Ce poți găti din calmar: rapid și gustos

Călirea ion-plasmă Metodele vid ion-plasmă pentru călirea suprafețelor pieselor includ următoarele procese: generarea (formarea) unui flux corpuscular de materie; activarea, accelerarea și focalizarea acesteia; ; condensarea și pătrunderea în suprafața pieselor (substraturi). Generare: un flux corpuscular al unei substanțe este posibil prin evaporarea (sublimarea) și pulverizarea ei. Evaporare: trecerea fazei condensate în vapori are loc ca urmare a furnizării de energie termică a substanței evaporate. Solidele se topesc de obicei când sunt încălzite și apoi se schimbă în stare gazoasă. Unele substanțe trec în stare gazoasă fără a trece prin faza lichidă. Acest proces se numește sublimare. .

Folosind metode de tehnologie vid ion-plasmă, se pot efectua: 1) modificarea straturilor de suprafață: saturarea ion-difuzie; (nitrurare ionică, carburare, borare etc.); gravare ionică (plasmă) (curățare); implantare ionică (implementare); recoacere într-o descărcare strălucitoare; CTO într-un mediu de descărcare neauto-susținut; 2) acoperire: polimerizare într-o descărcare strălucitoare; depunerea ionică (sistem de pulverizare cu triodă, sistem de pulverizare cu diode, folosind o descărcare într-un catod gol); evaporarea arcului electric; metoda clusterului de ioni; pulverizare catodică (DC, înaltă frecvență); depunerea chimică în plasma cu descărcare luminoasă.

Avantajele metodelor de întărire cu ion-plasmă în vid: aderență ridicată a stratului de acoperire la substrat; grosime uniformă a stratului pe o suprafață mare; variarea compoziției acoperirii pe o gamă largă, în cadrul unui ciclu tehnologic; obținerea curățeniei ridicate a suprafeței de acoperire; curăţenia ecologică a ciclului de producţie.

Pulverizarea ionică Pulverizarea ionică este împărțită în două grupe: pulverizarea cu ioni cu plasmă, în care ținta este situată într-o plasmă cu descărcare de gaz creată folosind o descărcare strălucitoare, arc și de înaltă frecvență. Pulverizarea apare ca urmare a bombardării unei ținte cu ioni extrași din plasmă; surse autonome fără focalizare și cu focalizarea fasciculelor de ioni care bombardează o țintă.

Sistem de bază de pulverizare 1 - cameră; 2 — suport substrat; 3 - părți (substraturi); 4 - tinta; 5 - catod; 6 — ecran; 7 - furnizarea gazului de lucru; 8 - alimentare; 9 - pompare.

Tratament chimic în mediu cu descărcare luminoasă Instalațiile de difuzie cu descărcare luminoasă sunt utilizate pentru efectuarea proceselor de nitrurare, carburare, siliconizare și alte tipuri de tratament chimic din fază gazoasă. Adâncimea stratului de difuzie atinge câțiva milimetri cu o saturație uniformă a întregii suprafețe a produsului. Procesul se desfășoară la o presiune redusă de 10 -1 – 10 -3 Pa, ceea ce asigură existența unei descărcări strălucitoare. Avantajele utilizării unei descărcări luminoase: rată mare de utilizare a energiei (consum doar pentru ionizarea gazelor și încălzirea piesei); reducerea duratei procesului datorită încălzirii rapide la temperatura de saturație; creșterea activității mediului gazos și a stratului de suprafață; posibilitatea de a obține acoperiri din metale refractare, aliaje și compuși chimici. Dezavantaje ale procesului: presiune scăzută în cameră (10 -1 Pa), productivitate scăzută, funcționare în regim lot, incapacitate de a procesa produse lungi (de exemplu, țevi), consum semnificativ de energie cost ridicat instalatii.

Saturația prin difuzie ionică Avantaje față de procedeul convențional de nitrurare a gazelor: reducerea duratei ciclului de 3-5 ori; reducerea deformarii pieselor de 3-5 ori; capacitatea de a efectua procese de nitrurare controlate pentru a obține straturi cu o compoziție și o structură date; posibilitatea reducerii temperaturii procesului de nitrurare la 350 -400 0 C, ceea ce evită înmuierea materialelor miezului produselor; reducerea fragilității stratului și creșterea acestuia caracteristicile serviciului; ușurința de a proteja părțile individuale ale pieselor împotriva nitrurării; eliminarea pericolului de explozie a cuptorului; reducerea costurilor unitare energie electrica 1,5 -2 ori și gaz de lucru de 30 -50 ori; îmbunătățirea condițiilor de muncă pentru lucrătorii termici. Dezavantaje: imposibilitatea accelerării procesului prin creșterea densității fluxului ionic, deoarece ca urmare a supraîncălzirii pieselor, duritatea suprafeței scade; intensificarea procesului nitrurare ionică; aplicarea unui câmp magnetic pentru a crește densitatea curentului și a reduce presiunea gazului; prin crearea suprafeţei unei piese cu o defectivitate dată (deformare plastică preliminară, tratament termic).

Instalarea cimentării ionice EVT

Cimentarea ionică Cimentarea ionică creează un gradient mare de concentrație de carbon în stratul limită. Rata de creștere a stratului de material carburat este de 0,4... 0,6 mm/h, ceea ce este de 3... 5 ori mai mare decât această cifră pentru alte metode de cimentare. Durata cimentării ionice pentru obținerea unui strat cu grosimea de 1... 1,2 mm se reduce la 2... 3 ore. Datorita consumului redus de gaze, energie electrica si timp scurt de procesare, costurile de productie se reduc de 4...5 ori. Avantajele tehnologice ale carburării ionice includ uniformitatea ridicată a carburării, absența oxidării externe și interne și deformarea redusă a pieselor. Volumul prelucrărilor mecanice este redus cu 30%, numărul operațiilor tehnologice este redus cu 40%, iar timpul ciclului de prelucrare este redus cu 50%.

Nitrurarea cu plasmă ionică(IPA) IPA este un tip de tratare chimico-termică a pieselor de mașini, unelte, echipamente de ștanțare și turnare, care asigură saturarea prin difuzie a stratului de suprafață de oțel (fontă) cu azot sau azot și carbon într-o plasmă de azot-hidrogen la un temperatura de 450 - 600 ° C, precum și titan sau aliaje de titan la o temperatură de 800 - 950 ° C în plasmă de azot. Esența nitrurării cu plasmă ionică este aceea că, într-un mediu gazos care conține azot, este descărcat la 200–1000 Pa între catodul pe care sunt amplasate piesele de prelucrat și anod, al cărui rol este jucat de pereții camerei cu vid, un anormal. descărcarea strălucitoare este excitată, formând un mediu activ (ioni, atomi, molecule excitate). Acest lucru asigură formarea unui strat nitrurat pe suprafața produsului, constând dintr-o zonă exterioară de nitrură cu o zonă de difuzie situată dedesubt.

Microstructura stratului nitrurat de oțel de scule 4 X 5 MFS a b Microstructuri ale oțelurilor U 8 (a) și 20 X 13 (b) după nitrurare ion-plasmă

Instalatie UA-63 -950/3400 cu geometrie variabila a camerei de lucru (inaltime 1,7 sau 3,4 m)

Prin metoda nitrurării cu plasmă ionică, se prelucrează prin această metodă următoarele produse: injectoare pentru autoturisme, plăci suport de antrenare automată, matrițe, poanson, matrițe, matrițe (Daimler Chrysler); arcuri pentru sistem de injectie (Opel); arbori cotiți (Audi); arbori cu came (Volkswagen); arbori cotiți pentru compresoare (Atlas, SUA și Wabco, Germania); angrenaje pentru BMW (Handl, Germania); angrenaje pentru autobuz (Voith); consolidarea sculelor de presare în producția de produse din aluminiu (Nughovens, Scandex, John Davis etc.). Există o experiență pozitivă de utilizare industrială această metodăȚările CSI: Belarus - MZKT, MAZ, Bel. AZ; Rusia - Auto. VAZ, Kam. AZ, MMPP „Salyut”, Asociația de constructii de motoare Ufa (UMPO). Următoarele sunt prelucrate prin metoda IPA: angrenaje (MZKT); angrenaje și alte piese (MAZ); angrenaje cu diametru mare (mai mult de 800 mm) (Bel. AZ); supape de admisie si evacuare (Auto. VAZ); arbori cotiți (Kam. AZ).

Metalizarea produselor conform tipului 1 se realizează în scop decorativ, pentru a crește duritatea și rezistența la uzură și pentru a proteja împotriva coroziunii. Datorită aderenței slabe a stratului de acoperire la substrat, acest tip de metalizare nu este recomandabil pentru piesele care funcționează în condiții de încărcare și temperaturi ridicate. Tehnologia de metalizare de tipurile 1 și 2 a implică aplicarea unui strat de substanță pe suprafața unui produs rece sau încălzit la temperaturi relativ scăzute. Aceste tipuri de metalizare includ: electrolitică (electroplating); chimic; procese de acoperire cu flacără gaz (pulverizare); aplicarea de acoperiri prin placare (mecano-termic); difuzie, imersie în metale topite. Tehnologia de metalizare de tip 2 b implică saturarea prin difuzie a suprafeței pieselor încălzite la temperaturi ridicate cu elemente metalice, în urma căreia se formează un aliaj în zona de difuzie a elementului (Metalizarea prin difuzie). În acest caz, geometria și dimensiunile piesei metalizate practic nu se schimbă.

Metalizarea ion-plasmă Metalizarea ion-plasmă are o serie de avantaje semnificative în comparație cu alte tipuri de metalizare. Temperatura ridicată a plasmei și mediul neutru fac posibilă obținerea de acoperiri cu o omogenitate structurală mai mare, mai puțină oxidare, proprietăți mai mari de coeziune și adeziv, rezistență la uzură etc., comparativ cu aceste proprietăți ale altor tipuri de metalizare. Folosind această metodă de metalizare, puteți pulveriza diverse materiale refractare: wolfram, molibden, titan etc. aliaje dure, precum și oxizi de aluminiu, crom, magneziu etc. Acoperirea poate fi aplicată prin pulverizare atât cu sârmă, cât și prin pulbere. Metalizarea în sine constă din trei procese: topire metal dur sârmă sau pulbere (cu metalizare cu plasmă ionică), pulverizarea metalului topit și formarea unei acoperiri. Materialele pentru pulverizare pot fi orice metale refractare sub formă de sârmă sau pulbere, dar pot fi utilizate și fire aliaje cu carbon mediu precum Np-40, Np-ZOKHGSA, Np-ZKh 13 etc întreprinderilor de reparații, un aliaj de tip poate fi utilizat ca material refractar VZK (stellit) sau sormit, care are rezistență ridicată la uzură și rezistență la coroziune.

Durabilitatea pieselor motoarelor cu turbine cu gaz este determinată în mare măsură de starea suprafeței lor și, în primul rând, de rezistența la uzură. Una dintre metodele răspândite de creștere a rezistenței la uzură a suprafețelor motoarelor și pieselor de aeronave este nitrurarea. Nitrurarea se aplică pieselor care se bazează în principal pe frecare în timpul funcționării.

Nitrurarea este un proces de saturare prin difuzie a straturilor de suprafață ale produselor din oțel cu azot. Nitrurarea se efectuează pentru a crește duritatea și rezistența la uzură a straturilor de suprafață ale produselor din oțel, pentru a îmbunătăți rezistența la oboseală și coroziunea electrochimică a pieselor.

În timpul nitrurării, azotul formează o serie de faze cu fierul: ferită azotată - o soluție solidă de azot în -fier, austenită azotată - o soluție solidă de azot în -fier, intermediară ` -faza Fe4N, -faza Fe2N etc. Cu toate acestea, Nitrururile de fier au rezistență insuficientă, duritate, fragilitate ridicată în comparație cu nitrururile de crom CrN, Cr2N, molibden MoN, aluminiu AlN și alte elemente de aliere. Prin urmare, oțelurile aliate care conțin elementele indicate sunt supuse nitrurării: 45Х14Н14В2М, 1Х12Н2ВМФ, 15Х16К5Н2МВФАБ-Ш și alte oțeluri care sunt utilizate pentru fabricarea bucșilor, supapelor, scaunelor, diferitelor corpuri, tije etc.

Metoda de nitrurare în amoniac disociat folosind încălzirea cuptorului, utilizată pe scară largă în industrie, are dezavantaje atât de grave precum durata lungă a procesului, dificultatea de a satura cu azot oțelurile înalt aliate ușor pasivabile, formarea unei faze fragile la suprafață. pieselor și deformațiile instabile semnificative ale acestora. Slefuirea, care este operația principală la prelucrarea suprafețelor nitrurate, este un proces lung și care necesită multă muncă.

Procesul de nitrurare ionică se realizează într-o cameră de lucru în vid, în care piesele sunt catodul, iar corpul camerei împământat este anodul. La presiune scăzută într-o atmosferă care conține azot, aplicarea unui potențial electric între părți și corpul camerei determină ionizarea gazului. Ca urmare a bombardamentului cu ioni, piesele sunt încălzite la temperatura necesară, iar suprafața, saturată cu azot, este întărită.

În mod obișnuit, nitrurarea se efectuează la temperaturi sub 600C, atunci când are loc difuzia preferențială a azotului. Viteza de transfer de difuzie a azotului depinde de temperatură, gradientul de concentrație, compoziția și structura materialului de bază și de alți factori. Difuzia atomilor de azot are loc prin goluri, dislocari si alte defecte ale structurii cristaline. Ca urmare a difuziei, concentrația de azot din stratul de suprafață se modifică în adâncime.

Cea mai mare accelerare a procesului de nitrurare se realizează într-o plasmă cu descărcare luminoasă, atunci când o descărcare luminoasă este excitată într-o atmosferă rarefiată între piesă (catod) și anod. Ionii de gaz bombardează suprafața catodului și îl încălzesc la o temperatură de 470-580C. Ionii de azot încărcați pozitiv, sub influența energiei unui câmp electrostatic, se mișcă cu o anumită viteză perpendiculară pe suprafața piesei, iar energia unui ion de azot obținută într-o plasmă cu descărcare luminoasă la o diferență de potențial de 800 V este de aproximativ 3000 de ori mai mare decât energia unui atom de azot în timpul nitrurării în cuptor în amoniac disociat. Ionii de azot încălzesc suprafața piesei și, de asemenea, pulverizează atomi de fier de la suprafață (pulverizare catodică). Atomii de fier se combină cu azotul din plasma de descărcare luminoasă și formează nitrură de fier, care se depune pe suprafața piesei într-un strat subțire. Ulterior, bombardarea stratului de FeN cu ioni de azot este însoțită de formarea nitrurilor inferioare FeNFe3NFe4N și a unei soluții solide de azot în -fier Fe(N). Azotul format în timpul descompunerii nitrurii inferioare difuzează adânc în materialul piesei, iar fierul este pulverizat din nou în plasmă.

Spre deosebire de încălzirea cuptorului, în timpul nitrurării ionice (într-o plasmă cu descărcare luminoasă), piesele sunt încălzite folosind energia plasmatică, consumată proporțional cu masa încărcăturii. În acest caz, nu sunt necesare sobe cu zidărie masivă.

Nitrurarea oțelurilor inoxidabile cu conținut ridicat de crom ușor de pasivat necesită în mod necesar adăugarea de hidrogen în mediul gazos. Pentru a obține straturi de difuzie de înaltă calitate fără o fază pe suprafață în timpul nitrurării ionice a oțelurilor de diferite clase, este recomandabil să se efectueze etapa de pulverizare catodică în hidrogen la o presiune de aproximativ 13 Pa și o tensiune de aproximativ 1000 V. , și etapa de saturație într-un amestec (3-5%) de hidrogen și (95-97%) azot la o presiune de 133-1330 Pa. Un mediu gazos din această compoziție asigură grosimea uniformă a straturilor de difuzie pe piesele plasate în cușcă pe tot volumul camerei de lucru. O creștere a presiunii amestecului în a doua etapă (nitrurare) favorizează o creștere a adâncimii stratului de difuzie.

S-a stabilit că durata procesului de nitrurare ionică este de aproximativ jumătate din cea a nitrurării în cuptor folosind tehnologia de serie actuală. Dependența adâncimii stratului de difuzie de durata saturației în timpul nitrurării ionice, precum și în timpul nitrurării în cuptor, are un caracter parabolic. Efectul temperaturii de nitrurare ionică asupra adâncimii stratului are o dependență apropiată de exponențială.

În timpul nitrurării convenționale în amoniac disociat, duritatea maximă pentru majoritatea oțelurilor este situată la o anumită distanță de suprafață, iar stratul de suprafață, care este o fază fragilă, este de obicei șlefuit. Ca urmare a nitrurării ionice, suprafața are duritate maximă. Diametrele pieselor nitrurate de tip „arbore” se modifică, de regulă, cu 30-40 de microni, care se încadrează adesea în intervalul de toleranță. Prin urmare, dat calitate superioară suprafețe după nitrurarea ionică și menținerea curățeniei, nu le puteți procesa, sau vă limitați la lustruire sau șlefuire ușoară.

Folosind nitrurarea ionică la instalația de bază, a fost posibil să se obțină o eficiență ridicată în creșterea durabilității sculelor de tăiere și a matrițelor de formare la cald în fabricarea pieselor din nichel, titan și oțel inoxidabil, rezistent la căldură, greu de tăiat.

Practica introducerii și utilizării procesului de nitrurare ionică a pieselor în industrie a demonstrat fezabilitatea introducerii pe scară largă a acestui proces în producția de masă. Procesul de nitrurare ionică permite:

Creșteți durata de viață a pieselor nitrurate;

Asigurați călirea pieselor pentru care utilizarea altor metode de călire este dificilă sau imposibilă;

Reduceți intensitatea muncii de fabricație prin eliminarea operațiunii de galvanizare;

În unele cazuri, evitați măcinarea după nitrurare;

Reduceți durata ciclului de nitrurare de mai mult de 2 ori;

Îmbunătățirea sănătății la locul de muncă.

O caracteristică specială a producției de motoare de aeronave este o mare varietate de grade de oțel, inclusiv cele întărite prin nitrurare. Dezvoltarea procesului tehnologic de nitrurare ionică a fost precedată de o analiză profundă a realizărilor în acest domeniu al cercetării străine și interne.

Întărirea prin nitrurare ionică a fost studiată pe oțeluri de structură din clasele perlitice, austenitice, martensitice, de tranziție, oțeluri maraging din următoarele materiale: 38Х2МУА, 30Х3ВА, 38ХА, 40ХА, 13Х116Н14, (13Х116Н14) М (ЭИ69), 25Х18Н8 B2, 40Х10С2М, 14Х10С2М , 14Х17Н2, 15Х15К5Н2МВФАБ -Sh (EP866), 30Kh2NVA, 16Kh3NVFAB-Sh, (DI39, VKS-5), N18K9M5T (MS200), etc. piese la ion, procese tehnologice noi pentru nitrurarea ionică a pieselor în loc de carburare, precum și anterior neîntărite chimic tratament termic.

Pentru piesele supuse uzurii la presiuni scăzute de contact în condiții de coroziune, este necesar să se obțină un strat de difuzie cu o zonă de nitrură dezvoltată, de care depind rularea suprafețelor de frecare și rezistența la coroziune.

Pentru piesele care funcționează sub sarcini ciclice în condiții de uzură cu sarcini de contact crescute, trebuie să se străduiască să se obțină un strat cu o zonă mare de nitrurare internă.

Varierea structurii stratului permite obținerea diferitelor combinații de strat și miez. Acest lucru este confirmat de numeroase exemple de nitrurare pentru diferite grupuri de piese.

La dezvoltarea proceselor tehnologice au fost efectuate studii sistematice cuprinzătoare asupra influenței principalelor factori tehnologici asupra calității și caracteristicilor operaționale ale stratului de difuzie în timpul nitrurării ionice în vederea optimizării parametrilor acestora.

Conținutul ridicat de hidrogen din amestec, inclusiv cel corespunzător compoziției cu disociere completă a amoniacului, favorizează formarea fazelor de nitrură pe suprafața nitrurata sub formă de monostrat până la faza - (Fe2N). În plus, un amestec de azot cu un conținut ridicat de hidrogen atât în ​​cilindrul mixerului, unde se prepară amestecul, cât și în camera de lucru prin anumit timpîncepe să influențeze adâncimea stratului nitrurat, precum și neuniformitatea acestuia pe părți de-a lungul volumului încărcăturii. Hidrogenul în mediu gazos în timpul nitrurării ionice joacă rolul de agent reducător al oxizilor de pe suprafața întărită, care împiedică contactul direct și interacțiunea azotului cu metalul.

Oțelurile de calitate obișnuită sunt nitrurate în azot pur fără aditivi de hidrogen. Cu toate acestea, straturile nitrurate nu sunt întotdeauna uniforme în adâncime.

Ca urmare a studiilor privind influența presiunii din camera de lucru asupra calității stratului nitrurat, se poate recomanda efectuarea primei etape (pulverizare catodică) în hidrogen la o presiune de aproximativ 13 Pa și la o tensiune de aproximativ 1000 V. Creșterea presiunii amestecului din a doua etapă (nitrurare) promovează o creștere a adâncimii stratului de difuzie, iar nitrurarea ionică trebuie efectuată la o presiune de 133-1330 Pa.

Calitatea straturilor de difuzie este afectată de temperatură și durata procesului. Figura arată influența acestor factori asupra adâncimii stratului unor oțeluri care diferă ca compoziție și sunt reprezentanți tipici ai diferitelor clase.

S-a stabilit că durata procesului de nitrurare ionică este de aproximativ jumătate din cea a nitrurării în cuptor folosind tehnologia de serie actuală.

Distribuția microdurității pe adâncimea stratului nitrurat este o caracteristică importantă de performanță. În timpul nitrurării convenționale în amoniac disociat, duritatea maximă pentru majoritatea oțelurilor este situată la o anumită distanță de suprafață, iar stratul de suprafață, care este o fază fragilă, este de obicei șlefuit. Ca urmare a nitrurării ionice a tuturor oțelurilor, suprafața are duritate maximă. Prin urmare, ținând cont de calitatea înaltă a suprafeței după nitrurarea ionică și menținerea curățeniei, aceasta poate fi lăsată netratată sau limitată la lustruire sau șlefuire ușoară.

După nitrurarea ionică, toate oțelurile nu au faza pe suprafață. Absența fazei - pe suprafață în timpul nitrurării ionice se datorează probabil efectului de barieră al oxizilor care reduc conținutul de azot direct pe metal, pulverizare catodică și stabilității mai scăzute a fazei - în vid și în plasma cu descărcare luminoasă.

Una dintre principalele caracteristici de performanță ale multor motoare și piese de aeronave este rezistența la uzură.

Studiul rezistenței la uzură a fost efectuat atât de pe suprafața probelor nitrurate, cât și după șlefuire la o adâncime de 0,03-0,06 mm.

Nitrurarea ionică a pieselor în producție în serie Sunt supuse în principal trei tipuri de piese. Acestea sunt piese supuse nitrurării convenționale în amoniac disociat, piese cimentate cu sarcini mici și medii de lucru asupra produsului și piese cu uzură semnificativă care nu sunt supuse întăririi prin tratament chimico-termic din cauza imposibilității rafinării ulterioare prin șlefuire datorată. la forma geometrică complexă.

O durată lungă de expunere izotermă, ajungând la 50 de ore, cu o gamă largă de părți nitrurate, perturbă adesea ritmul producției. Un alt dezavantaj semnificativ al tehnologiei în serie este intensitatea mare a muncii în fabricarea pieselor asociate cu aplicarea și îndepărtarea acoperirilor galvanice utilizate pentru a proteja împotriva nitrurării. Măcinarea pieselor nitrurate, în special a configurațiilor complexe, este uneori însoțită de defecte neuniforme, care practic nu sunt detectate prin control și apar doar în timpul funcționării pe un motor de producție ca urmare a uzurii premature a stratului defect. La șlefuirea pieselor, în special din oțel aliat complex precum 15Kh16K5N2MVFAB, uneori s-au format fisuri pe marginile ascuțite din cauza relaxării tensiunilor reziduale, precum și în locurile de tranziție de la suprafața cilindrică la suprafața de capăt imediat după nitrurare.

Se recomandă ca piesele fabricate în final să fie supuse întăririi prin nitrurare ionică. Acest lucru se datorează faptului că, după nitrurarea ionică, suprafața în sine sau straturile apropiate de aceasta au duritatea maximă și rezistența la uzură, în timp ce după nitrurarea convențională, straturile situate la o oarecare distanță de suprafață sunt mai eficiente.

Pentru a ține cont de toleranța pentru „umflare” în timpul producției, a fost studiat efectul nitrurării ionice asupra modificărilor dimensiunilor pieselor. Studiile au fost efectuate pe reprezentanți tipici ai pieselor. Au fost stabilite statistici privind distribuția pieselor pe baza modificărilor de dimensiune. Piesele de tip arbore au o creștere a diametrului după nitrurarea ionică. Pentru bucșe și sfere, diametrul exterior crește și diametrul interior scade. Pentru majoritatea pieselor nitrurate, diametrul s-a modificat cu 30 - 40 microni.

Unele piese sunt nitrurate după finisarea prelucrarii, iar abaterile dimensionale au fost în intervalul de toleranță. Astfel, în timpul procesului de fabricație a pieselor, s-a eliminat operația de măcinare a suprafeței nitrurate care necesită forță de muncă. Această împrejurare face posibilă extinderea gamei de piese întărite în cazul în care prelucrarea mecanică după întărire este dificilă sau imposibilă (de exemplu, părți curbe, cum ar fi un bandaj).

Echipamentele au fost dezvoltate și fabricate pentru a proteja suprafețele nenitrurate. La nitrurarea ionică a pieselor, spre deosebire de nitrurarea în cuptor, protecția suprafețelor care nu sunt supuse nitrurării este cea mai avansată din punct de vedere tehnologic. Nichetarea și cositorirea, folosite pentru a proteja suprafețele nenitrurate în timpul nitrurării cuptorului, sunt operațiuni care necesită multă muncă și nu asigură întotdeauna calitatea necesară de protecție. În plus, după nitrurare, este adesea necesară îndepărtarea acestor acoperiri prin mijloace chimice sau mecanice.

La nitrurarea ionică, protecția suprafețelor care nu se nitrurează se realizează folosind ecrane metalice care sunt în contact strâns cu suprafața care nu este supusă nitrurării (distanță nu mai mare de 0,2 mm). Această suprafață nu este expusă încărcăturii de strălucire și este astfel protejată în mod fiabil de nitrurare. La nitrurarea pieselor, protecția împotriva nitrurării a fost utilizată în mod repetat folosind ecrane diverse suprafete, cum ar fi plane, suprafețe cilindrice interne și externe, suprafețe filetate etc. Practica a demonstrat fiabilitatea și comoditatea acestei metode de protecție. Dispozitivele pentru aceste scopuri pot fi utilizate în mod repetat. Suprafețele pieselor care nu sunt supuse nitrurării pot fi tratate în final.

Procesul de nitrurare ionică permite:

crește durata de viață a pieselor nitrurate;

asigură călirea pieselor pentru care utilizarea altor metode de călire este dificilă sau imposibilă;

reducerea intensității forței de muncă a producției prin eliminarea operațiunilor de galvanizare;

în unele cazuri, refuzați măcinarea după nitrurare;

reduceți durata ciclului de nitrurare cu mai mult de jumătate;

îmbunătățirea igienei muncii.

În prezent, în industrie se folosesc trei tipuri diferite de nitrurare: pentru obținerea unei durități mari a stratului de suprafață, nitrurare ionică anticorozivă și „moale” etc.

Pentru a obține o duritate ridicată a pieselor din oțeluri de structură, procesul se realizează la temperaturi de la 500 la 520C timp de până la 90 de ore. Gradul de disociere a amoniacului este reglat de furnizarea acestuia și variază de la 15 la 60%. Într-un mod de nitrurare cu o singură etapă, procesul se desfășoară la o temperatură constantă (500520C), apoi este ridicat la 560570C. La temperaturi scăzute, aceasta duce mai întâi la formarea unui strat subțire bine saturat cu azot cu nitruri fin dispersate, iar apoi, odată cu creșterea temperaturii, viteza de difuzie crește și se reduce timpul de obținere a grosimii necesare a stratului nitrurat. Ciclul de nitrurare în două etape reduce timpul procesului de saturare a oțelului cu azot de 22,5 ori.

La îmbunătățirea procesului de nitrurare, trebuie rezolvate următoarele sarcini importante:

realizarea unui proces controlat care să asigure obţinerea unei anumite compoziţii gazoase, structurii şi adâncimii stratului de difuzie;

intensificarea procesului de formare a stratului nitrurat.

Au fost dezvoltate două metode fundamental noi de control direct al procesului de nitrurare, una dintre ele permite evaluarea potențialului de azot al atmosferei cuptorului prin compoziția sa ionică (disociameri ionici), iar pe cealaltă, deschide posibilitatea unei operațiuni directe. analiza cineticii formării straturilor de difuzie în timpul procesului de nitrurare (analizoare cu curenți turbionari). Potențialul de azot este controlat cu ajutorul unui senzor de ionizare cu feedback de la sistemul de preparare a amestecului.

Pentru nitrurare, instalatii calitativ noi cu program controlat proces tehnologic. Intensificarea procesului de nitrurare se poate realiza prin creșterea temperaturii de saturație, reglarea activității atmosferei, modificarea compoziției acesteia, precum și utilizarea câmpurilor magnetice și a diferitelor tipuri de descărcări electrice (scânteie, coroană, strălucire).

În timpul tratamentului chimico-termic, adâncimea stratului saturat în unele cazuri este mai mare decât este necesar, în altele este mai mică decât este necesar, uneori apar deformari și deformari, fisurile stratului saturat etc. Caracteristicile defectelor în tratamentul chimico-termic, principalele motive pentru apariția acesteia și măsurile de eliminare a defectelor sunt prezentate în tabel.

Știința materialelor: note de curs Alekseev Viktor Sergeevich

7. Tratament chimico-termic: nitrurare, nitrurare ionică

Tratament chimico-termic– nitrurarea este utilizată pentru a crește duritatea suprafeței diferitelor piese - roți dințate, manșoane, arbori etc. din oțeluri 38ХМУА, 38ХВФУА, 18Х2Н4ВА, 40ХНВА etc. Nitrurare– ultima operatie in proces tehnologic fabricarea pieselor. Înainte de nitrurare se completează termic și prelucrareși chiar șlefuire după nitrurare, este permisă doar finisarea cu îndepărtarea metalului de până la 0,02 mm pe latură. Nitrurare se numește tratament chimico-termic, în timpul căruia are loc saturarea prin difuzie a stratului superficial cu azot. Ca urmare a nitrurării se asigură: duritate mare a stratului de suprafață (până la 72 HRC), rezistență mare la oboseală, rezistență la căldură, deformare minimă, rezistență mai mare la uzură și coroziune. Nitrurarea se efectuează la temperaturi de la +500 la +520 °C timp de 8-9 ore. Adâncimea stratului de nitrurare este de 0,1-0,8 mm. La sfârșitul procesului de nitrurare, piesele sunt răcite la +200–300 °C împreună cu cuptorul într-un curent de amoniac și apoi în aer.

Stratul de suprafață nu poate fi gravat. Mai adânc decât aceasta este o structură asemănătoare sorbitolului. Procesul de nitrurare lichidă în sărurile de cianură topită este utilizat pe scară largă în industrie. Grosimea stratului nitrurat este de 0,15-0,5 mm.

Stratul nitrurat nu este predispus la fracturi fragile. Duritatea stratului nitrurat oteluri carbon– până la 350 HV, aliaj – până la 1100 HV. Dezavantajele procesului sunt toxicitatea și costul ridicat al sărurilor cu cianură.

Un număr de industrii utilizează nitrurarea ionică, care are o serie de avantaje față de nitrurarea gazoasă și lichidă. Nitrurarea ionică se realizează într-un recipient sigilat în care se creează o atmosferă rarefiată care conține azot. În acest scop, se utilizează azot pur, amoniac sau un amestec de azot și hidrogen. Piesele plasate în interiorul recipientului sunt conectate la polul negativ al unei surse de forță electromotoare constantă. Ele acționează ca un catod. Corpul containerului servește drept anod. O tensiune înaltă (500-1000 V) este pornită între anod și catod - are loc ionizarea gazului. Ionii de azot încărcați pozitiv rezultați se îndreaptă spre polul negativ - catod. În apropierea catodului se creează o intensitate mare a câmpului electric. Energia cinetică mare deținută de ionii de azot se transformă în energie termică. Piesa se încălzește până la +470 până la +580 °C într-un timp scurt (15-30 minute), difuzia azotului are loc adânc în metal, adică nitrurarea.

În comparație cu nitrurarea în cuptoare, nitrurarea ionică poate reduce durata totală a procesului de 2-3 ori și poate reduce deformarea pieselor datorită încălzirii uniforme.

Nitrurarea ionică a oțelurilor și aliajelor rezistente la coroziune se realizează fără tratament suplimentar de depasivare. Grosimea stratului nitrurat este de 1 mm sau mai mult, duritatea suprafeței este de 500-1500 HV. Piesele pompelor, injectoarelor, șuruburilor mașinii, arborilor și multe altele sunt supuse nitrurării ionice.

Prelucrarea metalelor Prelucrarea metalelor include un număr destul de mare de lucrări diverse tipuri, dar fiecare dintre ele începe cu pregătirea suprafeței de tratat. Ce înseamnă prelucrarea unei piese metalice? În primul rând, verificați dimensiunile acestuia și

Prelucrarea găurilor Găurirea metalului Este probabil dificil de imaginat fabricarea și asamblarea oricărui mecanism fără a fi nevoie de găurire și prelucrare ulterioară a găurilor. Da, și în alte domenii ale producției de metale, fie el

Tratamentul termic al produselor finite Tratamentul termic se efectuează pe o forjare finită și servește la modificarea structurii metalului. Calitatea produsului și durabilitatea acestuia depind de implementarea corectă a acestuia

Procesarea semnalului La alegerea tipului de dispozitiv senzor utilizat într-un robot, este necesar să se decidă asupra problemei citirii și procesării semnalului care vine de la acesta. Vjui Mulți senzori sunt senzori de tip rezistiv, ceea ce înseamnă că rezistența lor variază în funcție de

6. Tratament chimico-termic: carburare, nitrocarburare Pentru a modifica compoziția chimică, structura și proprietățile stratului superficial al pieselor, acestea sunt tratate termic într-un mediu activ chimic, numit tratament chimico-termic. Cu ea

1. Oțeluri de structură carbon și aliate: scop, tratament termic, proprietăți Oțelurile de structură carbon de înaltă calitate sunt utilizate pentru producerea de produse laminate, forjate, oțel calibrat, oțel argintiu, oțel lung, ștanțare și lingouri. Aceste oțeluri

Tratamentul termic Tratamentul termic este un proces de tratament termic, a cărui esență este încălzirea sticlei la o anumită temperatură, menținerea acesteia la această temperatură și apoi răcirea acesteia la o viteză dată pentru a modifica fie proprietățile sticlei, fie forma acesteia.

6. Tratament termic al aliajelor de bijuterii. Prevederi generale Tratamentul termic include următoarele operații de bază: recoacere, călire, îmbătrânire și revenire (la metale feroase). Utilizarea unuia sau altui tip de tratament termic este dictată de cerințele care

6.1. Tratarea termică a aliajelor turnate Conform clasificatorului aliajelor de bijuterii (Fig. 3.36), principalele sunt aliajele nobile pe bază de argint, aur și platină, precum și aliajele de cupru, aluminiu și zinc. Operatii avantajoase de tratament termic

13. Tratamentul termic al aliajelor de bijuterii Principalul tip de tratament termic al aliajelor de bijuterii este recoacerea prin recristalizare. Se desemnează fie ca etapă intermediară între operațiile de deformare plastică la rece, fie ca etapă finală - pentru a

13.1. Tratarea termică a aliajelor pe bază de argint Aliajele sistemului Ag – Cu sunt tratate termic, deoarece cuprul este limitat solubil în argint și solubilitatea acestuia se modifică în funcție de temperatură cu

13.2. Tratamentul termic al aliajelor pe bază de aur Aliajele binare aur - argint nu sunt întărite termic, deoarece argintul și aurul sunt infinit solubile în stare solidă Aliajele ternare ale sistemului Au - Ag - Cu sunt întărite prin tratament termic. Efect de întărire

7.3.1. PRELUCRĂRI ELECTRICE DE EROZIUNE Eroziunea electrică, i.e. Distrugerea contactelor sub influența descărcărilor electrice este cunoscută de mult timp. Multe cercetări au fost dedicate eliminării sau cel puțin reducerii distrugerii de contacte

38. Tratamentul chimico-termic al otelului. Scop, tipuri și modele generale. Saturarea prin difuzie a aliajelor cu metale și nemetale Tratament chimico-termic (CHT) - tratament cu o combinație de efecte termice și chimice pentru a modifica compoziția și structura

Nitrurarea cu plasmă ionică (IPA) este o metodă modernă de consolidare a tratamentului chimico-termic a produselor din fontă, carbon, aliaje și oteluri pentru scule, aliaje de titan, ceramică metalică, materiale pulbere. Eficiența ridicată a tehnologiei se realizează prin utilizarea diferitelor medii gazoase care influențează formarea unui strat de difuzie de diferite compoziții, în funcție de cerințele specifice pentru adâncimea și duritatea suprafeței acestuia.

Nitrurarea prin metoda ion-plasmă este relevantă pentru prelucrarea pieselor încărcate care operează în medii agresive supuse frecării și coroziunii chimice, prin urmare este utilizată pe scară largă în industria ingineriei mecanice, inclusiv în construcția de mașini-unelte, industria auto și aviație, precum și în sectoarele de petrol și gaze, combustibil și energie și minerit, producție instrumentală și de înaltă precizie.

În procesul de tratare a suprafeței prin nitrurare ionică, caracteristicile suprafeței metale și fiabilitatea operațională a părților critice ale mașinilor, motoarelor, mașinilor-unelte, hidraulice, mecanică de precizie și alte produse: rezistență crescută la oboseală și contact, duritate suprafeței și rezistență la fisurare, rezistență crescută la uzură, rezistență la căldură și coroziune.

Avantajele nitrurării cu plasmă ionică

Tehnologia IPA are o serie de avantaje incontestabile, dintre care principalul este calitatea stabilă a procesării, cu variații minime în proprietăți. Procesul controlat de saturație prin difuzie a gazului și încălzire asigură o acoperire uniformă de înaltă calitate, o compoziție de fază dată și o structură.

• Duritate mare a suprafeței pieselor nitrurate.
• Fără deformare a pieselor după prelucrare și curățenie ridicată a suprafeței.
• Reducerea timpului de prelucrare a oțelului de 3-5 ori, a aliajelor de titan de 5-10.
• Creșterea duratei de viață a unei suprafețe nitrurate de 2-5 ori.
• Posibilitatea prelucrarii orificiilor oarbe si traversante.

Regimul de temperatură scăzută elimină transformările structurale ale oțelului, reduce probabilitatea defecțiunilor prin oboseală și deteriorării și permite răcirea cu orice viteză fără riscul de martensite. Tratamentul la temperaturi sub 500 °C este deosebit de eficient în întărirea produselor din oțeluri aliate pentru scule, viteză mare și maraging: proprietățile lor de performanță cresc fără a modifica duritatea miezului (55-60 HRC).

Metoda ecologică de nitrurare cu plasmă ionică previne îndoirea și deformarea pieselor, menținând în același timp rugozitatea inițială a suprafeței în Ra = 0,63...1,2 microni - de aceea tehnologia IPA este eficientă ca tratament de finisare.

Tehnologia proceselor

Instalațiile pentru IPA funcționează în atmosferă rarefiată la o presiune de 0,5-10 mbar. Un amestec de gaz ionizat este furnizat camerei, care funcționează pe principiul unui sistem catod-anod. Se formează o descărcare de impuls de strălucire între piesa de prelucrat și pereții camerei de vid. Mediul activ creat sub influența sa, constând din ioni încărcați, atomi și molecule, formează un strat nitrurat pe suprafața produsului.

Compoziția mediului saturant, temperatura și durata procesului afectează adâncimea de penetrare a nitrurilor, determinând o creștere semnificativă a durității stratului de suprafață al produselor.

Nitrurarea ionică a pieselor

Nitrurarea ionică este utilizată pe scară largă la călirea pieselor de mașini, unelte de lucru și echipamente tehnologice de dimensiuni și forme nelimitate: jante dințate, arbori cotit și arbori cu came, roți dințate conice și cilindrice, extrudere, cuplaje de configurații geometrice complexe, șuruburi, scule de tăiere și găurit, dornuri, matrițe și poansone pentru ștanțare, matrițe.

Pentru o serie de produse (angrenaje cu diametru mare pentru vehicule grele, excavatoare etc.), IPA este singura modalitate de a obține produse finite cu un procent minim de defecte.

Proprietățile produselor după întărire folosind metoda IPA

întărire roți dintate folosind metoda nitrurării ionice, crește limita de rezistență a dinților în timpul testelor de oboseală la încovoiere la 930 MPa, reduce semnificativ caracteristicile de zgomot ale mașinilor-unelte și crește competitivitatea acestora pe piață.

Tehnologia de nitrurare cu plasmă ionică este utilizată pe scară largă pentru a întări stratul de suprafață al matrițelor utilizate în turnarea prin injecție: stratul nitrurat împiedică lipirea metalului în zona de alimentare cu jet de lichid, iar procesul de umplere a matriței devine mai puțin turbulent, ceea ce crește durata de viață a matrițelor. și asigură turnare de înaltă calitate.

Nitrurarea cu plasmă ionică crește rezistența la uzură a sculelor de ștanțare și tăiere din oțel de clase R6M5, R18, R6M5K5, R12F4K5 și altele de 4 sau mai multe ori, cu o creștere simultană a condițiilor de tăiere. Suprafata nitrurata a sculei, datorita coeficientului redus de frecare, asigura indepartarea mai usoara a aschiilor si impiedica totodata lipirea aschiilor de muchiile de taiere, ceea ce permite cresterea avansului si a vitezei de taiere.

Compania Ionmet oferă servicii de călire superficială a materialelor structurale diverse tipuri piese și instrumente care utilizează metoda nitrurării ion-plasmă - un mod corect selectat vă va permite să obțineți indicatorii tehnici necesari de duritate și adâncime a stratului nitrurat și va asigura proprietăți ridicate de consum ale produsului.

• Întărirea stratului de suprafață al angrenajelor cu module fine și grosiere, arborilor cotit și arborilor cu came, ghidajelor, bucșilor, manșoanelor, șuruburilor, cilindrilor, matrițelor, osiilor etc.
• Rezistență crescută la sarcinile ciclice și pulsatorii ale arborilor cotiți și arborilor cu came, supapelor, supapelor, angrenajelor etc.
• Creșterea rezistenței la uzură și a rezistenței la coroziune, reducerea aderenței metalelor la turnarea matrițelor, matrițelor de presare și ciocanului, poansonelor pentru ambutisare adâncă, matrițelor.

Procesul de nitrurare are loc în instalații moderne automatizate:

• masa Ø 500 mm, inaltime 480 mm;
• Masa Ø 1000 mm, inaltime 1400 mm.

Puteti verifica intreaga gama de produse pentru tratament de intarire, precum si posibilitatea de nitrurare a pieselor mari cu geometrie complexa, de la specialistii companiei Ionmet. Pentru a determina specificatii tehnice nitrurare și începeți cooperarea, trimiteți-ne un desen, indicați clasele de oțel și tehnologie aproximativă fabricarea pieselor.