пропонують досягти якісно нового рівня експлуатаційних властивостей інструментальних матеріалів.
Для підвищення працездатності інструменту в даний час основним способом зміцнення є об'ємна термічна обробка. При призначенні оптимальних режимів гарту і відпустки досягаються необхідні (стандартні) значення експлуатаційних властивостей інструментальних сталей і сплавів. Проте практично завжди термообробка на максимальну твердість і зносостійкість призводить до різкого зниження в'язкості і трещиностойкості і, у зв'язку з цим, до передчасного виходу з ладу інструменту унаслідок крихких руйнувань.
Підвищення експлуатаційних властивостей інструментальних матеріалів можливо також при використанні способів поверхневого зміцнення - індукційного гарту, хіміко-термічної обробки, нанесення покриттів.
Якісно новий рівень експлуатаційних властивостей інструментальних матеріалів досягається при обробці висококонцентрованим джерелом нагріву (ВКІН) - плазмовим струменем.
Спеціалізоване технологічне устаткування для плазмового поверхневого зміцнення в даний час промисловістю України і країн СНД серійно не випускається. Проте установку для плазмового зміцнення можна створити на базі існуючих установок для плазмової зварки серії УПС, плазмової резки серії АПР, плазмового напилення і наплавлення серії УПН, УПУ, "Київ-4", "Київ-7". Схема плазмового технологічного комплексу представлена на малюнку 1.
Технологічний процес плазмового поверхневого зміцнення виробів в загальному випадку включає наступні операції:
1) підготовка виробу до зміцнення: попередня об'ємна термічна обробка (гарт, відпустка), механічна обробка (шліфовка, заточування);
2) плазмове зміцнення;
3) контроль якості зміцнення (виміри твердості, механічні випробування, металографічні дослідження зразків - свідків);
4) остаточна термічна або механічна обробка.
Перспективність і економічна ефективність плазмового зміцнення інструменту пояснюється можливістю отримання вищих експлуатаційних властивостей (твердості, теплостійкості, трещиностойкості) швидкорізальних сталей порівняно з об'ємною термічною обробкою і іншими методами поверхневого зміцнення. При цьому плазмове зміцнення ефективно як для інструменту, що працює при відносно низьких швидкостях різання (мітчики, плашки, розгортки, долбяки, прошивки, протяжки і т.п.), коли потрібний, перш за все, висока зносостійкість, так і для інструменту, що працює при високих швидкостях різання (токарні відрізні і фасонні різці, дискові і кінцеві фрези), для якого необхідна висока теплостійкість і трещиностойкость.
При плазмовій обробці інструменту уподовж ріжучої кромки за рахунок краєвого ефекту завдяки наявності адіабатичної межі зміцненню завжди піддаються обидві робочі поверхні - і передня, і задня. Інструмент краще сприймає зусилля різання і може піддаватися значно більшій кількості переточувань до повторного зміцнення.
Окрім підвищення стійкості ріжучого інструменту, плазмова обробка сприятливо впливає і на ряд якісних і економічних показників механічної обробки:
а) стандартний інструмент з швидкорізальної сталі при експлуатаційному зносі разупрочняєтся на глибину до 1 мм від краю лунки зносу, що вимагає видалення значних об'ємів металу при переточуваннях. Завдяки вищій теплостійкості швидкорізальної сталі в зоні плазмового гарту глибина разупрочненной зони після експлуатаційного зносу різців не перевищує 0,2 мм;
б) за даними промислових підприємств, до 30...40 % інструменту передчасно виходять з ладу із-за мікро- і макроруйнувань: відколовши, вифарбовувань, поломок. Плазмове зміцнення сприяє підвищенню трещиностойкості швидкорізальної сталі. При виконанні комплексного зміцнення по режимах, що включають фінішну об'ємну відпустку, випадки руйнування зміцненого інструменту практично не спостерігаються;
в) метал зміцненої зони з високодисперсною структурою і високою в'язкістю руйнування не схильний до утворення шліфувальних тріщин і разупрочненію при заточуванні і перешліфовуванні, що дозволяє понизити пріпуські на шліфовку і тим самим збільшити економію швидкорізальної сталі;
г) при механічній обробці м'яких пластичних металів зміцненим інструментом в значно меншій мірі має місце ефект налипання оброблюваного матеріалу на робочі поверхні інструменту (освіта т.з. наросту).
Плазмове поверхневе зміцнення ефективно для підвищення властивостей не тільки інструментальних сталей, а і спечених твердих сплавів.
В цілому, підвищення експлуатаційних властивостей швидкорізальних сталей і спечених твердих сплавів і якісних показників процесу різання сприяють також підвищенню стабільності стійкості зміцненого інструменту. Так, базова стійкість різців за даними промислових підприємств звичайно коливається в межах Ѐ50 %, що пов'язано з відхиленнями від стандартних режимів об'ємної термообробки інструменту, порушеннями вимог до заточування, неправильним вибором режимів різання, незадовільним станом верстатного парку. Застосування плазмового зміцнення дозволяє понизити розкид показників стійкості інструменту до меж Ѐ20 %.
Як показали проведені дослідження теплових процесів, фазових і структурних перетворень, експлуатаційних властивостей сталей і сплавів (твердості, трещиностойкості, зносостійкості, теплостійкості), спосіб плазмового поверхневого зміцнення має ряд переваг в порівнянні з відомими методами:
- можливість отримання на поверхні виробу зміцненого шару завглибшки до 5 мм при одноразовій або багатократній обробці, як без оплавлення поверхні, так і з оплавленням, що значно перевершує такі способи, як лазерне і електронно-променеве зміцнення, хіміко-термічну обробку, осадження покриттів вакуумними і іонними методами;
- можливість отримання в зміцненому шарі швидкості охолоджування близько 105 ЀС/с і високодисперсних гартівних структур з твердістю до HV 1100 на сталях і чавунах і до HV 1700 на спечених твердих сплавах, що знаходиться на рівні, що досягається при лазерному і електронно-променевому зміцненні і значно перевершує такі способи, як гарт струмами високої частоти, об'ємний пічний гарт;
- підвищення зносостійкості зміцнених матеріалів в 1,5.5 разів залежить від їх хімічного складу, умов тертя і технології обробки;
- можливість використання в комплексі з об'ємним гартом або відновним наплавленням при практично будь-якому поєднанні операцій;
- можливість регулювання в широких межах трещиностойкості зміцнених виробів при різних технологічних варіантах зміцнення, а також при використанні спільно з попереднім наплавленням або пічною термічною обробкою;
- можливість локального зміцнення ділянок робочої поверхні виробів, що найбільш зношуються;
- збереження необхідної шорсткості робочої поверхні при зміцненні без оплавлення;
високі економічні показники завдяки низькій вартості, простоті і доступності устаткування, високої продуктивності процесу;
- можливість заміни дорогих інструментальних матеріалів на менш леговані і дефіцитні;
-. висока культура виробництва, можливість автоматизації процесу обробки.
Споживачі: Підприємства чорної металургії, машинобудування, станкоїнструментального виробництва, харчової промисловості і т.д.
Географія передбачуваного ринку: Україна, країни СНД, Іспанія, Китай, Бразилія, США, Австрія, Італія, Німеччина, Франція, Англія, Японія і ін.
Правова охорона: Патент Російської федерації Ѐ 1815067 "Плазмотрон", 26/04/1993; патент України Ѐ 20041109421 "Спосіб зміцнення лезвійного металоріжучого інструменту", 16/05/2005.
Пропоновані умови реалізації технологічної пропозиції: Контракт.
