессов, применяемых в машиностроении, важное место занимает плазменная технология закалки деталей. В перспективе развития прогрессивных технологий возрастает роль плазменных технологических комплексов (ПТК) с применением плазмотронов специальной конструкции, к которым относятся и кольцевые. Для автоматизации выполняемых технологических операций (ТО) по закалке деталей необходимо измерять параметры технологического процесса (ТП), характеризующих качество, в реальном времени.

Были проведены металлографические исследования образцов деталей после плазменной закалки классическим линейным плазмотроном [1]. В качестве образцов, обрабатываемых плазменным потоком, использовались материалы: чугуны, стали У8 и сталь 45. Обработка проводилась на двух деталях одного материала. Дюрометрические исследования упрочненных образцов показали, что микротвердость первого образца значительно отличается от микротвердости второго.

Для обеспечения заданного ТП и выбора режимов закалки необходимо контролировать основные параметры процесса взаимодействия плазмы с металлом и их влияние на показатели качества (микротвердость, глубина упрочненного слоя, шероховатость поверхности, микроструктура, химический состав и т.д.).

Основным критерием регулирования параметров качества ТП выступает температура зоны взаимодействия плазмы с металлом.

На основе теоретических и экспериментальных данных, проведенных на кафедре, разработана экспериментальная установка ПТК на базе кольцевого плазматрона (рисунок 1).Между электродами возникает плазма, движущаяся по контуру электродов под действием электромагнитных сил [2]. Она воздействует на обрабатываемую поверхность деталей. Регулируя электрические параметры разряда и расход плазмообразующего газа, получаем необходимую яркостную температуру плазмы для обработки поверхностей деталей с требуемыми показателями качества ТП. Важными параметрами, характеризующими качество ТП, являются их зависимости от энергетических и тепловых показателей ПТК. Результаты экспериментальных исследований (рисунок 2) показывают стабильность характеристик ПТК, что позволяет получить устойчивый поток плазмы и осуществлять обработку деталей цилиндрической формы по закалке поверхностного слоя.



Рисунок 1 - Конструкция кольцевого плазмотрона:1-шаговый двигатель; 2-верхний корпус; 3-нижний корпус; 4-подвод плазмообразующего газа; 5-электроды; 6-муфта; 7-вал

Анализ характеристик показывает, что оптимальными значениями пределов регулирования электрических параметров для обеспечения эффективности ПТК являются: сила тока 100…120 А, напряжение 80…100 В, суммарный расход плазмообразующего газа 1…1,5 г/с, межэлектродный зазор 3…5 мм [3].



а) б)

Рисунок 2 – Характеристики плазмотрона: а) вольтамперная характеристика; б) зависимость среднемассовой температуры струи от мощности (1- межэлектродный зазор 3 мм, 2 – 5 мм, 3 – 6 мм)

Для расчета параметров плазмотрона разработана модель дуги, для которой получены безразмерные критерии подобия: - критерий, характеризующий вкладываемую электрическую энергию, - критерий нагрева газа. Согласно приведенным зависимостям (рисунок 3), рассчитывается энтальпия потока газа для различных параметров плазмотрона. Затем по известным методикам вычисляется температура плазмы, которая влияет на параметры технологического процесса.



Рисунок 3 – Зависимость критерия нагрева газа от критерия вкладываемой электрической энергии

Контролируя температуру в ходе технологического процесса, повышаем стабильность показателей качества поверхностной плазменной закалки.

Степень поляризации излучения поверхности характеризует различные свойства материалов (геометрия излучающей поверхности, её шероховатость, химический состав и т.д.), таким образом, степень поляризации является информативным параметром [4].

Метод расчета степени поляризации основан на измерении параметров вектора Стокса для частично поляризованного излучения и обработки полученной информации согласно математической модели [5].

Была предложена схема измерителя степени поляризации, основанная на измерениях двух интенсивностей излучения, прошедших через два неподвижных поляризатора, плоскость поляризации которых ориентирована через 45 градусов.



Рисунок 4 - Функциональная схема измерителя степени поляризации

Для определения параметров плазмы широко распространено применение методов спектральной диагностики излучения. Измерение спектральных составляющих излучения позволяет определить концен­трации заряженных частиц в плазме и по их интенсивности производить расчет температуры. Применение данного метода измерения температуры плазмы совместно с поляризационной фильтрацией теплового излучения поверхности позволяет более точно рассчитать температуру зоны взаимодействия плазмы с металлом.

Температура определяется по формуле:

. (1)

При использовании формулы (1) оценивается температура исследуемой зоны источника излучения спектра, обусловившая определённое значение отношения интенсивностей линий I1 и I2 , в соответствии с которым она равна:

Т=. (4)



Рисунок 5 - Структурная схема многоспектрального пирометра

На рисунке 5 приведена структурная схема метода измерения температуры на основе многоспектрального пирометра.

Для обеспечения заданных показателей качества закалки деталей цилиндрической формы была разработана САУ кольцевым плазматроном функциональная схема, которой представлена на рисунке 6. САУ ПТК условно можно разделить на две независимые подсисте­мы. В первой применяется регулирование температуры металла за счет перемещения электродов кольцевого плазмотрона, а во второй - за счет изменения параметров питающего напряжения.



Рисунок 6 - Функциональная схема САУ процессом плазменной закалки

На созданном ПТК были проведены эксперименты по упрочнению металлов и сделаны металлографические исследования образцов деталей после плазменной закалки. Из результатов металлографических исследований образцов после плазменной закалки видно повышение стабильности показателей качества процесса до 10 %.


Литература:

1. Ясько О.И. Электрическая дуга в плазмотроне. – Мн.: Наука и техника 1977.

2. Разработка кольцевого плазмотрона с регулируемыми выходными параметрами для автоматизированной обработке деталей цилиндрической формы и исследование его характеристик./ А.Т. Галиакбаров, В.В. Звездин, И.Х. Исрафилов, Д.И. Исрафилов// Информационные и социально-экономические аспекты создания современных технологий: Онлайновый электронный научно-технический журнал - 2005. - № 9. (http://kampi.ru/sets)

3. Исследование плазменного устройства с движущимся разрядом./ А.Т. Галиакбаров, И.Х. Исрафилов, Д.И. Исрафилов// Наука и практика. Диалоги нового века: Материалы конференции. Часть II. - Наб.Челны: КамПИ - 2003. - С. 52-54.

4. Аззам Р., Башара Н. Эллипсометрия и поляризованный свет.- М.: Мир, 1981.

5. Патент РФ № 2256887 кл. G01 О 4/04. Способ измерения степени поляризации. Опубликовано 20.07.2005. Звездин В.В., Заморский В.В. и др.





Добавить в свой блог или на сайт

Похожие:

Рисунок 1 Конструкция кольцевого плазмотрона: 1-шаговый двигатель; 2-верхний корпус; 3-нижний корпус; 4-подвод плазмообразующего газа; 5-электроды; 6-муфта; 7-вал iconПояснительная записка к Курсовой работе по дисциплине “ Информационные технологии” на тему “ Контроллер шаговых двигателей”
Вариантов тут два — сервопривод, с обратными связями по току, напряжению и координате, либо шаговый привод. Сервопривод экономичней,...

Рисунок 1 Конструкция кольцевого плазмотрона: 1-шаговый двигатель; 2-верхний корпус; 3-нижний корпус; 4-подвод плазмообразующего газа; 5-электроды; 6-муфта; 7-вал iconКларк Далтон, Курт Мар, К. Х. Шер Корпус мутантов
«Перри Родан. В трех книгах. Книга Корпус мутантов: Антология»: Терра — Книжный клуб; спб.; 1998

Рисунок 1 Конструкция кольцевого плазмотрона: 1-шаговый двигатель; 2-верхний корпус; 3-нижний корпус; 4-подвод плазмообразующего газа; 5-электроды; 6-муфта; 7-вал iconПрограмма управления Шаговым Двигателем
Шаговый двигатель, его устройство и принцип работы

Рисунок 1 Конструкция кольцевого плазмотрона: 1-шаговый двигатель; 2-верхний корпус; 3-нижний корпус; 4-подвод плазмообразующего газа; 5-электроды; 6-муфта; 7-вал iconС. П. Сирый (профессор, капитан 1-го ранга в отставке)
Морской кадетский корпус, расположенный в Санкт-Петербурге. Свое начало этот корпус вел от школы Навигацких и морских наук в Москве,...

Рисунок 1 Конструкция кольцевого плазмотрона: 1-шаговый двигатель; 2-верхний корпус; 3-нижний корпус; 4-подвод плазмообразующего газа; 5-электроды; 6-муфта; 7-вал iconКостенко Ф. А. Корпус крылатой гвардии
Костенко Ф. А. Корпус крылатой гвардии. — М.: Воениздат, 1974. — 269 стр с ил. — Тираж 50000 экз. Цена 57 коп

Рисунок 1 Конструкция кольцевого плазмотрона: 1-шаговый двигатель; 2-верхний корпус; 3-нижний корпус; 4-подвод плазмообразующего газа; 5-электроды; 6-муфта; 7-вал iconПубличный отчет за 2011-2012 уч г
Государственное бюджетное образовательное учреждение города Москвы детский сад комбинированного вида №1986 имеет два здания. Адреса:...

Рисунок 1 Конструкция кольцевого плазмотрона: 1-шаговый двигатель; 2-верхний корпус; 3-нижний корпус; 4-подвод плазмообразующего газа; 5-электроды; 6-муфта; 7-вал iconДоклад руководителя публичный доклад
Отечеству на гражданском и военном поприще, воспитать человека широкой эрудиции, высокой культуры, патриота с развитым чувством гражданского...

Рисунок 1 Конструкция кольцевого плазмотрона: 1-шаговый двигатель; 2-верхний корпус; 3-нижний корпус; 4-подвод плазмообразующего газа; 5-электроды; 6-муфта; 7-вал iconОглавление часть первая
Раковый корпус носил и номер тринадцать. Павел Николаевич Русанов никогда не был и не мог быть суеверен, но что-то опустилось в нём,...

Рисунок 1 Конструкция кольцевого плазмотрона: 1-шаговый двигатель; 2-верхний корпус; 3-нижний корпус; 4-подвод плазмообразующего газа; 5-электроды; 6-муфта; 7-вал iconДозиметрическая система для определения радионуклидного состава газоаэрозольной примеси Елохин А. П. (Нияу мифи), Рау Д. Ф., (Оао внииаэс) г. Москва
Аэс [5]: 1 – измерительный канал (корпус), 2 – электроды, 3 – индукционная катушка (соленоид), 4 – прибор для регистрации индукционного...

Рисунок 1 Конструкция кольцевого плазмотрона: 1-шаговый двигатель; 2-верхний корпус; 3-нижний корпус; 4-подвод плазмообразующего газа; 5-электроды; 6-муфта; 7-вал iconО проведении запроса котировок
«Новосибирский областной клинический кардиологический диспансер» место нахождения: г. Новосибирск ул. Залесского,6,корпус 8; почтовый...


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница