Закалка – упрочнение железоуглеродистых сплавов после нагрева быстрым охлаждением как ремесленное искусство применялась много веков назад, но современным технологическим процессом она стала во второй половине 19-го столетия, после открытия Черновым Д. К. полиморфизма железа. В результате закалки увеличиваются прочность и износостойкость, что сделало ее массово применяемой технологией. Однако не все детали удобны для закалки с нагревом в печах, поэтому с появлением источников поверхностного нагрева (газовое пламя, электролитный нагрев, ТВЧ, лазер) их стали применять для выполнения закалки.
В 1980–1990-х гг. появились сообщения о поверхностной закалке плазменной дугой [1–4]. Из-за отсутствия тогда специализированных установок для плазменной закалки модернизировали имеющиеся в промышленности установки для плазменной сварки, резки, напыления. Недостаток модернизированных установок состоял в том, что они были непригодны для ведения закалки вручную, а использовались лишь в автоматическом режиме. В современный век роботов и «безлюдных» производств разработка ручной технологии может показаться ошибочной. Однако ручные технологии, благодаря универсальности, демонстрируют живучесть. Например, в мире основной объем сварки (~80 %) выполняется электродами или полуавтоматами, т. е. вручную. По аналогии полагали, что с разработкой ручного способа плазменной закалки объемы ее применения возрастут и произойдет это за счет изделий, которые ранее по тем или иным причинам закалить было невозможно.
Проблема ручной плазменной закалки была решена в 2002 г. в компании «Композит», созданной в 1990 г. при Нижнетагильском филиале УПИ (ныне УрФУ). Здесь выполнили разработку установки УДГЗ-200, которая стала первой специализированной, выпускающейся серийно установкой для плазменной закалки [5, 6].
Технические характеристики установки УДГЗ-200
В ней предусмотрена горелка (рис. 1), небольшие размеры которой делают ее удобной для ручного манипулирования и позволяют добираться до труднодоступных мест, т. е. упрочнять то, что ранее оставалось без закалки. При закалке сварщик перемещает дугу по поверхности со скоростью, обеспечивающей «вспотевание» (состояние, предшествующее плавлению) поверхности под дугой. Это контролировать не труднее, чем плавление при сварке, но оно обеспечивает необходимый для закалки нагрев и не допускает грубого оплавления поверхности.