Kovettumistyypit. Nykyaikaiset metallin karkaisumenetelmät

UDC 621.924.093

Koneenosien vahvistamismenetelmien analyysi

ja leikkaustyökalut

Koneen osien ja työkalujen käyttöiän ja kulutuskestävyyden lisääminen karkaisulla on tärkeä tehtävä, jonka ratkaiseminen lisää merkittävästi niiden kestävyyttä ja varmistaa kalliiden ja niukkojen materiaalien, energian ja työvoimaresurssien säästöt. Koneteollisuudessa käytetään laajalti erilaisia ​​karkaisumenetelmiä, joiden valinta riippuu leikattavan ja työstettävän materiaalin ominaisuuksista, käyttöolosuhteista ja karkaisumenetelmän käytön taloudellisesta tehokkuudesta.

komposiittivahvistepinnoitteet, laserkarkaisu ja seostus, sähkökipinäseos, epilointi, magneettipulssikäsittely

JOHDANTO

Yksi kaikista lupaavia ohjeita koneiden ja työkalujen kuluvien osien luotettavuuden ja kestävyyden lisääminen - työpintojen vahvistaminen tai muokkaaminen luomalla pintakerroksia, joilla on korkeampi mekaaninen ja tribologinen suorituskyky.

Tieteellisten lähteiden analyysi on osoittanut, että pintakarkaisu voidaan suorittaa pinnoitteilla, lämpökäsittelyllä tai käyttämällä erilaisia ​​tyyppejä energiaa. Samalla laboratoriotutkimuksen ja käyttökäytännön kokemus osoittaa, että valinta on vaikeaa universaali menetelmä käsittelyssä, koska jokainen niistä paljastaa potentiaalinsa tietyssä tapauksessa, usein hyvin kapealla toimintaparametrialueella.

PINTAKOVETUSMENETELMÄT

osat ”RASKAISIIN” kitkatiloihin

”Raskaassa” kitkatilassa toimivissa tuoteyksiköissä käytetään laajalti pintakarkaisumenetelmiä. Kitkaparin kulutuskestävyyteen vaikuttaa joukko fysikaalisia ja mekaanisia ominaisuuksia: lujuus, plastisuus ja kovuus. Pintakerroksella on erityinen vaikutus kulutuskestävyyteen, koska se imee kuormia ja on kosketuksissa ulkoiseen ympäristöön.

Toisaalta pintakerroksissa on myös enemmän vikoja (huokoset, mikrohalkeamat, epätavallisen kiderakenteen sulkeumat jne.) kuin osan koko tilavuudessa.

Kulutusprosessin aikana kosketuspintojen tulee kestää plastista muodonmuutosta, leikkausta - materiaalin mikrotilavuuksien halkeilua, kiinteiden hiukkasten (ulkoympäristöstä hankaavia hiukkasia, irrotettuja hiukkasia tai kertymiä kiinnittymisen aikana) sisäänpääsyä sekä vaikutuksia. aggressiivisissa ympäristöissä ja lämpötiloissa.

Päävaikutus havaitaan ohuella pintakerroksella, ja materiaalin jäljelle jäävä poikkileikkaus havaitsee vain pienen osan materiaalien hitaudesta johtuen. Siksi on tarpeen erottaa pintakerrosten ja muun osan fysikaaliset ja mekaaniset ominaisuudet, mikä saavutetaan erilaisilla pintakarkaisumenetelmillä.

Tarkastellaan yleisimmin käytettyjä menetelmiä, samalla kun otetaan vahvistettavien kerrosten arviointikriteeriksi kovuus - ainoa materiaaliominaisuus, joka saadaan ainetta rikkomattomilla testausmenetelmillä (taulukko).

Pöytä. Menetelmien soveltuvuus osien pintakarkaisuun riippuen karkaistujen pintojen kovuudesta

Pöytä Pintavahvistusmenetelmien käyttö vahvistetun pinnan kovuudesta riippuen

	Kovetusmenetelmät	Kovuus, MPa
	Pintaplastinen muodonmuutos (SPD)
	Lämpökäsittely (HT)
	Kemiallinen lämpökäsittely (CHT)
	Tylsää
	Kitka-diffuusiokarkaisu	11000 …. 13000
	Sähköparkkikarkaisu (ES)
	Hitsattavat pinnoitteet
	Spray pinnoitteet
	Laserkarkaisu (LU)
	Räjähdyspinnoite	10000 …. 14500
	Komposiittipinnoitteet

Taulukosta näkyy, että kovetettujen kerrosten pinnoitteiden kovuus on yli kaksi kertaa suurempi. Menetelmän etuja ei kuitenkaan voida täysin arvioida pelkästään pinnan kovuuden perusteella. Muiden menetelmien positiiviset ja negatiiviset puolet on otettava huomioon verrattaessa sovelluksen edellyttämiä mekaanisia ominaisuuksia.

PPD – lisää kovuutta, vähentää taipuisuutta ja sillä on alhainen kulutuksenkestävyys.

TO – kulumistilan ”työkynnys” on kitkavyöhykkeen lämpötila, joka on C.

CTO – lisää kulutuskestävyyttä, jonka määrää kemiallisten yhdisteiden lämpötilankesto. Siten nitraus kestää jopa 600-650 °C lämpötiloja ja boridaus 9000C ja korkeampia lämpötiloja.

Hitsatuille ja ruiskutetuille pinnoitteille on ominaista korkea kulutuskestävyys, joka riippuu levitettävän pinnoitteen kemiallisesta koostumuksesta, mutta vaatii pitkälle kehitettyä tekniikkaa, mukaan lukien valmistelutoimenpiteet ja sisäisten jännitysten lieventämistoimenpiteet. Ruiskutusta varten on myös tarpeen ottaa käyttöön toimenpide, jolla lisätään pinnoitteen tartuntalujuutta alustaan ​​(termisesti deformoitunut delaminaatio).

Laserkarkaisulla saadaan aikaan ohuita kerroksia, jotka eroavat TO-rakenteesta kerrosten korkeiden kuumennusnopeuksien vuoksi. Tämän kovetusmenetelmän haittana on matala lämpötilakynnys, joka on noin 2000 C.

Räjähdyskäsittely mahdollistaa laadukkaamman pinnoitteen aikaansaamisen kuin ruiskupinnoite, eikä se vaadi muodonmuutosresorptiota. Menetelmän haittoja ovat toteutuksen monimutkaisuus tekninen prosessi ja osan asennuksen vaikeus prosessilaitteisiin.

Komposiittipinnoitteet ovat tällä hetkellä yleisimmin käytettyjä. Tärkeimmät edut: kyky saada melko paksuja kerroksia (jopa 4 mm); kulutusta kestävien jauhekoostumusten käyttö kovista seoksista, relitistä, borideista ja erikoisseoksista; pinnoitteiden luominen kiinteillä voiteluaineilla, joissa täyteaineina käytetään grafiittia, molybdeenidisulfidia, sulfideja, selenidejä jne.

Huolimatta merkittäviä etuja menetelmiä ei ole käytetty laajalti useiden merkittävien puutteiden vuoksi: pinnoitustekniikan monimutkaisuus, mukaan lukien erityiset valmistelutoimenpiteet kovettumisvyöhykkeen tiivistämiseksi; korkeiden lämpötilojen käyttö (jopa 12000); lämpötilan muodonmuutoksia ja jännityksiä havaitaan, koska koko vahvistusjärjestelmä kuumennetaan; kalliiden materiaalien käyttö sekä matriisina (hopea, nikkeli, koboltti, kupari) että täyteaineina (boridit, karbidit, kovaseos); tarve sisällyttää toimintaan sisäisen stressin lievittämiseksi.

Analysoitaessa pintakarkaisumenetelmiä on huomioitava, että kovuutta lisäämällä vähennämme sitkeyttä, mikä toisaalta vähentää liitospintojen tarttumisvaaraa. Toisaalta sitkeyden heikkeneminen lisää herkkyyttä paikallisille korkeille paineille, mikä voi jopa johtaa pinnan paikalliseen vaurioitumiseen.

Kovetetussa pintakerroksessa on siis varmistettava riittävä sitkeys, korkea kovuus ja lujuus. Nämä vaatimukset voidaan toteuttaa vain komposiittipinnoitteella, joka järjestää vahvistetun kerroksen, joka koostuu muovipohjasta (matriisista), jossa on kiinteitä sulkeumia.

MENETELMÄT METALLIN LEIKKAUKSEN PINTAKOVETTAMISEEN

työkalu

Metallinleikkaustyökalun suorituskyky voidaan varmistaa vain, jos sen työosa on valmistettu materiaalista, jolla on riittävä kovuus, lujuus, kulutuskestävyys, lämpötilankesto ja lämmönjohtavuus. Työkalun työpinnoille levitetty pinnoite on melko yleinen ja luotettava keino, jolla voit ottaa uuden lähestymistavan työkalumateriaalin ominaisuuksien parantamiseen, sen suorituskyvyn parantamiseen ja leikkausprosessin hallintaan liittyviin ongelmiin.

Työkalumateriaali kulutusta kestävällä pinnoitteella on uusi komposiittityyppinen materiaali, jossa yhdistyvät optimaalisesti pintakerroksen ominaisuudet (korkeat kovuusarvot, lämmönkestävyys, passiivisuus suhteessa käsiteltävään materiaaliin jne.) ja ilmenevät ominaisuudet. työkalun rungon tilavuudessa (lujuus, iskulujuus, halkeamankestävyys jne.). Komposiittipinnoitteella varustetulla kovaseostyökalulla on korkea liiman väsymisen ja diffuusiokulumisenkestävyys C:n lämpötilassa. Pinnoite lisää pikaterästyökalun kestävyyttä hankaus- ja liimanväsymiskulumiselle ja lisää merkittävästi vastustuskykyä korroosio-hapettava kuluminen.

Päällystetyn työkalun hankkimisessa käyttämällä kemiallista ja fysikaalista metallipinnoitusta on haittoja: pinnoitustekniikan monimutkaisuus, mukaan lukien erityiset valmistelutoimenpiteet kovettumisvyöhykkeen tiivistämiseksi ja korkeiden lämpötilojen käyttö; lämpötilan muodonmuutokset ja jännitykset kuumentamisen seurauksena; kalliiden materiaalien käyttöä.

Näiden prosessin kielteisten näkökohtien tasoittamiseksi ehdotetaan menetelmää monikerroksisen komposiittipinnoitteen levittämiseksi kovametallityökaluille. Pinnoite sisältää useita välikerroksia, joista jokaisella on oma toiminnallinen tarkoitus: varmistamalla monikerroksisen pinnoitteen vahvan yhteyden työkalun työpintoihin; liimasidoksen toteuttaminen toiminnallisten kerrosten välillä; sulkutoimintojen suorituskyky, esimerkiksi pinnoitteen termodynaamisen stabiilisuuden lisääminen kasvaneilla leikkausnopeuksilla jne. Kaikille pinnoitteina yleisesti käytetyille yhdisteille on ominaista mikrokovuuden kasvu jopa 2,5 GPa:iin, mutta ne ovat melko hauraita, mikä kaventaa merkittävästi soveltamisalaa niiden soveltamisesta. Siksi nanomateriaaleista valmistetut pinnoitteet ovat erityisen kiinnostavia. Ohutkalvon muodossa olevilla pintapinnoitteilla on ominaisuudet, jotka eroavat merkittävästi bulkkimateriaalista (monoliittinen), ja mitä ohuempi kalvo, sitä vahvempi se on.

Pinnoitettua kovametallia parantamalla pyritään aina torjumaan sen pintakerroksen haurautta. Viime aikoina on käytetty "Low stress coating" -pinnoitteita. Teknologinen prosessi koostuu monikerroksisen pinnoitteen levittämisestä kovametallisubstraatille standarditeknologialla. Tämän jälkeen levyjen etupinta kiillotetaan etupintaa pitkin, minkä seurauksena titaaninitridikerros ja alumiinioksidin pintakerros, jonka paksuus on vain 2..3 mikronia pinnoitteen kokonaispaksuudesta. poistetaan kokonaan, mikä mahdollistaa sisäisten vetojännitysten tason pienentämisen 2 kertaa ja suurimman osan halkeamien ytimistä poistamisen.

Pika- ja seosteräksestä valmistettujen leikkaustyökalujen karkaisu karbonitaatiolla kaasumaisissa tuotteissa, karbonitridointi vedyttömässä hehkupurkausplasmassa (GDT) lisää työkalun kovuutta, kulutuskestävyyttä ja lämmönkestävyyttä. Nitrauksen jälkeen työkalu kestää lämpötiloja jopa 600-650 ja porattaessa - jopa 9000C ja korkeampia. Hiiletyksen jälkeen saadut diffuusiokerrokset, joiden paksuus vaihtelee useista mikroneista (pienikokoisille työkaluille) 0,01-0,02 mm:iin, lisäävät työkalun käyttöikää 1,5-2-kertaisesti. Hiilinitridauksella karkaistujen katkaisujyrsinten, -porien, -hanojen ja -kalvimien testit ovat osoittaneet, että ne ovat 2-2,5 kertaa kestävämpiä kuin karkaisemattomat työkalut.

Konsentroidun plasmasuihkun, jonka teho on 30 kW, käyttö pintakarkaisuun, joka syntyy epäsuoralla plasmapolttimella, jossa on leikattu interelektrodisisäke, varmistaa kovettumisen merkittävään syvyyteen (3,0-3,5 mm). Tässä suhteessa on käytännön mielenkiintoista karkaista pieniseosteisesta työkaluteräksestä 9HF ja pikateräksestä R6M5 valmistettuja pienikokoisia työkaluja (jyrsimet, porat, meistit jne.) voimakkaalla plasmasuihkulla karkaisun aikana. Mutta karkaisuprosessi vaatii pitkälle kehitettyä tekniikkaa, mukaan lukien valmistelutoimenpiteet ja toimenpiteet sisäisten jännitysten poistamiseksi.

Pika- ja seosteräksistä valmistettujen leikkaustyökalujen laserkarkaisu (HL) suoritetaan työkalun työreunojen pulssisäteilytyksellä laserteknisessä asennuksessa. Tässä tapauksessa työkalun käyttöikää voidaan pidentää 1,5-3 kertaa. Lasersäteilyn vaikutuksesta metallin nopea kuumeneminen tapahtuu austeniittisen tilan alueella ja sitä seuraava metallin jäähtyminen. Vahvistetulla kerroksella on erityisen hajallaan austeniittis-martensiittinen rakenne. Tämän seurauksena pinnalle muodostuu 60-80 mikronia paksu kerros, jonka mikrokovuus on N/mm2. Mutta LT-prosessi ei auta ylläpitämään työkalulta vaadittua plastisuustasoa. Toinen haittapuoli on työkalun geometrian rikkominen, joka johtuu sulamisesta ilman, että tunkeutumissyvyys kasvaa.

Laserpintojen seostus on lupaava teknologinen menetelmä erilaisten työkalujen (leimasimet, muotit, leikkuutyökalut) luotettavuuden varmistamiseen ja lisäämiseen, joiden työpinnat on altistettu pulssilaseerilleeritykselle tahnamaisilla koostumuksilla. Kokeiden jälkeen otettiin tuotantoon prosessi, jossa käytettiin tahnaa, joka sisälsi hienoja boorijauheita ja kovametalliseosta, johon oli lisätty fluoriaktivaattoreita, sekoitettuna glyseriiniin paksuksi. Oksidikalvo lyhentää aikaa, joka kuluu kiinteän kulumisarvon saavuttamiseen sisäänajo-osuudessa työkalun karanteen pintaa pitkin 2-3 kertaa verrattuna karkaisemattomaan työkaluun, mikä laajentaa merkittävästi leikkausolosuhteiden aluetta ja samalla odotettu leikkauslämpötilan lasku on 100-120°C.

Lupaava tapa lisätä hiili- ja seosteräksistä valmistettujen työkalujen kestävyyttä on niiden magneettipulssikäsittely matalan intensiteetin kentällä huoneenlämpötilassa. Mutta tällä menetelmällä on myös useita haittoja: käytön rajoitukset paksuuden ja mittojen suhteen; käsittelyn laadun riippuvuus materiaalin magneettisesta läpäisevyydestä. Tämä selittyy sillä, että magneettipulssitilat eivät tarjoa vaadittua rakennetta.

Sähköakustinen ruiskutusprosessi, joka perustuu sähkökipinäpurkauksen ja ultraäänienergian yhdistettyyn käyttöön, pidentää nopeiden työkalujen käyttöikää. Elektrodiin kohdistuvat mekaaniset pitkittäis-vääntö-ultraäänivärähtelyt muodostavat elektrodien välisen raon joutuessaan kosketuksiin käsiteltävän pinnan kanssa.

Pikateräksestä valmistettujen porien, jyrsinten ja muiden leikkaustyökalujen sähköparkkiseos (ES) lisää niiden kestävyyttä 1,5-2 kertaa. Samanaikaisesti EL:llä on useita haittoja, joista tärkein on monissa tapauksissa ei-hyväksyttävien jäännösvetoluukkujen ja käsiteltyjen pintojen karheuden muodostuminen.

Leikkuutyökalun kestävyyttä voi lisätä levittämällä epilaamia työkalun pintaan - karkaisemalla leikkuutyökalua epiloinnin avulla. Epilamit ovat koostumuksia, jotka koostuvat liuottimesta tai liuottimien seoksesta, joka sisältää pinta-aktiivista ainetta (fluoria). Liuoksista pinta-aktiivinen aine adsorboituu kiinteälle pinnalle monomolekyylikerroksen muodossa poistaen mikrokovuuden ja siten pintaenergian. Kun epilaami levitetään leikkuutyökalun pinnalle, sen kulutuskestävyys kasvaa 2-5 kertaa. Fluorin erittäin korkea kemiallinen aktiivisuus on epiloinnin merkittävä haittapuoli.

Tällä hetkellä työkalun leikkuureunojen työprofiilin pintakarkaisuun suurienergisiä menetelmiä, kuten laser- ja plasmakarkaisua, magneettipulssikäsittelyä, käytetään rajoitetusti (lähinnä korkean laitekustannusten ja teknisten prosessien monimutkaisuuden vuoksi). ). Tärkeimmät terätyökalujen karkaisumenetelmät ovat edelleen tilavuuskarkaisu ja karkaisu korkeataajuisella lämmityksellä, jotka liittyvät työkalun työprofiilin vääntymiseen, lämpöjännitysten esiintymiseen ja muihin haittoihin.

Lukuisat tutkimustulokset osoittavat uusilla pinnoitteilla varustettujen työkalujen ja koneenosien vakuuttavat edut ja vahvistavat uuden kehityksen lupauksen. Lähitulevaisuuden lupaavia teknologioita ovat implantaation ja pinnoitteen yhdistäminen sekä työ tuotteiden lämpökäsittelyn yhdistämisessä pinnoitteen kanssa.

Yllä olevasta voimme päätellä: tarkasteltavina olevilla kovetusmenetelmillä on tiettyjä haittoja; niiden käyttö osiin ja työkaluihin edellyttää tiettyjen teknisten prosessien parantamista ja lisätutkimusta; Samalla on etsittävä uusia menetelmiä.

Luettelo käytetyistä viitteistä

1. Vereshchak-leikkuutyökalut kulutusta kestävillä pinnoitteilla. – M.: Mashinostroenie, 1993. – 336 s.

2. Maslovin korkeat teknologiat: hakuteos // Engineering-lehti. -2008. – Nro 1. – P.10-24.

3. Pinnoitteiden levitysmenetelmien luokittelusta (terminologinen näkökohta) // Bulletin of Machine Engineering. – 1988. – Nro 9. S.54-57.

4. , Matjušenko, metallien teknisen hydrauksen näkökohdat ja sen vaikutus kulutuskestävyyteen // Hankauskoneiden osien kestävyys. – 1986. – nro 1. – s. 191-195.

5. , Laserseostuksen työkalujen luotettavuuden arvot // Bulletin of Machine Engineering. – 1987. – nro 1. – s. 44-46.

6. , Sidorenko, sähkökipinäkarkaisukäsittely erotusmuotin kulumiseen // Bulletin of Machinery. – 1987. – Nro 2. – P.53-55.

KONEEN OSIEN JA LEIKKAUSTYÖKALUJEN vahvistamiseen tarkoitettujen menetelmien analyysi

I. T. Syechjov, I. A. Sokolova

Käyttöiän ja kulutuskestävyyden koneen osien ja työkalujen pujotus niitä vahvistamalla on tärkeä tehtävä, jonka ratkaisulla turvataan kalliiden ja puutteellisten materiaalien, energian, työvoiman taloudellisuus. Koneteollisuudessa käytetään erilaisia ​​vahvistusmenetelmiä, joiden valinta riippuu leikkausmateriaalin ja leikattavan materiaalin ominaisuuksista, suorituskyvystä ja taloudellisesta tehokkuudesta ja lujitustavasta.

Kanssaomposiittivahvistuspinnoitus, laservahvistus ja seostus, sähkökipinäseos, apylomointi, magneetti-impulssikäsittely

Tekniikan kandidaatti

Tieteet, apulaisprofessori, materiaalinkäsittelytekniikan laitos

Pedagogiikan kandidaatti, materiaalinkäsittelytekniikan laitoksen apulaisprofessori

Liittovaltion osavaltion korkea-asteen koulutuslaitos "Kaliningradin valtion teknillinen yliopisto", Venäjä, Kaliningrad, Sovetsky Ave., 1,

sähköposti: *****@***ru

DR. I. T. Syechjov, PLD, ass. prof. Konetekniikan laitos Kaliningradin valtion teknillinen yliopisto

Venäjä, Kaliningrad, Neuvostoliiton pr., 1, puh.: + 7

DR. I. A. Sokolova, PLD, ass. prof. Konetekniikan laitos Kaliningradin valtion teknillinen yliopisto

Venäjä, Kaliningrad, Neuvostoliiton pr.,

Teräksen lämpömekaaninen käsittely. Yksi kovetuskäsittelyn teknologisista prosesseista on lämpömekaaninen käsittely (TMT). Termomekaanisella käsittelyllä tarkoitetaan yhdistettyjä menetelmiä materiaalien rakenteen ja ominaisuuksien muuttamiseksi. Termomekaanisessa käsittelyssä yhdistyvät plastinen muodonmuutos ja lämpökäsittely (esimuotoillun teräksen karkaisu austeniittisessa tilassa). Termomekaanisen käsittelyn etuna on, että lujuuden merkittävällä lisäyksellä sitkeysominaisuudet pienenevät hieman ja iskulujuus on 1,5...2 kertaa suurempi kuin saman teräksen iskulujuus matalakarkaisun jälkeen. Sen mukaan, missä lämpötilassa muodonmuutos suoritetaan, erotetaan korkean lämpötilan termomekaaninen käsittely (HTMT) ja matalan lämpötilan lämpömekaaninen käsittely (LTMT). Korkean lämpötilan termomekaanisen käsittelyn ydin on lämmittää teräs austeniittisen tilan lämpötilaan (yli A 3). Tässä lämpötilassa teräs vääntyy, mikä johtaa austeniitin kovettumiseen. Tässä austeniittitilassa olevaa terästä karkaistaan ​​(kuva 16.1 a). Korkean lämpötilan termomekaaninen prosessointi eliminoi käytännöllisesti katsoen lämpötilahaurauden kehittymisen vaarallisella lämpötila-alueella, heikentää peruuttamatonta temperhaurautta ja lisää dramaattisesti sitkeyttä huoneenlämpötilassa. Kylmän haurauden lämpötilakynnys laskee. Korkean lämpötilan termomekaaninen käsittely lisää vastustuskykyä hauraita murtumia vastaan ​​ja vähentää herkkyyttä halkeilulle lämpökäsittelyn aikana. Riisi. 16.1. Teräksen termomekaanisten käsittelytapojen kaavio: a – lämpömekaaninen korkean lämpötilan käsittely (HTMT); b – matalan lämpötilan lämpömekaaninen käsittely (LTMT). Korkean lämpötilan termomekaanista käsittelyä voidaan käyttää tehokkaasti hiili-, seos-, rakenne-, jousi- ja työkaluteräksille. Myöhempi karkaisu 100...200 o C lämpötilassa suoritetaan korkeiden lujuusarvojen ylläpitämiseksi. Matalalämpötilainen termomekaaninen käsittely (ausforming). Teräs kuumennetaan austeniittiseen tilaan. Sitten se pidetään korkeassa lämpötilassa, jäähdytetään martensiittisen muutoksen alkamislämpötilan yläpuolelle (400...600 o C), mutta uudelleenkiteytyslämpötilan alapuolelle, ja tässä lämpötilassa suoritetaan painekäsittely ja sammutus ( Kuva 16.1 b). Matalan lämpötilan termomekaaninen käsittely, vaikka se antaakin vahvemman lujuuden, ei vähennä teräksen taipumusta karkaista haurautta. Lisäksi se vaatii suuria muodonmuutosasteita (75...95%), joten tarvitaan tehokkaat laitteet. Matalan lämpötilan termomekaanista käsittelyä sovelletaan martensiittikarkaistuihin keskihiiliseosteräksiin, joilla on austeniitin toissijainen stabiilisuus. Lujuuden kasvu termomekaanisen käsittelyn aikana selittyy sillä, että austeniitin muodonmuutoksen seurauksena sen rakeet (lohkot) murskautuvat. Lohkojen mitat pienenevät 2-4 kertaa perinteiseen karkaisuun verrattuna. Myös dislokaatiotiheys kasvaa. Tällaisen austeniitin myöhemmässä sammutuksessa muodostuu pienempiä martensiittilevyjä ja jännitykset vähenevät. Mekaaniset ominaisuudet jälkeen eri tyyppejä Konepajaterästen TMO:lla on keskimäärin seuraavat ominaisuudet (katso Taulukko 16.1): Taulukko 16.1. Terästen mekaaniset ominaisuudet TMT:n jälkeen

Termomekaanista käsittelyä käytetään myös muille metalliseoksille.

Teräsosien pintakarkaisu.

Rakennelujuus riippuu usein materiaalin kunnosta osan pintakerroksissa. Yksi teräsosien pintakarkaisumenetelmistä on pintakarkaisu.

Pintakarkaisun seurauksena tuotteen pintakerrosten kovuus kasvaa samalla, kun kulutuskestävyys ja kestävyysraja kasvavat.

Kaikille pintakarkaisuille yhteistä on kappaleen pintakerroksen kuumentaminen karkaisulämpötilaan, jota seuraa nopea jäähdytys. Nämä menetelmät eroavat osien lämmitysmenetelmistä. Kovetetun kerroksen paksuus pintakarkaisun aikana määräytyy kuumennussyvyyden mukaan.

Yleisimpiä ovat sähköterminen karkaisu kuumentamalla tuotteita suurtaajuusvirroilla (HFC) ja kaasuliekkikarkaisu kuumentamalla kaasu-happi- tai happikerosiiniliekillä.

Karkaisu suurtaajuusvirroilla.

Menetelmän kehitti Neuvostoliiton tiedemies V.P.

Se perustuu siihen, että jos metalliosa asetetaan johdin-induktorin luomaan vaihtomagneettikenttään, siinä indusoituu pyörrevirtoja, jotka aiheuttavat metallin kuumenemisen. Mitä suurempi virtataajuus, sitä ohuempi on kovettunut kerros.

Tyypillisesti käytetään konegeneraattoreita, joiden taajuus on 50...15000 Hz ja putkigeneraattoreita, joiden taajuus on yli 10 6 Hz. Kovetetun kerroksen syvyys on jopa 2 mm.

Induktorit on valmistettu kupariputkista, joiden sisällä vesi kiertää, joten ne eivät kuumene. Induktorin muoto vastaa ulkoinen muoto Tässä tapauksessa on tarpeen säilyttää jatkuva rako induktorin ja tuotteen pinnan välillä.

Tekninen prosessikaavio suurtaajuisten hiukkasten kovettamiseksi on esitetty kuvassa. 16.2.

Riisi. 16.2. Kaavio suurtaajuisen kovetuksen teknologisesta prosessista

Induktorin 2 kuumentamisen jälkeen 3...5 s, osa 1 siirretään nopeasti erityiseen jäähdytyslaitteeseen - ruiskuun 3, jonka reikien kautta sammutusneste ruiskutetaan kuumennetulle pinnalle.

Suuri kuumennusnopeus siirtää vaihemuutokset korkeampiin lämpötiloihin. Korkeataajuisilla virroilla lämmitettäessä kovettumislämpötilan tulee olla korkeampi kuin tavanomaisen lämmityksen aikana.

Oikeissa lämmitysolosuhteissa jäähdytyksen jälkeen saadaan hienoneulaisen martensiitin rakenne. Kovuus kasvaa 2...4 HRC verrattuna perinteiseen karkaisuun, kulutuskestävyys ja kestävyysraja lisääntyvät.

Ennen korkeataajuisella lämmöllä karkaisua tuote normalisoidaan ja kovettamisen jälkeen alhainen karkaisu lämpötilassa 150...200 o C (itsekarkaisu).

On suositeltavaa käyttää tätä menetelmää terästuotteille, joiden hiilipitoisuus on yli 0,4 %.

Menetelmän edut:

• suurempi tehokkuus, koko tuotetta ei tarvitse lämmittää;
• korkeammat mekaaniset ominaisuudet;
• hiilenpoiston ja osan pinnan hapettumisen puuttuminen;
• vääntymisvirheiden ja kovettuvien halkeamien muodostumisen vähentäminen;
• mahdollisuus prosessin automatisointiin;
• suurtaajuuskarkaisun käyttö mahdollistaa seosterästen korvaamisen halvemmilla hiiliteräksillä;
• mahdollistaa osan yksittäisten osien karkaisun.

Menetelmän suurin haittapuoli on induktioyksiköiden ja induktorien korkea hinta.

On suositeltavaa käyttää sarja- ja massatuotannossa.

Kaasuliekkikarkaisu.

Kuumennus suoritetaan asetyleeni-happi-, kaasu-happi- tai kerosiini-happiliekillä, jonka lämpötila on 3000...3200 o C.

Pintakerroksen rakenne kovettumisen jälkeen koostuu martensiitista, martensiitista ja ferriitistä. Kovetetun kerroksen paksuus on 2...4 mm, kovuus 50...56 HRC.

Menetelmää käytetään suurten, monimutkaisen pinnan omaavien tuotteiden (kierrehammaspyörät, kierukka) karkaisuun, teräs- ja valurautavalssaustelojen karkaisuun. Käytetään massa- ja yksittäistuotannossa sekä korjaustöissä.

Isoja tuotteita lämmitettäessä polttimet ja jäähdytyslaitteet liikkuvat tuotteen mukana tai päinvastoin.

Menetelmän haitat:

• alhainen tuottavuus;
• vaikeus säädellä kovettuneen kerroksen syvyyttä ja lämmityslämpötilaa (ylikuumenemisen mahdollisuus).

Ikääntyminen.

Karkaisua sovelletaan metalliseoksiin, jotka on sammutettu polymorfisella muutoksella.

Vanhentamista sovelletaan materiaaleihin, jotka on kovettunut ilman polymorfista muutosta.

Karkaisu ilman polymorfista muutosta on lämpökäsittely, joka kiinnittää alemmassa lämpötilassa seokselle ominaisen tilan korkeammissa lämpötiloissa (ylikyllästetty kiinteä liuos).

Vanhentaminen on lämpökäsittely, jossa pääprosessi on ylikyllästyneen kiinteän liuoksen hajoaminen.

Vanhenemisen seurauksena kovetettujen metalliseosten ominaisuudet muuttuvat.

Toisin kuin karkaisu, vanhenemisen jälkeen lujuus ja kovuus kasvavat ja sitkeys heikkenee.

Seosten ikääntymiseen liittyy ylimääräisen faasin vaihteleva liukoisuus, ja vanhenemisen aikaista kovettumista tapahtuu ylikyllästyneen kiinteän liuoksen hajoamisen aikana tapahtuvan dispersion saostumisen ja siitä aiheutuvien sisäisten jännitysten seurauksena.

Vanhenemisseoksissa saostuminen kiinteistä liuoksista tapahtuu seuraavissa päämuodoissa:

• ohut levy (levyn muotoinen);
• tasaakselinen (pallomainen tai kuutiomainen);
• neulan muotoinen.

Saostumien muodon määräävät kilpailevat tekijät: pintaenergia ja elastinen muodonmuutosenergia, jotka pyrkivät minimiin.

Pintaenergia on minimaalinen tasasuuntaisille saostumille. Elastisten vääristymien energia on minimaalinen ohuiden levyjen muodossa oleville saostumille.

Ikääntymisen päätarkoitus on lisätä lujuutta ja stabiloida ominaisuuksia.

Ikääntyminen erotetaan luonnollisesta, keinotekoisesta ja plastisen muodonmuutoksen jälkeen.

Luonnollinen ikääntyminen on kovettuneen metalliseoksen lujuuden ja sitkeyden spontaania lisääntymistä, joka tapahtuu sen altistuksen aikana normaaleissa lämpötiloissa.

Seoksen kuumennus lisää atomien liikkuvuutta, mikä nopeuttaa prosessia.

Lujuuden lisäämistä ikääntymisen aikana korkeissa lämpötiloissa kutsutaan keinotekoiseksi vanhenemiseksi.

Seoksen vetolujuus, myötöraja ja kovuus kasvavat vanhenemisajan pidentyessä, saavuttavat maksimin ja laskevat sitten (ylivanhenemisen ilmiö)

Luonnollisen ikääntymisen myötä yli-ikääntymistä ei tapahdu. Lämpötilan noustessa ylivanhenemisvaihe saavutetaan aikaisemmin.

Jos kovettunut metalliseos, jolla on ylikyllästyneen kiinteän liuoksen rakenne, joutuu plastiselle muodonmuutokselle, myös vanhenemisen aikana tapahtuvat prosessit kiihtyvät - tämä on jännitysvanhenemista.

Vanhentaminen kattaa kaikki ylikyllästetyssä kiinteässä liuoksessa tapahtuvat prosessit: prosessit, jotka valmistelevat erotuksen, ja itse erotusprosessit.

Käytännön kannalta inkubointiaika on erittäin tärkeä - aika, jonka aikana valmisteluprosessit tapahtuvat kovetetussa seoksessa, kun korkea plastisuus säilyy. Tämä mahdollistaa kylmätyöstön suorittamisen sammutuksen jälkeen.

Jos ikääntymisen aikana tapahtuu vain saostumisprosesseja, niin ilmiötä kutsutaan dispersiokovettumiseksi.

Ikääntymisen jälkeen lujuus kasvaa ja sitkeys laskee alhaiseksi hiiliteräkset tertiäärisen sementiitin ja nitridien hajaantuneen saostumisen seurauksena ferriitissä.

Ikääntyminen on tärkein tapa vahvistaa alumiinia ja kuparilejeeringit, sekä monet lämmönkestävät seokset.

Teräksen kylmäkäsittely.

Hiilipitoisten ja monien seosterästen martensiittisen muunnoksen lopun lämpötila (Mc) on alle 0 o C. Tästä syystä teräksen rakenteessa havaitaan karkaisun jälkeen merkittävä määrä austeniittia, joka alentaa teräksen kovuutta. tuote ja heikentää myös magneettisia ominaisuuksia. Jäännösausteniitin poistamiseksi suoritetaan osan lisäjäähdytys negatiivisten lämpötilojen alueella alle t (-80 o C) lämpötilaan. Tähän käytetään yleensä kuivajäätä.

Tätä käsittelyä kutsutaan teräksen kylmäkäsittelyksi.

Kylmäkäsittely on suoritettava välittömästi sammutuksen jälkeen austeniitin stabiloitumisen estämiseksi. Kovuuden lisäys kylmäkäsittelyn jälkeen on yleensä 1...4 HRC.

Kylmäkäsittelyn jälkeen teräs altistetaan matalakarkaisulle, koska kylmäkäsittely ei vähennä sisäisiä jännityksiä.

Kuulalaakereiden osat, tarkkuusmekanismit ja mittauslaitteet altistetaan kylmäkäsittelylle.

Vahvistus plastisen muodonmuutoksen avulla.

Mekaanisten pintakarkaisumenetelmien päätarkoituksena on lisätä väsymislujuutta.

Mekaanisen karkaisun menetelmät - pintakerroksen karkaisu 0,2...0,4 mm syvyyteen.

Lajikkeita ovat suihkupuhallus ja telan viimeistely.

Suihkupuhallus on valmiiden osien pinnan käsittelyä suihkupuhalluksella.

Se suoritetaan erityisillä ruiskupuhallusyksiköillä, jotka suihkuttavat teräs- tai valurautakuulia työstettävien osien pinnalle. Laukun halkaisija – 0,2…4 mm. Iskut aiheuttavat plastisen muodonmuutoksen 0,2...0,4 mm syvyyteen.

Käytetään osien vahvistamiseen urissa ja ulkonemissa. Tuotteet, kuten jouset, jouset, ketjun lenkit, telat, vaipat, männät, vaihteet altistuvat.

Teloilla työstössä muodonmuutos suoritetaan painamalla kovametallitela työkappaleen pintaan.

Kun telaan kohdistuvat voimat ylittävät työstettävän materiaalin myötörajan, kovettuu vaadittuun syvyyteen. Käsittely parantaa mikrogeometriaa. Jäännöspuristusjännitysten syntyminen lisää tuotteen väsymisrajaa ja kestävyyttä.

Rullavalssausta käytetään akselitappien, langan ja putkien ja tankojen kalibroinnissa.

Erikoislaitteita ei tarvita;

Julkaisupäivä: 2015-03-26; Lue: 1735 | Sivun tekijänoikeusloukkaus | Tilaa paperin kirjoittaminen

verkkosivusto - Studopedia.Org - 2014-2020. Studiopedia ei ole lähetettyjen materiaalien kirjoittaja. Mutta se tarjoaa ilmaisen käytön(0,006 s) ...

Poista adBlock käytöstä!
erittäin tarpeellista

Teräksen lämpömekaaninen käsittely

Yksi kovetuskäsittelyn teknisistä prosesseista on lämpömekaaninen käsittely (TMT).

Termomekaanisella käsittelyllä tarkoitetaan yhdistettyjä menetelmiä materiaalien rakenteen ja ominaisuuksien muuttamiseksi.

Termomekaanisessa käsittelyssä yhdistyvät plastinen muodonmuutos ja lämpökäsittely (esimuotoillun teräksen karkaisu austeniittisessa tilassa).

Termomekaanisen käsittelyn etuna on, että lujuuden merkittävällä lisäyksellä sitkeysominaisuudet pienenevät hieman ja iskulujuus on 1,5...2 kertaa suurempi kuin saman teräksen iskulujuus matalakarkaisun jälkeen.

Sen mukaan, missä lämpötilassa muodonmuutos suoritetaan, erotetaan korkean lämpötilan termomekaaninen käsittely (HTMT) ja matalan lämpötilan lämpömekaaninen käsittely (LTMT).

Korkean lämpötilan termomekaanisen käsittelyn ydin on teräksen kuumentaminen austeniittisen tilan lämpötilaan (yllä A 3). Tässä lämpötilassa teräs vääntyy, mikä johtaa austeniitin kovettumiseen. Tässä austeniittitilassa olevaa terästä karkaistaan ​​(kuva 16.1 a).

Korkean lämpötilan termomekaaninen prosessointi eliminoi käytännöllisesti katsoen lämpötilahaurauden kehittymisen vaarallisella lämpötila-alueella, heikentää peruuttamatonta temperhaurautta ja lisää dramaattisesti sitkeyttä huoneenlämpötilassa. Kylmän haurauden lämpötilakynnys laskee. Korkean lämpötilan termomekaaninen käsittely lisää vastustuskykyä hauraita murtumia vastaan ​​ja vähentää herkkyyttä halkeilulle lämpökäsittelyn aikana.

Riisi. 16.1. Teräksen termomekaanisten käsittelytapojen kaavio: a – lämpömekaaninen korkean lämpötilan käsittely (HTMT); b – matalan lämpötilan lämpömekaaninen käsittely (LTMT).

Korkean lämpötilan termomekaanista käsittelyä voidaan käyttää tehokkaasti hiili-, seos-, rakenne-, jousi- ja työkaluteräksille.

Myöhempi karkaisu 100...200 o C lämpötilassa suoritetaan korkeiden lujuusarvojen ylläpitämiseksi.

Matalalämpötilainen termomekaaninen käsittely (ausforming).

Teräs kuumennetaan austeniittiseen tilaan. Sitten se pidetään korkeassa lämpötilassa, jäähdytetään martensiittisen muutoksen alkamislämpötilan yläpuolelle (400...600 o C), mutta uudelleenkiteytyslämpötilan alapuolelle, ja tässä lämpötilassa suoritetaan painekäsittely ja sammutus ( Kuva 16.1 b).

Matalan lämpötilan termomekaaninen käsittely, vaikka se antaakin vahvemman lujuuden, ei vähennä teräksen taipumusta karkaista haurautta. Lisäksi se vaatii suuria muodonmuutosasteita (75...95%), joten tarvitaan tehokkaat laitteet.

Matalan lämpötilan termomekaanista käsittelyä sovelletaan martensiittikarkaistuihin keskihiiliseosteräksiin, joilla on austeniitin toissijainen stabiilisuus.

Lujuuden kasvu termomekaanisen käsittelyn aikana selittyy sillä, että austeniitin muodonmuutoksen seurauksena sen rakeet (lohkot) murskautuvat. Lohkojen mitat pienenevät 2-4 kertaa perinteiseen karkaisuun verrattuna. Myös dislokaatiotiheys kasvaa. Tällaisen austeniitin myöhemmässä sammutuksessa muodostuu pienempiä martensiittilevyjä ja jännitykset vähenevät.

Konepajaterästen erityyppisten TMT:n jälkeen mekaanisilla ominaisuuksilla on keskimäärin seuraavat ominaisuudet (katso taulukko 16.1):

Taulukko 16.1. Terästen mekaaniset ominaisuudet TMT:n jälkeen

Termomekaanista käsittelyä käytetään myös muille metalliseoksille.

Teräsosien pintakarkaisu

Rakennelujuus riippuu usein materiaalin kunnosta osan pintakerroksissa. Yksi teräsosien pintakarkaisumenetelmistä on pinnan kovettumista.

Pintakarkaisun seurauksena tuotteen pintakerrosten kovuus kasvaa samalla, kun kulutuskestävyys ja kestävyysraja kasvavat.

Kaikille pintakarkaisuille yhteistä on kappaleen pintakerroksen kuumentaminen karkaisulämpötilaan, jota seuraa nopea jäähdytys. Nämä menetelmät eroavat osien lämmitysmenetelmistä. Kovetetun kerroksen paksuus pintakarkaisun aikana määräytyy kuumennussyvyyden mukaan.

Yleisimpiä ovat sähköterminen karkaisu kuumentamalla tuotteita suurtaajuusvirroilla (HFC) ja kaasuliekkikarkaisu kuumentamalla kaasu-happi- tai happikerosiiniliekillä.

Karkaisu suurtaajuusvirroilla.

Menetelmän kehitti Neuvostoliiton tiedemies V.P.

Se perustuu siihen, että jos metalliosa asetetaan johdin-induktorin luomaan vaihtomagneettikenttään, siinä indusoituu pyörrevirtoja, jotka aiheuttavat metallin kuumenemisen. Mitä suurempi virtataajuus, sitä ohuempi on kovettunut kerros.

Tyypillisesti käytetään konegeneraattoreita, joiden taajuus on 50...15000 Hz ja putkigeneraattoreita, joiden taajuus on yli 10 6 Hz. Kovetetun kerroksen syvyys on jopa 2 mm.

Induktorit on valmistettu kupariputkista, joiden sisällä vesi kiertää, joten ne eivät kuumene. Induktorin muoto vastaa tuotteen ulkoista muotoa, kun taas induktorin ja tuotteen pinnan välisen raon on oltava vakio.

Tekninen prosessikaavio suurtaajuisten hiukkasten kovettamiseksi on esitetty kuvassa. 16.2.

Riisi. 16.2. Kaavio suurtaajuisen kovetuksen teknologisesta prosessista

Induktorin 2 kuumentamisen jälkeen 3...5 s, osa 1 siirretään nopeasti erityiseen jäähdytyslaitteeseen - ruiskuun 3, jonka reikien kautta sammutusneste ruiskutetaan kuumennetulle pinnalle.

Suuri kuumennusnopeus siirtää vaihemuutokset korkeampiin lämpötiloihin. Korkeataajuisilla virroilla lämmitettäessä kovettumislämpötilan tulee olla korkeampi kuin tavanomaisen lämmityksen aikana.

Oikeissa lämmitysolosuhteissa jäähdytyksen jälkeen saadaan hienoneulaisen martensiitin rakenne. Kovuus kasvaa 2...4 HRC verrattuna perinteiseen karkaisuun, kulutuskestävyys ja kestävyysraja lisääntyvät.

Ennen korkeataajuisella lämmöllä karkaisua tuote normalisoidaan ja kovettamisen jälkeen alhainen karkaisu lämpötilassa 150...200 o C (itsekarkaisu).

On suositeltavaa käyttää tätä menetelmää terästuotteille, joiden hiilipitoisuus on yli 0,4 %.

Menetelmän edut:

· suurempi hyötysuhde, koko tuotetta ei tarvitse lämmittää;

· paremmat mekaaniset ominaisuudet;

· osan pinnan hiilenpoiston ja hapettumisen puuttuminen;

· vääntymisvirheiden ja kovettuvien halkeamien muodostumisen vähentäminen;

· prosessiautomaation mahdollisuus;

· suurtaajuuskarkaisun käyttö mahdollistaa seosterästen korvaamisen halvemmilla hiiliteräksillä;

· mahdollistaa osan yksittäisten osien karkaisun.

Menetelmän suurin haitta– induktioasennusten ja induktorien korkeat kustannukset.

On suositeltavaa käyttää sarja- ja massatuotannossa.

Kaasuliekkikarkaisu.

Kuumennus suoritetaan asetyleeni-happi-, kaasu-happi- tai kerosiini-happiliekillä, jonka lämpötila on 3000...3200 o C.

Pintakerroksen rakenne kovettumisen jälkeen koostuu martensiitista, martensiitista ja ferriitistä. Kovetetun kerroksen paksuus on 2...4 mm, kovuus 50...56 HRC.

Menetelmää käytetään suurten, monimutkaisen pinnan omaavien tuotteiden (kierrehammaspyörät, kierukka) karkaisuun, teräs- ja valurautavalssaustelojen karkaisuun. Käytetään massa- ja yksittäistuotannossa sekä korjaustöissä.

Isoja tuotteita lämmitettäessä polttimet ja jäähdytyslaitteet liikkuvat tuotteen mukana tai päinvastoin.

Menetelmän haitat:

· alhainen tuottavuus;

· vaikeudet kovetetun kerroksen syvyyden ja lämmityslämpötilan säätelyssä (ylikuumenemisen mahdollisuus).

Ikääntyminen

Karkaisua sovelletaan metalliseoksiin, jotka on sammutettu polymorfisella muutoksella.

Koskee materiaaleja, jotka kovettuvat ilman polymorfista muutosta. ikääntyminen.

Karkaisu ilman polymorfista muutosta on lämpökäsittely, joka kiinnittää alemmassa lämpötilassa seokselle ominaisen tilan korkeammissa lämpötiloissa (ylikyllästetty kiinteä liuos).

Ikääntyminen– lämpökäsittely, jossa pääprosessi on ylikyllästyneen kiinteän liuoksen hajoaminen.

Vanhenemisen seurauksena kovetettujen metalliseosten ominaisuudet muuttuvat.

Toisin kuin karkaisu, vanhenemisen jälkeen lujuus ja kovuus kasvavat ja sitkeys heikkenee.

Seosten ikääntymiseen liittyy ylimääräisen faasin vaihteleva liukoisuus, ja vanhenemisen aikaista kovettumista tapahtuu ylikyllästyneen kiinteän liuoksen hajoamisen aikana tapahtuvan dispersion saostumisen ja siitä aiheutuvien sisäisten jännitysten seurauksena.

Vanhenemisseoksissa saostuminen kiinteistä liuoksista tapahtuu seuraavissa päämuodoissa:

· ohut levy (levyn muotoinen);

· tasaakselinen (pallomainen tai kuutiomainen);

· neulan muotoinen.

Saostumien muodon määräävät kilpailevat tekijät: pintaenergia ja elastinen muodonmuutosenergia, jotka pyrkivät minimiin.

Pintaenergia on minimaalinen tasasuuntaisille saostumille. Elastisten vääristymien energia on minimaalinen ohuiden levyjen muodossa oleville saostumille.

Ikääntymisen päätarkoitus on lisätä lujuutta ja stabiloida ominaisuuksia.

Ikääntyminen erotetaan luonnollisesta, keinotekoisesta ja plastisen muodonmuutoksen jälkeen.

Luonnollinen ikääntyminen on spontaani kovetetun lejeeringin lujuuden ja sitkeyden heikkeneminen, joka tapahtuu sen altistuksen aikana normaalilämpötilassa.

Seoksen kuumennus lisää atomien liikkuvuutta, mikä nopeuttaa prosessia.

Lujuuden kasvua altistuksen aikana korkeissa lämpötiloissa kutsutaan keinotekoinen ikääntyminen.

Seoksen vetolujuus, myötöraja ja kovuus kasvavat vanhenemisajan pidentyessä, saavuttavat maksimin ja laskevat sitten (ylivanhenemisen ilmiö)

Luonnollisen ikääntymisen myötä yli-ikääntymistä ei tapahdu. Lämpötilan noustessa ylivanhenemisvaihe saavutetaan aikaisemmin.

Jos kovettunut metalliseos, jolla on ylikylläisen kiinteän liuoksen rakenne, joutuu plastiselle muodonmuutokselle, myös vanhenemisen aikana tapahtuvat prosessit kiihtyvät - tämä rasittaa ikääntymistä.

Vanhentaminen kattaa kaikki ylikyllästetyssä kiinteässä liuoksessa tapahtuvat prosessit: prosessit, jotka valmistelevat erotuksen, ja itse erotusprosessit.

Käytännön kannalta inkubointiaika on erittäin tärkeä - aika, jonka aikana valmisteluprosessit tapahtuvat kovetetussa seoksessa, kun korkea plastisuus säilyy. Tämä mahdollistaa kylmätyöstön suorittamisen sammutuksen jälkeen.

Jos ikääntymisen aikana tapahtuu vain erittymisprosesseja, niin ilmiötä kutsutaan ns dispersiokovettuminen.

Vanhenemisen jälkeen vähähiilisten terästen lujuus kasvaa ja sitkeys heikkenee tertiäärisen sementiitin ja nitridien hajanaisen saostumisen seurauksena ferriitissä.

Vanhentaminen on tärkein menetelmä alumiinin ja kupariseosten sekä monien korkean lämpötilan metalliseosten vahvistamiseksi.

Teräksen kylmäkäsittely

Korkeahiilisellä teräksellä ja monilla seosteräksillä on martensiittisen loppulämpötila (M to) alle 0 o C. Tästä syystä teräksen rakenteessa karkaisun jälkeen havaitaan huomattava määrä austeniittia, joka alentaa tuotteen kovuutta ja huonontaa myös magneettisia ominaisuuksia. Jäännösausteniitin poistamiseksi osan lisäjäähdytys suoritetaan negatiivisten lämpötilojen alueella alle t:n lämpötilaan. M k(-80 o C). Tähän käytetään yleensä kuivajäätä.

Tätä käsittelyä kutsutaan teräksen kylmäkäsittely.

Kylmäkäsittely on suoritettava välittömästi sammutuksen jälkeen austeniitin stabiloitumisen estämiseksi. Kovuuden lisäys kylmäkäsittelyn jälkeen on yleensä 1...4 HRC.

Kylmäkäsittelyn jälkeen teräs altistetaan matalakarkaisulle, koska kylmäkäsittely ei vähennä sisäisiä jännityksiä.

Kuulalaakereiden osat, tarkkuusmekanismit ja mittauslaitteet altistetaan kylmäkäsittelylle.

Kovettuminen plastisen muodonmuutoksen seurauksena

Mekaanisten pintakarkaisumenetelmien päätarkoituksena on lisätä väsymislujuutta.

Mekaanisen karkaisun menetelmät - pintakerroksen karkaisu 0,2...0,4 mm syvyyteen.

Lajikkeita ovat suihkupuhallus ja telan viimeistely.

Haulipuhallus - Valmiiden osien pinnan ammuskäsittely.

Se suoritetaan erityisillä ruiskupuhallusyksiköillä, jotka suihkuttavat teräs- tai valurautakuulia työstettävien osien pinnalle. Laukun halkaisija – 0,2…4 mm. Iskut aiheuttavat plastisen muodonmuutoksen 0,2...0,4 mm syvyyteen.

Käytetään osien vahvistamiseen urissa ja ulkonemissa. Tuotteet, kuten jouset, jouset, ketjun lenkit, telat, vaipat, männät, vaihteet altistuvat.

klo telojen käsittely muodonmuutos suoritetaan painamalla kovametallitela työkappaleen pintaan.

Kun telaan kohdistuvat voimat ylittävät työstettävän materiaalin myötörajan, kovettuu vaadittuun syvyyteen. Käsittely parantaa mikrogeometriaa. Jäännöspuristusjännitysten syntyminen lisää tuotteen väsymisrajaa ja kestävyyttä.

Rullavalssausta käytetään akselitappien, langan ja putkien ja tankojen kalibroinnissa.

Erikoislaitteita ei tarvita;

Tärkeimmät metallien ja metalliseosten lujitusmenetelmät ovat: seostus muodostamalla kiinteitä liuoksia; muovin väsähtäminen; hajapäästöjen luominen; kovettaminen lämpömenetelmillä; vahvistaminen kemiallis-termisillä menetelmillä.

Vahvistaminen seostamalla

Edullisen rakenteen muodostuminen ja osien luotettava toiminta takaa rationaalisen seostuksen, rakeiden jalostuksen ja metallin laadun paranemisen.

Vahvistuminen seostuksen aikana lisääntyy suhteessa seosaineen pitoisuuteen kiinteässä liuoksessa. On muistettava, että eri seosalkuaineilla on rajoitettu liukoisuus lejeeringin pääfaaseihin ja tämä riippuu komponenttien atomisäteiden suhteellisesta erosta. Erityyppisten kiinteiden liuosten muodostuminen (substituutio, interstitiaalinen, järjestynyt, epäjärjestynyt jne.) saadaan aikaan yhdistelemällä erilaisia ​​dislokaatiomuodostelmia, joilla on erilaiset lujuusominaisuudet.

Viljan jalostus suoritetaan seostamalla ja lämpökäsittelyllä. Tehokkain rakenteen hienosäätö saavutetaan korkean lämpötilan termomekaanisella käsittelyllä. Siihen liittyy austeniitin plastinen muodonmuutos, jota seuraa muuntaminen martensiitiksi. Korkean lämpötilan termomekaanisen käsittelyn tuloksena varmistetaan suotuisin yhdistelmä korkeaa lujuutta ja lisääntynyttä sitkeyttä, sitkeyttä ja murtumiskestävyyttä. Vahvistus lisääntyy liuenneen seosaineen pitoisuuden kasvaessa ja raudan ja tämän alkuaineen atomisäteiden eron kasvaessa. Hitaasti jäähtyneen ferriitin kovuus kasvaa voimakkaimmin (kuva 10.1.) Si, Mn, Ni eli ne elementit, joilla on erilainen Fe α kristallihila. Heikompi vaikutus Mo, V ja Cr , jonka hilat ovat isomorfisia Fe α . Seoksen puhtauden lisääminen saavutetaan metallurgisilla menetelmillä poistamalla haitalliset rikin, fosforin, kaasumaisten alkuaineiden - hapen, vedyn, typen - epäpuhtaudet.

Kun teräkseen lisätään seosaineita, joiden liukoisuus rautahilassa voi vaihdella lämpötilan mukaan, syntyy ns.dispersiokovettuminen. Tätä varten on tarpeen saada ylikyllästetty kiinteä liuos, jossa on lisääntynyt liuenneen alkuaineen pitoisuus. Tällainen kiinteä liuos on epätasapainoinen ja pyrkii hajoamaan. Ylikyllästyneen kiinteän liuoksen hajoamisprosessia huoneenlämpötilassa kutsutaanluonnollinen ikääntyminen. Pienellä lämmitykselläkeinotekoinen ikääntyminen.

Vanhenemisen aikana ylimääräinen alkuaine vapautuu liuotinmetallin kidehilasta pienten hiukkasten muodossa ns.dispergoitu faasi.

Dispergoitu faasi, joka on tasaisesti jakautunut kiinteässä liuoksessa, vääristää jälkimmäisen kidehilaa ja muuttaa lejeeringin mekaanisia ominaisuuksia. Kovuuden ja lujuuden kasvua havaitaan vain, kun dispergoidun faasin ja kiinteän liuoksen atomikidehilojen koherenssi (jatkuvuus) säilyy.

Dispersiokovettuminen liittyy diffuusioprosesseihin ja siksi ikääntymisen kesto vaikuttaa merkittävästi dispersiokovettumisen vaikutukseen. Dispersiokarkaisu monimutkaisissa seosteräksissä, joissa on useita seosaineita, ilmenee usein täysin eri tavalla kuin teräksessä, jossa on yksi seosaine. Lisäseosalkuaineet voivat lisätä tai vähentää pääalkuaineen liukoisuutta aiheuttaen saostuman kovettumista ja siten lisätä tai vähentää materiaalin kovettumisvaikutusta. Dispersiokarkaisu liittyy tavanomaiseen teräksen lämpökäsittelyprosessiin ja sillä on merkittävä vaikutus teräksen ominaisuuksiin. Terästen lujitusfaasit voivat olla karbideja, nitridejä, metallien välisiä yhdisteitä, kemiallisia yhdisteitä jne.

Kovettuminen plastisen muodonmuutoksen seurauksena

Kylmän plastisen muodonmuutoksen seurauksena metallin ominaisuudet muuttuvat: lujuus ja sähkövastus kasvavat, sitkeys, tiheys ja korroosionkestävyys vähenevät. Tätä ilmiötä kutsutaan kovettuminen ja sitä voidaan käyttää muuttamaan metallimateriaalien ominaisuuksia. Kylmämuokatun metallin ominaisuudet muuttuvat mitä enemmän, sitä enemmän lisää tutkintoa muodonmuutos. Metallit kovettuvat voimakkaammin muodonmuutoksen alkuvaiheessa ja muodonmuutoksen kasvaessa mekaaniset ominaisuudet muuttuvat hieman (kuva 1). Kun muodonmuutosaste kasvaa, myötöraja kasvaa nopeammin kuin vetolujuus. Voimakkaasti kylmäkarkaistujen metallien molempia ominaisuuksia verrataan ja venymä on yhtä suuri kuin nolla. Tätä kovettuneen metallin tilaa kutsutaan rajatilaksi; jos yrität jatkaa muodonmuutosta, metalli voi tuhoutua. Karkaisun seurauksena on mahdollista lisätä kovuutta ja vetolujuutta 1,5 3 kertaa ja myötörajaa 3-7 kertaa. Metallit, joissa on fcc-hila, vahvistuvat voimakkaammin kuin metallit, joissa on bcc-hila. Fcc-hilalla varustetuista metalliseoksista vahvempia ovat ne, joissa pinoamisvikaenergia on minimaalinen (austeniittinen teräs ja nikkeli ovat intensiivisesti karkaistuja, kun taas alumiini on vain vähän vahvistettu)

Riisi. 1. Mekaanisten ominaisuuksien riippuvuus muodonmuutosasteesta

Kovettuminen vähentää metallin tiheyttä johtuen atomien järjestelyn häiriöistä, jolloin vikojen tiheys kasvaa ja mikrohuokoset muodostuvat. Tiheyden pienentämistä käytetään lisäämään osien kestävyyttä, jotka ovat alttiita vaihteleville kuormituksille käytön aikana. Yleisin kylmämuovisen pinnan muodonmuutoksen menetelmä on haulipuinti. Se koostuu haulihiukkasten vaikutuksesta käsiteltyyn pintaan, joka kiihdytetään keskipako- tai pneumaattisilla haulipuhalluslaitteilla. Tätä varten käytetään terästä tai valurautaa, joiden mitat ovat 0,5 2,0 mm. Kappaleen pinnan käsittelyaika ei ylitä 2 3 minuuttia ja pintakerroksen paksuus on 0,2 0,4 mm.

Pintakovettuneessa kerroksessa kidehilavirheiden tiheys kasvaa ja rakeiden muoto ja suunta voivat muuttua. Pintakerroksissa syntyy puristusjännityksiä, jotka estävät halkeamien syntymisen ja kehittymisen. Suihkupuhallus voi olla tehokasta eri koostumuksellisille teräksille ja erilaisten lämpökäsittelyjen (hehkutus, normalisointi, karkaisu, parantaminen, hiiletys jne.) jälkeen.

Haulipuhalluksen päätarkoitus on lisätä väsymislujuutta. Jouset, jouset, hammaspyörät, erilaiset akselit jne. käsitellään tällä tavalla. Erityisen tehokasta on osien ruiskupuhallus, jossa on viisteitä, uria, karkean työstön jälkiä ja muita jännityskeskittimiä. Vertailun vuoksi taulukossa 7.1 on esimerkkejä joidenkin koneen osien väsymiskestävyyden lisäämisestä.

Pöytä 1.

p/p	Osan nimi	σ -1, MPa
		Ennen käsittelyä	Käsittelyn jälkeen
	Vaihteisto karkaisun jälkeen teräksestä 45
	Auton etujousitusjouset valmistettu 65G teräksestä
	Moottorin venttiilijouset valmistettu 50HFA teräksestä

Jos rakenteen ja ominaisuuksien muutos plastisen muodonmuutoksen seurauksena ei ole toivottavaa, se voidaan eliminoida myöhemmällä lämpökäsittelyllä ja uudelleenkiteytyshehkutuksella.

Vahvistaminen lämpömenetelmin

Lämpötilan vaikutus päällä erilaisia ​​materiaaleja niiden rakenteen ja ominaisuuksien muuttaminen on yleisin nykytekniikan vahvistamismenetelmä. Tämä vaikutus voidaan suorittaa useammin positiivisissa lämpötiloissa, harvemmin negatiivisissa lämpötiloissa, ja se voidaan yhdistää kemiallisiin, muodonmuutos-, magneetti-, sähkö- ja muihin prosesseihin.

A.A:n luokituksen jälkeen Bochvar, joka perustuu metallin faasi- ja rakennemuutostyyppeihin, erottaa seuraavat lämpökäsittelytyypit:

Varsinainen lämpökäsittely;

Lämpö-mekaaninen käsittely;

Kemiallinen lämpökäsittely

Varsinainen lämpökäsittelytarjoaa vain lämpötilavaikutuksia metalliin tai seokseen. Teräksessä tapahtuu kontrolloituja rakennevaiheen prosesseja, jotka antavat vaaditun faasi- ja dislokaatiorakenteen, johtuen allotropiasta.

Termomekaaninen käsittely(TMO) lämpövaikutusten ja plastisen muodonmuutoksen yhdistelmä. TMT mahdollistaa teräksen suurempien lujuus- ja sitkeys-plastisuusominaisuuksien saavuttamisen kuin perinteisen karkaisun ja matalan karkaisun jälkeen. Positiivinen lisävaikutus TMT:n aikana selittyy austeniitin alustavalla kovettumisella plastisen muodonmuutoksen aikana. Tämän kovettumisen seuraukset siirtyvät martensiitille kovettumisen aikana syntyvien ylimääräisten dislokaatioiden muodossa, jotka lisättynä myöhemmän martensiittisen muunnoksen aikana syntyviin dislokaatioihin muodostavat tiheämmän dislokaatiorakenteen. Tällainen korkea dislokaatiotiheys (jopa 10 13 cm -2 ) ei aiheuta halkeamia kovettumisen aikana. Termomekaanista käsittelyä on kahta tyyppiä: korkea lämpötila (HTMT) ja matala lämpötila (LTMT). HTMT:n aikana austeniitti muuttaa muotoaan viivan A yläpuolella olevassa lämpötilassa C3 muodonmuutosasteeseen 20-30 %. LTMT:n aikana alijäähdytetty materiaali vääntyy 400 600:een 0 Austeniitilla muodonmuutosaste on 75-90%.

Kemiallinen lämpökäsittely(CTO) kemiallisten ja lämpövaikutusten yhdistelmä, jolla muutetaan osan pintakerroksen koostumusta, rakennetta ja ominaisuuksia haluttuun suuntaan. Tässä tapauksessa tapahtuu metallimateriaalin pinnan kyllästyminen vastaavalla elementillä ( C, N, B, AI, Cr, Si, Ti jne.) diffuusiona atomitilassa ulkoisesta ympäristöstä (kiinteästä aineesta, kaasusta, höyrystä, nesteestä) korkeassa lämpötilassa.

Kemiallis-lämpökäsittelyprosessi koostuu kolmesta perusvaiheesta:

Diffundoivan elementin eristäminen atomitilassa ulkoisessa ympäristössä tapahtuvien reaktioiden vuoksi;

Diffundoivan elementin atomien kosketus terästuotteen pintaan ja niiden tunkeutuminen (liukeneminen) rautahilaan (adsorptio);

Kyllästyvän alkuaineen atomien diffuusio syvälle metalliin.

Pinnan kovettuminen

Pintakarkaisumenetelmistä laajimmin käytettyjä ovat pintakarkaisu, laserkäsittely ja sähköinen kipinäseos.

klo pinnan kovettumistaVain pintakerros kovetetaan tiettyyn syvyyteen, kun taas tuotteen ydin pysyy kovettamattomana.

Pintakarkaisun päätarkoituksena on lisätä työkappaleen kovuutta, kulutuskestävyyttä ja kestävyysrajaa. Tuotteen ydin pysyy viskoosina ja vaimentaa iskukuormituksia. Pinnan karkaisu suoritetaan useilla menetelmillä: lämmitys suurtaajuusvirroilla; lämmitys

Pintakarkaisu suoritetaan useilla menetelmillä: lämmitys suurtaajuusvirroilla (HFC); lämmitys kaasuliekillä.

Korkeataajuista kovettumista ehdotti ensin V.P. Tällä menetelmällä kovetettaessa terästuote asetetaan induktorin sisään spiraalin tai silmukan muotoon (kuva 2). Suurtaajuusvirta syötetään generaattorista kelaan. Kun virta kulkee induktorin läpi tuotteen pintakerroksissa, induktion vuoksi syntyy vastakkaisen suunnan virta, joka lämmittää terästä.

Koska HDTV:n kuumennusnopeus on merkittävästi korkeampi kuin uunin kuumennusnopeus, teräksessä tapahtuu faasimuutoksia korkeammissa lämpötiloissa ja sammutuksen kuumennuslämpötilat kohoavat. Esimerkiksi korkeataajuutta lämmitettäessä nopeudella 400 °C/s teräksen 40 karkaisulämpötila 840...860 °C:sta nousee 930...980 °C:seen. Kun suurtaajuusteräs on lämmitetty kovettumislämpötilaan, tuote jäähdytetään vedellä. Korkeataajuisella lämmöllä kovetettaessa saadaan erittäin dispergoitunut martensiittikiteiden rakenne, joka antaa teräksen korkeamman kovuuden ja lujuuden kuin uunilämmityksen aikana.

Riisi. 2. Lämmityspiiri suurtaajuusvirroilla: 1 osa; 2 kela; 3 magneettikenttä; minä virran suunta induktorissa; II osan virran suunta

On olemassa seuraavat menetelmät induktiokuumennuskarkaisuun:

Samanaikainen koko pinnan lämmitys ja jäähdytys; tätä menetelmää käytetään tuotteissa, joilla on pieni pinta (sormet, rullat, aksiaaliset työkalut);

Yksittäisten osien peräkkäinen lämmitys ja jäähdytys: käytetään karkaisettaessa kampiakselin tappeja (peräkkäinen lämmitys ja karkaisu yksi tappi toisensa jälkeen), vaihteet, joiden moduuli on enemmän kuin 6 (karkaisu "hammas hampaalta"), nokka-akselin nokkia jne.

Jatkuvasti peräkkäinen lämmitys ja jäähdytys. Menetelmää käytetään pitkien akselien, akselien jne. karkaisuun. Tällä menetelmällä tuote liikkuu suhteessa kiinteään kelaan ja jäähdytyslaitteeseen (sumuttimeen) tai päinvastoin. Ensimmäiseen menetelmään verrattuna suurta asennettua generaattoritehoa ei tarvita.

klo kovettuminen kuumentamalla happikaasupolttimen liekillä, jonka lämpötila on 2000...3000 °C, se osoittautuu hyvin nopea lämmitys tietyltä pinnan alueelta kovettumislämpötilaan, jonka jälkeen vesivirta ohjataan erityisestä jäähdyttimestä tälle alueelle. Siirtämällä poltinta pintaan nähden ja samalla poltinta seuraavaa jäähdytintä voidaan kovettaa suuri pinta isokokoisia tuotteita.

Merkittävän lämmönsyötön ansiosta tuotteen pinta lämpenee nopeasti kovettumislämpötilaan, kun taas osan ydin ei ehdi lämmetä. Myöhempi nopea jäähdytys varmistaa pintakerroksen kovettumisen. Polttoaineena käytetään asetyleeniä, valaistus- ja maakaasuja sekä kerosiinia. Lämmitykseen käytetään rakopolttimia (joissa on yksi rakomainen reikä) ja moniliekkipolttimia.

Kovetetun kerroksen paksuus on yleensä 2 4 mm ja kovuus 50 56 H.R.C. . Martensiitti muodostuu ohueksi pintakerrokseksi ja troosto-martensiitti muodostuu alla oleviin kerroksiin. Liekkikarkaisu aiheuttaa vähemmän muodonmuutoksia kuin tilavuuskarkaisu ja korkean kuumennusnopeuden ansiosta säilyttää puhtaamman pinnan.

Liekkikarkaisuprosessi voidaan helposti automatisoida ja integroida osaksi koneistusprosessia. Suurille osille tämä karkaisumenetelmä on usein kustannustehokkaampi kuin induktiokarkaisu.

Essence laserkarkaisukoostuu voimakkaasta pulssi- ​​(tai jatkuvasta) altistumisesta erittäin korkean energiatiheyden omaavalle valonsäteelle, joka aiheuttaa pinnan välittömän kuumenemisen korkeisiin lämpötiloihin, jotka ylittävät metallin rakennefaasimuutosten lämpötilat ja sulamispisteen. Kun otetaan huomioon äärimmäisen korkeat jäähtymisnopeudet, jotka ovat 10 100 kertaa korkeammat kuin karkaisun aikana tapahtuvat jäähtymisnopeudet, materiaalin pintaan muodostuu erittäin hienorakeinen tai jopa pseudoamorfinen rakenne, jonka kovuus on kasvanut (20-30%). .

Laserkäsittelyn teknisillä prosesseilla on useita kiistattomia etuja verrattuna muihin pinnan karkaisumenetelmiin:

Lasersäteen kuljetuksen helppous, kun kovettuva pinta ei ole mekaanisesti kosketuksissa energialähteen kanssa;

Annostellun energiavaikutuksen mahdollisuus;

Mahdollisuus toteuttaa kovetusprosessi tyhjiö-, kaasu- ja nesteympäristöissä;

Laaja valikoima energeettisiä ja yhdistettyjä fysikaalisia ja kemiallisia vaikutuksia kovettuvaan pintaan.

Lasersoptiset kvanttigeneraattorit (OQG), jotka mahdollistavat korkean energiapitoisuuden sähkömagneettisen säteilyn tuottamisen.

Lasereiden käyttö lämpökäsittelyssä perustuu valoenergian muuntamiseen lämmöksi. Optisen kvanttigeneraattorin valovirran korkea energiapitoisuus mahdollistaa pinnan lämmittämisen lämpökäsittelylämpötilaan hyvin lyhyessä ajassa.

Kuva 3. Koostumusrakenteen kaavio laserlämpökäsittelyn aikana

Laserprosessoinnin teknologiset prosessit määräytyvät lasersäteilyn vuorovaikutuksesta materiaalin kanssa, ja ne riippuvat prosessoitavien materiaalien lämpöfysikaalisista ja optisista ominaisuuksista. Lasersäteilyn ja materiaalin vuorovaikutuksen päävaiheet rajoittuvat seuraaviin prosesseihin: valovirran absorptio elektroneihin ja energian siirto kiinteän aineen kidehilaan, aineen kuumeneminen ilman sen tuhoamista, aineen tuhoutuminen valovirran vaikutusalue, hajoamistuotteiden sironta ja jäähtyminen valopulssin päätyttyä. Näiden prosessien rinnalla prosessoitavassa materiaalissa tapahtuu aktiivisia diffuusio- ja kemiallisia reaktioita sekä faasimuutoksia, jotka muuttavat merkittävästi alkuperäistä rakennetta ja vaikuttavat lasersäteilyn vuorovaikutukseen materiaalin kanssa.

Karkaistu pinta on komposiittirakenne (kuva 3):
1 - kerros on sulan ja nopeasti kiteytyvän metallin vyöhyke, 2 - lämpövaikutteinen vyöhyke, jossa kaikki rakenteelliset muutokset tapahtuvat kiinteässä tilassa. Sitten havaitaan siirtymäkerros 3 ja 4 - perusmateriaali.

Laserlämpökäsittely mahdollistaa karkaistujen materiaalien kovuuden ja kulutuskestävyyden lisäämisen. Kovuus riippuu hiilen ja seosaineiden pitoisuudesta tyylissä. Keski- ja runsasseosteiset hiili- ja työkaluteräkset ovat hyvin karkaistuja. Vähähiilipitoiset teräkset ja lujat niukkaseosteiset teräkset karkaistuvat huonosti lasertyöstössä. Laserlämpökäsittely ei vaikuta terästen vetolujuuteen ja myötörajaan.

Electrospark seostus (ESA)viittaa karkaisutekniikoihin, jotka perustuvat materiaalien vuorovaikutukseen erittäin keskittyneiden energia- ja ainevirtojen kanssa. Vahvistetun kerroksen muodostuminen tapahtuu monimutkaisten plasmakemiallisten, lämpöfysikaalisten ja mekanotermisten prosessien seurauksena, jotka toteutuvat materiaalin mikropaikallisilla vuorovaikutusalueilla yhdellä kipinäpurkauksella.

ESA-prosessi sisältää seuraavat vaiheet (kuva 4):

1. Reflow. Kun elektrodityökalu lähestyy karkaisevaa metallipintaa tietyllä etäisyydellä, tapahtuu pulssivirtaus, jonka kesto on 10-6 …10 -3 Kanssa. Tämän seurauksena anodin (seoselektrodi) ja katodin (karkaistu osa) pinnoille muodostuu paikallisia sähköisen eroosion tuhoutumiskeskuksia.

2. Sähköinen eroosio. Se edustaa monimutkaista tuhoamisprosessia, joka sisältää sulamisen, haihtumisen, lämpöhaurauden ja muut mekanismit. Lejeerauselektrodin kuluneessa massassa on ylimääräinen positiivinen purkaus, joka tulee elektrodien väliseen tilaan, se syöksyy katodiosan pintaan kiihtyen ja kuumentaen sähkökenttä anodi ja katodi.

Kuva 4. Kaavio fysikaalisista prosesseista elektrodien välisessä raossa sähkökipinäseostuksen aikana: a) sulamisvaihe; b) sähköeroosio; c) - fysikaalis-kemiallinen vuorovaikutus

Kuva 5. Kaavio materiaalin koostumusrakenteesta sähkökipinälejeeringin jälkeen: 1 vyöhyke ohutkalvoista tai jatkuvista muodostelmista; 2 anodi- ja katodimateriaalien sekoitusvyöhykettä; 3 vyöhyke, joka muodostuu seostettavien elektrodielementtien diffuusion vuoksi katodiosan vahvistetussa matriisissa; 4 lämpövaikutteinen vyöhyke, joka siirtyy sujuvasti perusmateriaalin rakenteeseen -5.

3. Fysikaalis-kemiallinen vuorovaikutus. Liikkuessaan anodinen kulunut massa joutuu fyysiseen ja kemialliseen vuorovaikutukseen elektrodien välisen väliaineen ja katodiosan haihtuvien eroosiotuotteiden kanssa. Laskeutumishetkellä erodoituneen massan fragmentit kuljettavat sähkö-, kineettisiä ja lämpöenergiaa, jotka vuorovaikutuksessa kovettuneen pinnan kanssa vapautuvat voimakkaan lämpöpulssin muodossa. Eroosiomassan laskeutumisen jälkeen kovettunut pinta altistuu tärinäluonteisillee. Energiavaikutus korkea pitoisuus stimuloi mukana tulevia ESA:n mikrometallurgisia konvektio-diffuusioprosesseja energian ja massan siirrossa.

Karkaistu pinta on komposiittirakenne (kuva 5).

Ylin kerros koostuu ohutkalvoisista "saarekkeista" tai jatkuvista muodostelmista, jotka koostuvat anodimateriaalista ja elektrodien välisestä väliaineesta. Tämän kerroksen jatkuvuus riippuu kovettumistavoista ja -olosuhteista. Päällyskerroksen alla on anodi- ja katodimateriaalien seosta edustava vyöhyke, joka muodostuu ioni-plasma- ja pisarafaasien tiivistymisen seurauksena vahvistettavalle pinnalle. Tätä seuraa kerros, joka muodostuu seosteisten elektrodielementtien diffuusion seurauksena katodiosamatriisissa, jota vahvistetaan. Sen alapuolella on termisesti vaikuttava vyöhyke, joka edustaa lähdemateriaalin muuttunutta rakennetta, jonka kiderakenteen virhetiheys on muuttunut pulssilämpövaikutusten vuoksi. Kun siirryt syvemmälle, lämpövaikutetun vyöhykkeen rakenne muuttuu sulavasti perusmateriaalin rakenteeksi. Sähkökipinäseostuksen muodoista riippuen kunkin kerroksen arvo ja kovettumisaste voivat vaihdella laajalla alueella, mutta lämpövaikutteisella vyöhykkeellä on aina suurin paksuus, mikä useimmissa tapauksissa määrää pinnan käyttöominaisuudet.

ESA-prosessin pääasiallinen energiaominaisuus on yhden kipinäpurkauksen energia, jonka määrää:

= , (1)

missä t ja - yhden kipinäpurkauksen kesto; U(t) ja I(t ) pulssin jännite ja virta.

Kiderakenteen virhetiheyden, muunnetun rakenteen diffuusio-adhesiivisen aktiivisuuden ja siirtokertoimen välinen läheinen suhde on perusta alkuperäisten teknologioiden kehittämiselle ESA:n aikana tapahtuvan vahvistuksen laadun parantamiseksi. Näitä ovat erityisesti peräkkäinen pintaplastisen muodonmuutoksen ja sähkökipinäseostuksen yhdistelmä, joka mahdollistaa seostetun pinnoitteen paksuuden lisäämisen useisiin millimetrin kymmenesosiin, alentaa jäännösjännitysten tasoa ja stabiloi rakennetta vähentämällä. huokoisuus.

Teräksen sementointi

Sementointi Prosessia, jossa teräksen pintakerros kyllästetään hiilellä, kutsutaan. Hiiletystä on kahta päätyyppiä: kiinteää hiiltä sisältävä seos (hiilittimet) ja kaasu. Hiiletyksen tarkoituksena on saada kova kulutusta kestävä pinta, joka saavutetaan rikastamalla pintakerros hiilellä pitoisuuteen 0,8 1,2 % ja sen jälkeen karkaisemalla matalalla karkaisulla. Sementointi ja sitä seuraava lämpökäsittely lisäävät samanaikaisesti kestävyysrajaa.

Hiiletykseen käytetään yleensä vähähiilisiä teräksiä 0,1 0,18 %. Suurikokoisissa osissa käytetään teräksiä, joiden hiilipitoisuus on korkeampi (0,2 0,3 %). Tällaisten terästen valinta on välttämätöntä, jotta tuotteen ydin, joka ei ole kyllästynyt hiilellä hiiletyksen aikana, säilyttää korkean viskositeetin kovettumisen jälkeen.

Hiilettäessä kiinteässä kaasuttimessa tuotteet asetetaan laatikoihin ja peitetään puuhiilellä. Kuumennettaessa hiilen hiili yhdistyy ilman happeen muodostaen hiilimonoksidia, joka vuorostaan ​​reagoi raudan kanssa muodostaen atomihiiltä. Tämä aktiivihiili imeytyy austeniittiin ja diffundoituu syvälle tuotteeseen. Sementointiprosessin nopeuttamiseksi puuhiili(koksi) lisää aktivaattoreita: bariumkarbonaattia (BaCO 3 ) ja sooda ( Na2CO3 ) 10-40 painoprosenttia hiilestä.

varten kaasusementointiHiilistimenä käytetään maakaasua, nestemäisiä hiilivetyjä (petrolia, bensiiniä jne.) tai valvottuja ilmakehyksiä. Kuumennettaessa muodostuu atomihiiltä:

2 CO CO 2 + C-atomi

tai

CH42H2 + C-atomi; C Fe-atomi (austeniitti).

Kaasuhiiletys on massatuotannon pääprosessi, ja kiinteässä kaasuttimessa tapahtuvaa hiiletystä käytetään pienimuotoisessa tuotannossa.

Hiiletyssyvyys tuotteen käyttötarkoituksesta ja teräksen koostumuksesta riippuen on yleensä 0,5-2,00 mm.

Sementointi suoritetaan numerolla 910 930 tai prosessin nopeuttamiseksi 1000-1050. Lämpötilan noustessa määrätyn sementointisyvyyden saavuttamiseen kuluva aika lyhenee. Siten kaasuhiiletyksellä saadaan hiiltynyt kerros, jonka paksuus on 1,0 ± 1,3 mm 920 °C:ssa 15 tunnissa ja 1000 °C:ssa 8 tunnissa. Austeniittirakeiden voimakkaan kasvun estämiseksi perinnöllisesti hienojakoiset teräkset altistetaan korkealle lämpötilalle. hiiletys.

Hiilipitoisuus tuotteen pintakerroksessa on yleensä 0,8 x 1,0 %, eikä se saavuta liukoisuusrajaa hiiletyslämpötilassa. Siksi verkko Fe 3 C ei muodostu hiiletyslämpötilassa, ja pintakerros, kuten ydin, on austeniittisessa tilassa. Hitaan jäähtymisen jälkeen hiiltynyt kerros, jonka hiilipitoisuus vaihtelee, koostuu ferriitistä ja sementiitistä, ja sille on ominaista joukko rakenteita, jotka ovat tyypillisiä hypereutektoidiselle, eutektoidiselle ja hypoeutektoidiselle teräkselle (kuva 6).

Sementointi on välioperaatio, jonka tarkoituksena on rikastaa pintakerrosta hiilellä. Tuotteen pintakerroksen vaadittu kovettuminen saavutetaan kovettamalla hiiletyksen jälkeen. Karkaisun ei pitäisi ainoastaan ​​vahvistaa pintakerrosta, vaan myös korjata ylikuumenemisrakennetta, joka syntyy, koska terästä pidetään useita tunteja hiiletyslämpötilassa.

Riisi. 6. Muutos hiilipitoisuudessa sementoidun kerroksen syvyyttä pitkin (a) ja kovettumattoman hiiltyneen kerroksen mikrorakennekaavio (b): 1 hypereutektoidi; 2 eutektoidi;
3 hypoeutektoidinen vyöhyke

Hiiletyksen jälkeen kiinteässä kaasuttimessa kriittiset tuotteet altistetaan kaksoiskarkaisulle, koska hiilipitoisuus tuotteen ytimessä ja pinnalla on erilainen ja optimaalinen lämmityslämpötila karkaisulle riippuu teräksen hiilipitoisuudesta.

Ensimmäinen karkaisu suoritetaan kuumentamalla 850 900 °C:seen (tuotteen ytimen pisteen A yläpuolella) niin, että täydellinen uudelleenkiteytyminen tapahtuu hypoeutektoidisen teräksen austeniittirakeiden hienostuessa. Hiiliteräksessä karkenemissyvyydestä johtuen tuotteen ydin koostuu ensimmäisen karkaisun jälkeen ferriitistä ja perliitistä. Ensimmäisen karkaisun sijasta hiiliteräkselle voidaan soveltaa normalisointia. Läpikarkaisussa seosteräksessä tuotteen ydin koostuu vähähiilisestä martensiitista. Tämä rakenne lisää ytimen lujuutta ja riittävää viskositeettia.

Ensimmäisen kovettumisen jälkeen sementoitu kerros ylikuumenee ja sisältää lisääntyneen määrän pidättynyttä austeniittia. Siksi käytetään toista karkaisua lämpötilasta 700 × 780 °C, mikä on optimaalinen hypereutektoidisille teräksille. Toisen kovettumisen jälkeen pintakerros koostuu hienojakoisesta neulamaisesta korkeahiilisestä martensiitista ja pallomaisista sekundäärisen karbidin inkluusioista.

Kaasuhiiletyksessä käytetään useimmiten yhtä karkaisua hiiletyslämmityksellä tuotteen jäähdyttämisen jälkeen 840×860 °C:seen.Sementoitujen tuotteiden lopullinen lämpökäsittely on kaikissa tapauksissa matalakarkaisu 160 180 0 C ja pintakerroksen sammutetun martensiitin muuntaminen karkaistuksi martensiitiksi, mikä lievittää jännitystä.

Sementointia käytetään laajalti koneenrakennuksessa lisäämään tuotteiden kovuutta ja kulutuskestävyyttä säilyttäen samalla niiden ytimen korkea viskositeetti. Kovetetun hiiltyneen kerroksen ominaistilavuus on suurempi kuin ytimen, ja siksi siihen syntyy merkittäviä puristusjännityksiä. Pintakerroksen jäännöspuristusjännitykset, jotka saavuttavat 400×500 MPa, lisäävät tuotteen kestorajaa.

Matala hiilipitoisuus (0,08 x 0,25 %) varmistaa ytimen korkean viskositeetin. Korkealaatuiset teräkset 08, 10, 15 ja 20 sekä seosteräkset 12KhNZA, 18KhGT jne. altistetaan hiilelle.

Hiiliteräksen pintakerroksen kovuus on 60 64 H.R.C. , ja seostetuille 58 61 H.R.C. ; kovuuden lasku selittyy lisääntyneen pidättyneen austeniitin määrän muodostumisella.

Teräksen nitraus

Nitraus on teräksen pintakerroksen diffuusiokyllästys typellä, kun sitä kuumennetaan ammoniakissa. Nitraus lisää suuresti pintakerroksen kovuutta, sen kulutuskestävyyttä, kestävyysrajaa ja korroosionkestävyyttä ympäristöissä, kuten ilmakehässä, vedessä, höyryssä jne. Nitridoidun kerroksen kovuus on huomattavasti korkeampi kuin karkaistulla teräksellä ja se säilyy kuumennettaessa korkeisiin lämpötiloihin (500 550 0 C), kun taas martensiittisen rakenteen omaavan sementoidun kerroksen kovuus säilyy vain 200 225 asti. 0 C.

Ennen nitrausta osille tehdään kovetus, korkea karkaisu (parannus) ja viimeistely. Nitrauksen jälkeen osat hiotaan tai kiillotetaan.Terästuotteiden typpitys suoritetaan lämpötila-alueella 500-620 0 C ammoniakissa, joka dissosioituu kuumennettaessa ja toimittaa aktiivista atomityppeä:

NH3 → N + 3H.

Järjestelmässä F еN nitridointilämpötiloissa voi muodostua seuraavia faaseja: α-typpiliuos raudassa (typpiferriitti), γ-typpiliuos raudassa (typpipitoinen austeniitti), γ"-välivaihe vaihtelevan koostumuksen kanssa, jossa on f.c. hila ja väli-ε -faasi, jossa on hila ja laaja homogeenisuus (8,1 - 11,1 % N huoneenlämpötilassa Yleensä nitridoidun teräksen diffuusiokerroksen muodostuminen riippuu teräksen koostumuksesta). lämpötila ja kuumennuksen kesto sekä kuumennuksen kesto ja jäähdytysnopeus 590 ºC:ssa nitridottaessa diffuusiokerros koostuu kolmesta vaiheesta: ε, γ" (. Fe4N), ja a.

Nitrattujen rakenneterästen korkea kovuus ja kulutuskestävyys saadaan seosalkuaineiden nitrideillä, jotka vaikuttavat merkittävästi nitridoidun kerroksen syvyyteen ja pinnan kovuuteen.Korkein pinnan kovuus ja kulutuskestävyys nitrauksen aikana saavutetaan kromi-molybdeeniteräksillä, jotka on seostettu lisäksi alumiinilla, jonka tyypillinen edustaja on 38Kh2MYuA-teräs.

Nitraus lisää rakenneterästen väsymisrajaa pintakerroksen jäännösjännitysten muodostumisen vuoksi.

Ohut kerros ε-faasia (0,01 × 0,03 mm) suojaa hyvin yksinkertaisia ​​hiiliteräksiä, joiden hiilipitoisuus on 0,1-1,0 %, korroosiolta kosteassa ympäristössä ja muissa ympäristöissä.

Nitrohiiletys

Prosessia, jossa teräs kyllästetään samanaikaisesti hiilellä ja typellä kaasumaisessa ympäristössä, kutsutaannitrohiiletys. Nitrohiiletys suoritetaan alemmissa lämpötiloissa (850 870 0 C) verrattuna sementointiin. Tämä johtuu siitä, että typpi, joka tunkeutuu teräkseen samanaikaisesti hiilen kanssa, alentaa kiinteän liuoksen olemassaolon lämpötilaa.γ-rautaa ja edistää siten teräksen hiiltymistä alemmissa lämpötiloissa. Kyllästyslämpötilan alentaminen pidentämättä prosessin kestoa mahdollistaa työkappaleiden muodonmuutosten vähentämisen ja uunilaitteiden kuumenemisen vähentämisen. Lähes samoja laitteita käytetään kaasuhiiletykseen ja nitrohiiletykseen.

Nitrohiiletyksessä on suositeltavaa käyttää kontrolloitua endotermistä ilmakehää, johon lisätään 3 15 % raakamaakaasua ja 2 10 % NH3 tai akseliuunin nestemäisen kaasuttimen tapauksessa trietanoliamiini(C 2 H 5 O) 3 N, joka annetaan tippojen muodossa työtilaa.

Seosteräkset, joiden pitoisuus on enintään 0,25 %, altistetaan yleensä typpihiilelle. KANSSA . Prosessin kesto on 4-10 tuntia. Nitrohiiletyn kerroksen paksuus on 0,20,8 mm. Nitrohiiletyksen jälkeen seuraa kovettuminen tai suoraan uunista jäähdyttämällä 800 825 asteeseen 0 C tai uudelleenlämmityksen jälkeen; Myös askelkarkaisua käytetään. Kovettumisen jälkeen karkaisu suoritetaan 160 180 0 C.

Optimaalisissa kyllästysolosuhteissa nitrosensoidun kerroksen rakenteen tulisi koostua hienokiteisestä martensiitista, pienestä määrästä pieniä tasaisesti jakautuneita karbonitridejä ja 25 30 %:sta säilynyt austeniittia.

Kerroksen kovuus karkaisun ja matalan karkaisun jälkeen on 58 64 HRC (5700 6900 HV ). Suuri pidättyneen austeniitin pitoisuus varmistaa esimerkiksi autojen hiomattomien vaihteiden hyvän kulumisen, mikä varmistaa niiden hiljaisuuden. Maksimilujuusindikaattorit saavutetaan vain tietyn teräksen optimaalisella pitoisuudella hiiltä ja typpeä typpihiiletyskerroksen pinnalla.

SISÄÄN viime vuodet Käytettiin matalan lämpötilan nitrohiiletysprosessia.

Matalan lämpötilan nitrohiiletys suoritetaan 570 °C:ssa 0 C 0,5 ± 3,0 tuntia ilmakehässä, joka sisältää 50 % endokaasua (eksokaasua) ja 50 % ammoniakkia tai 50 % propaania (metaani) ja 50 % ammoniakkia. Tämän käsittelyn seurauksena teräksen pintaan muodostuu ohut karbonitridikerros. Fe3(N,C) korkealla kulutuskestävyydellä. Tällaisen kerroksen kovuus seosteräksillä on 5000 10000 H.V. . Matalalämpötilainen nitrohiiletys lisää tuotteiden kestävyysrajaa. Menetelmää suositellaan korvaamaan nestemäinen nitridaus sulaissa syanidisuoloissa.

Kaikilla näillä lämpökäsittelytyypeillä on omat erityispiirteensä ja ominaisuutensa, ja niitä käytetään pääsääntöisesti erilaisissa teknologisissa toimissa terästen ja metalliseosten lämpökäsittelyn aikana.

Pintakerrosten kovuuden, kestävyyden ja kulutuskestävyyden lisäämiseksi monet koneen osat altistetaan pintakarkaisulle.

Pintakarkaisussa on kolme päämenetelmää: pintakarkaisu, kemiallis-lämpökäsittely ja plastinen muodonmuutoskarkaisu.

7.1. Teräksen pintakarkaisu

Pintakarkaisun päätarkoitus: osien kovuuden, kulutuskestävyyden ja kestävyysrajan lisääminen (hammaspyörän hampaat, akselitapit, metallinleikkauskoneiden ohjauskehykset jne.). Osan ydin pysyy viskoosina ja vaimentaa hyvin iskuja ja muita kuormia.

Teollisuudessa käytetään seuraavia pintakarkaisumenetelmiä: karkaisu induktiokuumennus käyttäen suurtaajuusvirtoja (HF); karkaisu sähkökontaktilämmityksellä; kaasu plasman karkaisu; sammuttaminen elektrolyytissä.

Riisi. 7.1. Lämmitysmenetelmät teräksen pintakarkaisuun:

A - korkeataajuiset virrat; b - asetyleeni-happiliekki

(1 – osa; 2 – kela; 1 - lämmitys; 11 - jäähdytys; 111 - karkaistu kerros; IV - kovettamaton ydin)

Kaikille pintakarkaisumenetelmille yhteistä on kappaleen pintakerroksen kuumentaminen kriittisen pisteen yläpuolelle Acs jota seuraa nopea jäähdytys martensiittirakenteen saamiseksi. Tällä hetkellä pintakarkaisu induktiolämmityksellä on yleisimmin käytetty. h. Harvemmin, pääasiassa suurille osille, käytetään kovettamista kaasuliekillä.

Karkaisuprosessin olemus lämmitettäessä suurtaajuisilla virroilla on, että osaa 1 lämmitetään erikoisasennuksessa (kuva 7.1, A) käyttämällä kuparikelaa 2, joka on tehty karkaistun osan muotoon , jonka läpi johdetaan suurtaajuinen vaihtovirta. Muutamassa sekunnissa osan pinta lämmitetään vaadittuun syvyyteen, sitten virta katkaistaan ​​ja osa jäähdytetään nopeasti. Induktori ei kuumene käytön aikana, koska sen sisällä kiertävä vesi jäähtyy voimakkaasti.

Sammutus kaasuliekkilämmityksellä tarkoittaa, että teräsosan pinta kuumennetaan happi-asetyleenipolttimen liekillä sammutuslämpötilaan ja jäähdytetään nopeasti kylmällä vesivirralla (kuva 7.1, b). Kaasupoltin liikkuu osan pinnalla tietyllä nopeudella ja sen takana kovetusputki, jonka läpi vettä syötetään, liikkuu samalla nopeudella. Tämä karkaisumenetelmä perustuu siihen, että happi-asetyleeniliekin lämpötila on 2500-3200 °C ja se lämmittää tuotteen pinnan kovettumislämpötilaan hyvin lyhyessä ajassa, jonka aikana alla olevat teräskerrokset heillä ei ole aikaa lämmetä kriittiseen pisteeseen ja siksi ne eivät ole kovettuneet. Kovetetun kerroksen paksuus vaihtelee 2-4 mm ja sen kovuus on H.R.C. 50-56. Liekkikarkaisu aiheuttaa vähemmän muodonmuutoksia kuin tilavuuskarkaisu, eikä saastuta pintaa. Suurille osille tämä karkaisumenetelmä on usein kustannustehokkaampi kuin induktiokarkaisu (IH).

Pinnan karkaisu sähkökontaktilämmityksellä suoritetaan seuraavasti. Osa lämmitetään kovettumislämpötilaan lämmöllä, joka vapautuu kosketuspisteessä erikoislaitteen elektrodin (kuparitelan) kanssa. Osan kovettuneen pinnan jäähdytys suoritetaan suihkulla, joka liikkuu liikkuvan elektrodin jälkeen.

Pinnan kovettuminen elektrolyytissä kuumennettaessa suoritetaan 10-prosenttisessa ruokasuolan, potaskan tai soodan liuoksessa. Karkaisettavat osat upotetaan kylpyyn, ja ne ovat katodi ja kylvyn runko on anodi. Kun ohitetaan vakio sähkövirta Elektrolyytin kautta katodin (osan) ympärille muodostuu kaasukuori, joka katkaisee katodin sähköisen kosketuksen elektrolyytin kanssa, ja osa kuumennetaan intensiivisesti kovettumislämpötilaan. Tämän jälkeen virta kytketään pois päältä; osa on kovettunut elektrolyytissä, joka pesee sen kaikilta puolilta.

Kuvattujen lisäksi käytetään useita muita pintakarkaisumenetelmiä, erityisesti kuumennusosia sulassa metallissa tai suoloissa kovettamista varten. Niissä kovetetaan pieniä, pieniä määriä valmistettuja yksinkertaisia ​​geometrisia muotoja.

Pintakarkaisun jälkeinen karkaisu suoritetaan karkaisualueella syntyvien jännitysten lievittämiseksi. Tämä vähentää haurautta ja lisää osien lujuutta. Kovuus kasvaa 2-3 yksikköä. verrattuna tavanomaiseen kovettamiseen; kulutuskestävyys paranee; kestävyysraja kasvaa 1,5-2 kertaa.

7.2. Kemiallinen lämpökäsittely

Kemiallis-lämpökäsittely on prosessi, joka koostuu termisten ja kemiallisten vaikutusten yhdistelmästä, jolla muutetaan teräksen pintakerroksen koostumusta, rakennetta ja ominaisuuksia.

Kemiallis-terminen käsittely perustuu erilaisten kemiallisten alkuaineiden atomien diffuusioon (tunkeutumiseen) raudan atomikidehilaan, kun teräsosia kuumennetaan näitä alkuaineita sisältävässä ympäristössä.

Seuraavat kemiallis-lämpökäsittelyt ovat yleisimpiä.

Sementointi - prosessi, jossa teräksen pintakerros diffuusiokyllästetään hiilellä optimaaliseen pitoisuuteen 0,8-1,1 % ja kovettumisen jälkeen saadaan korkea pintakovuus (HV700 - 800) säilyttäen samalla viskoosin ydin. Vähähiilisestä teräksestä valmistetut osat tai seostetut vähähiiliset teräkset altistetaan hiilelle. Hiiletyksessä käytetään luonnon- ja keinotekoisia kaasuja tai nestemäistä kaasutinta (bentseeni, pyrobentseeni, kerosiini jne.), joka syötetään suoraan uunin työtilaan. Kuumennettaessa metaani hajoaa. Atomihiili imeytyy teräksen pintaan ja tunkeutuu syvälle osaan. Osien kaasusementointi suoritetaan lämpötilassa 930-950°C.

Nitraus koostuu pintakerroksen diffuusiokyllästymisestä typellä. Nitraus lisää pintakerroksen kovuutta, sen kulutuskestävyyttä, kestävyysrajaa ja korroosionkestävyyttä ilmakehän ilmassa, vedessä, höyryssä jne. Typpitys suoritetaan yleensä 500-600 °C:ssa (kulumiskestävyyden ja lujuuden lisäämiseksi) tai 600 °C:ssa. -800 °C (korroosionkestävyyden lisäämiseksi) ammoniakkiympäristössä, joka ilmoitetuissa lämpötiloissa dissosioituu muodostaen atomityppeä. Atomityppi diffundoituu rautaan.

Nitrohiiletys ja syanidointi - osien pinnan kyllästyminen sekä hiilellä että typellä. Prosessi suoritetaan joko kaasuympäristössä tai syanidisuolojen sulassa kylvyssä. Ensimmäisessä tapauksessa prosessia kutsutaan nitrohiiletys, toisessa - syanidointi. Kaasunitrohiiletys mahdollistaa käsiteltyjen osien kulutuskestävyyden lisäämisen ja prosessin kustannustehokkuuden. Alhaisissa lämpötiloissa teräksen pintakerros kyllästyy pääasiassa typellä ja korkeissa lämpötiloissa - hiilellä.

Kaasun syanidointi(nitrohiiletys) jaetaan korkean lämpötilan (800-950 ° C) ja matalan lämpötilan (550-600 ° C). Korkean lämpötilan syanidoinnilla saavutetaan rakenneteräksestä valmistettujen osien pintojen korkea kovuus ja kulutuskestävyys, jolloin saadaan kerros, jonka syvyys on 0,2-1,0 mm. Nitrohiiletyksen jälkeen osat kovetetaan ja sitten altistetaan matalalle karkaisulle. Matalan lämpötilan syanidointi suoritetaan 5-10 tunnin ajan ympäristössä, jossa on endokaasua tai syntiinistä (hiilivetyjen seos) saatua kaasua lisäämällä 12-20 % ammoniakkia tai käyttämällä trietanoliamiinia. Tämän käsittelyn seurauksena teräksen pintaan muodostuu ohut (0,15-0,20 mm paksu) karbonitridikerros, jolla on korkea kulutuskestävyys. Ennen matalan lämpötilan syanidointia osille suoritetaan täydellinen mekaaninen ja lämpökäsittely.

Uusia kemiallis-lämpökäsittelymenetelmiä ovat teräspinnan kyllästäminen boorilla. Tylsää lisää kovuutta, kulutuksenkestävyyttä, korroosionkestävyyttä, lämmönkestävyyttä ja lämmönkestävyyttä, mutta booratut kerrokset ovat erittäin hauraita. klo sulfidoituminen kyllästä teräspinta rikillä, typellä ja hiilellä 0,2-0,3 mm:n syvyyteen kulutuksenkestävyyden, osien kulumisen kitkan aikana ja niiden hankauskestävyyden lisäämiseksi.

Diffuusiometallointi - prosessi, jossa teräksen pinta kyllästetään alumiinilla (alitisointi), kromilla (kromipinnoitus) ja piillä (piipinnoitus). Metallisointi piillä lisää hapon kestävyyttä, kromilla tai alumiinilla - lämmönkestävyyttä, kromilla, typellä ja hiilellä - kulutuskestävyyttä jne. Metallit muodostavat kiinteitä korvausliuoksia raudan kanssa, joten niiden diffuusio on paljon vaikeampaa kuin hiilen tai typen diffuusio. Tässä suhteessa diffuusiometallointiprosessit suoritetaan korkeissa lämpötiloissa: aluminointi - 900-1000 °C:ssa, silikonointi - 950-1050 °C.

Diffuusiometalloinnin käyttö ei ole monissa tapauksissa vain täysin perusteltua, vaan myös taloudellisesti hyödyllistä. Siten lämmönkestävät osat jopa 1000-1100 °C:n lämpötiloissa valmistetaan yksinkertaisista hiiliteräksistä, ja pinta on kyllästetty alumiinilla, kromilla tai piillä, mikä on paljon kannattavampaa kuin erityisten seostettujen lämmönkestävien terästen käyttö.

7.3. Terästuotteiden pintakarkaisu

muovin väsähtäminen

Pintakarkaisu plastisen muodonmuutoksen avulla on edistyksellinen teknologinen prosessi, joka johtaa metallituotteen pintaominaisuuksien muutokseen. Tällä menetelmällä vain pinta deformoituu plastisesti. Muodonmuutos suoritetaan joko valssaamalla teloilla tai puhaltamalla haulien avulla.

Useammin käytetään ruiskupuhallusta, jossa pintaan kohdistuu teräksestä tai valkoisesta valuraudasta valmistettuja nopeasti lentäviä 0,2-1,5 mm kokoisia pyöreitä pellettejä. Käsittely suoritetaan erityisissä haulipuhaltimissa. Laukaisuiskut johtavat plastiseen muodonmuutokseen ja kovettumiseen pintakerroksen mikrotilavuuksissa. Ruiskupuhalluksen tuloksena muodostuu kovettunut kerros, jonka syvyys on 0,2-0,4 mm. Lisäksi työkarkaistun kerroksen tilavuuden kasvusta johtuen tuotteen pintaan ilmaantuu jäännöspuristusjännityksiä, mikä lisää huomattavasti väsymislujuutta. Esimerkiksi väsymistä aiheuttavissa olosuhteissa toimivien auton kierrejousien käyttöikä kasvaa 50-60 kertaa, kampiakselien - 25-30 kertaa.

Suihkupuhallus, kuten telavalssaus, on viimeinen teknologinen toimenpide, jota ennen tuotteet läpikäyvät mekaanisen ja lämpökäsittelyn.

8. TUOTTEIDEN KOKOAMINEN

Kokoonpano on koneiden valmistuksen viimeinen vaihe. Työmäärä kokoonpanon aikana autoteollisuudessa on jopa 20 % auton valmistuksen kokonaistyöintensiteetistä.

Kokoonpanoprosessi on joukko toimintoja osien yhdistämiseksi tietyssä järjestyksessä, jotta saadaan tuote, joka täyttää tietyt toimintavaatimukset.

Tuote koostuu pääosista, joiden roolia voivat hoitaa osat, kokoonpanoyksiköt, kompleksit, sarjat.

Kokoonpanoyksikkö on tuotteen osa, jonka komponentit liitetään toisiinsa kokoonpanon aikana valmistajalla. Hänen ominaispiirre on kyky koota erilleen muista tuotteen osista. Tuotteen kokoonpanoyksikkö voidaan mallista riippuen koota joko yksittäisistä osista tai korkeamman tilauksen kokoonpanoyksiköistä ja osista. On olemassa ensimmäisen, toisen ja korkeamman luokan kokoonpanoyksiköitä. Ensimmäisen tilauksen kokoonpanoyksikkö tulee suoraan tuotteeseen. Se koostuu joko yksittäisistä osista tai yhdestä tai useammasta toisen asteen kokoonpanoyksiköstä ja osasta jne. Korkeimman luokan kokoonpanoyksikkö leikataan vain osiin. Kokoonpanoyksiköitä kutsutaan käytännössä kokoonpanoiksi tai ryhmiksi.

Kokoonpano on tekninen toimenpide, jossa asennetaan ja muodostetaan liitokset tuotteen kokoonpanoyksiköiden välille. Kokoaminen alkaa pohjaosan asennuksella ja kiinnittämisellä. Siksi jokaisesta kokoonpanoyksiköstä on löydettävä pohjaosa - tämä on osa, josta tuotteen kokoaminen alkaa, kiinnittäen siihen osia ja muita kokoonpanoyksiköitä.

Suoritusjärjestyksen mukaan ne erotetaan:

Välikokoonpano on pienten elementtien kokoamista mekaanisille alueille tai 2 osan kokoamista ennen lopullista käsittelyä;

Osakokoonpano on tuotteen kokoonpanoyksiköiden kokoonpano;

Yleiskokoonpano on tuotteen kokoamista kokonaisuutena.

Koottujen tuotteiden liikkeiden olemassaolon perusteella ne erotetaan:

Kiinteä kokoonpano on tuotteen tai sen pääosan kokoamista yhteen työpaikkaan;

Liikkuva kokoonpano - koottu tuote liikkuu kuljetinta pitkin.

Tuotantojärjestelyn mukaan on:

Flow-kokoonpano, joka sisältää teknologisen prosessin jakamisen erillisiin teknologisiin toimintoihin, joiden kesto ei ylitä tuotteen tuotantosykliä;

Ryhmäkokoonpano - joka tarjoaa mahdollisuuden koota erilaisia ​​samankaltaisia ​​tuotteita yhdellä työpaikalla.

Liikkuvuusasteen perusteella erotetaan liikkuvat ja kiinteät nivelet.

Liikkuvat nivelet pystyvät liikkumaan suhteellisesti toimintatilassa mekanismin kinemaattisen kaavion mukaisesti. Tässä tapauksessa käytetään laskuja, joissa on rako. Kokoaminen ei vaadi suuria ponnisteluja.

Kiinteät liitännät eivät salli liitettyjen osien liikkumista toistensa suhteen. Kiinteissä liitännöissä käytetään siirtymä- tai häiriösovituksia.

Purkamisen luonteen mukaan liitokset jaetaan irrotettaviin ja pysyviin.

Irrotettavat liitännät voidaan purkaa kokonaan ilman liitettyjen osien vahingoittumista.

Pysyvät liitokset kootaan puristusliitoksilla, hitsauksella, juottamalla, liimaamalla jne. Niitä on mahdotonta purkaa vahingoittamatta koottuja osia.

Asennusmenetelmät määrittelee tuotteen suunnittelija asettamalla toleranssit yhteenliittyville osille.

Asennuksen aikana suunnittelijan asettamat mittaketjut toteutuvat aina.

Täydellisen vaihdettavuuden menetelmä - mahdollistaa tuotteen kokoamisen ilman osien valintaa tai lisäkäsittelyä. Menetelmä on vähiten työvoimavaltainen, mutta mekaanisen käsittelyn kustannuksia on lisättävä.