Введение 6
1. Обзор по теме выпускной работы 8
1.1. Современные технологические линии и комплексы оборудования в
производстве плазменной закалки штампов 8
1.2 Обзор литературных источников и патентный поиск 10
2. Технология производства 25
2.1 Описание технологической схемы процесса плазменной закалки 25
2.2 Описание устройства технического зрения и работы разрабатываемого
устройства плазменной закалки штампов 27
2.3 Плазмотрон для установки плазменной закалки 31
3. Конструкторская разработка 40
3.1. Выбор аппаратного обеспечения органов технического зрения для установки
плазменной закалки штампов 40
3.2 Расчет параметров плазмотрона для закалки штампов 43
3.2.1 Расчет мощности электрической дуги 43
3.2.2 Расчет потерь мощности 47
3.2.3 Определение КПД плазмотрона 48
3.3 Выбор источника питания 49
4. Монтаж, эксплуатация, ремонт технологического оборудования 52
Заключение 57
Список литературы 59
Приложение 1 62
Приложение 2
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.
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы был проведен аналитический обзор по теме выпускной работы. Подробно описаны современные технологические линии и комплексы оборудования в производстве плазменной закалки штампов на основе литературного обзора и патентного поиска.
На основании полученной информации описана технологическая схемы процесса плазменной закалки. Разработано устройства плазменной закалки штампов с применением технического зрения. В состав установки входят: плазмотрон, блок управления и источник питания конструктивно объединенные в моноблочную систему, оборудование для перемещение плазмотрона. Представлена функциональная схема технического зрения установки.
Сделан выбор аппаратного обеспечения органов технического зрения для установки плазменной закалки штампов: National Instruments EVS-1464RT - встраиваемая система технического зрения с операционной системой реального времени (преимуществом данной системы является ее компактность, полная автономность и приемлемые показатели быстродействия. Наличие коммуникационных портов Ethernet, и поддержка протоколов обмена данными TCP/IP и Modbus делают возможным взаимодействия разрабатываемой системы с контроллерами установки) и National Instruments PS-15 - источник питания для вычислительной системы EVS-1464RT. Был выбран источник питания установки ГОРН-К-30В/200А-Р.
В заключение представлены монтаж, эксплуатация, ремонт технологического оборудования, разрабатываемого в выпускной работе.
