Care este cea mai eficientă metodă de întărire? Metode moderne de întărire a suprafeței sculelor. Metode de schimbare a structurii

Tratarea termomecanică a oțelului

Unul dintre procesele tehnologice ale tratamentului de întărire este tratament termomecanic (TMT).

Tratamentul termomecanic se referă la metodele combinate de modificare a structurii și proprietăților materialelor.

Tratamentul termomecanic combină deformarea plastică și tratamentul termic (întărirea oțelului deformat în stare austenitică).

Avantajul tratamentului termomecanic este că, cu o creștere semnificativă a rezistenței, caracteristicile de plasticitate scad ușor, iar rezistența la impact este de 1,5 ... 2 ori mai mare decât rezistența la impact pentru același oțel după stingere cu temperare redusă.

În funcție de temperatura la care se efectuează deformarea, se face distincția între tratament termomecanic la temperatură înaltă (HTMT) și tratament termomecanic la temperatură scăzută (HTMT).

Esența tratamentului termomecanic la temperaturi ridicate constă în încălzirea oțelului la temperatura stării austenitice (mai sus A 3). La această temperatură, oțelul este deformat, ceea ce duce la întărirea muncii austenitei. Oțelul cu această stare de austenită este întărit (Fig.16.1 a).

Tratamentul termomecanic la temperaturi ridicate elimină practic dezvoltarea fragilității temperamentului într-un interval de temperatură periculos, slăbește fragilitatea temperamentului ireversibil și crește brusc rezistența la impact la temperatura camerei. Pragul de temperatură al fragilității la rece scade. Tratamentul termomecanic la temperaturi ridicate crește rezistența la rupere fragilă, reduce sensibilitatea la fisurare în timpul tratamentului termic.

Figura: 16.1. Schema modurilor de prelucrare termomecanică a oțelului: a - tratament termomecanic la temperatură înaltă (HTMT); b - tratament termomecanic la temperatură joasă (NTMO).

Prelucrarea termomecanică la temperaturi ridicate este utilizată eficient pentru oțelurile cu carbon, aliaje, structuri, arcuri și unelte.

Temperarea ulterioară la o temperatură de 100 ... 200 o C se efectuează pentru a menține valori ridicate ale rezistenței.

Prelucrare termomecanică la temperatură joasă (ausformare).

Oțelul este încălzit la o stare austenitică. Apoi, este menținut la o temperatură ridicată, răcit la o temperatură peste temperatura de debut a transformării martensitice (400 ... 600 o C), dar sub temperatura de recristalizare, iar la această temperatură, se efectuează tratamentul sub presiune și stingerea (Fig. 16.1 b).

Tratamentul termomecanic la temperatură scăzută, deși conferă o întărire mai mare, nu reduce tendința oțelului de a tempera fragilitatea. În plus, necesită grade ridicate de deformare (75 ... 95%), deci sunt necesare echipamente puternice.

Tratamentul termomecanic la temperatură scăzută se aplică oțelurilor din aliaj mediu de carbon întărit cu martensită care au stabilitate austenită secundară.

Creșterea rezistenței în timpul tratamentului termomecanic se explică prin faptul că, ca urmare a deformării austenitei, boabele (blocurile) acesteia sunt fragmentate. Dimensiunea blocurilor este redusă de două până la patru ori în comparație cu stingerea convențională. Densitatea dislocării crește, de asemenea. Stingerea ulterioară a unei astfel de austenite are ca rezultat formarea lamelelor de martensită mai mici și scăderea tensiunilor.

Proprietăți mecanice după tipuri diferite TMT pentru oțelurile de construcție de mașini au în medie următoarele caracteristici (a se vedea tabelul 16.1):

Tabelul 16.1. Proprietățile mecanice ale oțelurilor după TMT

Tratamentul termomecanic este utilizat și pentru alte aliaje.

Întărirea suprafeței pieselor din oțel

Rezistența structurală depinde adesea de starea materialului în straturile de suprafață ale piesei. Una dintre metodele de întărire a suprafeței pieselor din oțel este întărirea suprafeței.

Ca urmare a întăririi suprafeței, duritatea straturilor de suprafață ale produsului crește odată cu creșterea simultană a rezistenței la abraziune și a limitei de rezistență.

Comun pentru toate tipurile de întărire a suprafeței este încălzirea stratului de suprafață al piesei la temperatura de întărire, urmată de o răcire rapidă. Aceste metode diferă prin metodele de încălzire a pieselor. Grosimea stratului întărit în timpul întăririi suprafeței este determinată de adâncimea de încălzire.

Cele mai răspândite sunt stingerea electrotermică cu încălzirea produselor prin curenți de înaltă frecvență (HFC) și stingerea flăcării gaz cu încălzirea cu o flacără gaz-oxigen sau oxigen-kerosen.

Întărire prin curenți de înaltă frecvență.

Metoda a fost dezvoltată de omul de știință sovietic V.P. Vologdin.

Se bazează pe faptul că, dacă o parte metalică este plasată într-un câmp magnetic alternativ creat de un conductor-inductor, atunci vor fi induși în el curenți turbionari, determinând încălzirea metalului. Cu cât frecvența curentului este mai mare, cu atât este mai subțire stratul întărit.

De obicei, sunt utilizate generatoare de mașini cu o frecvență de 50 ... 15000 Hz și generatoare de lămpi cu o frecvență mai mare de 10 6 Hz. Adâncimea stratului întărit este de până la 2 mm.

Inductoarele sunt realizate din tuburi de cupru, în interiorul cărora circulă apa, astfel încât să nu se încălzească. Forma inductorului corespunde formei externe a produsului, în timp ce este necesar un decalaj constant între inductor și suprafața produsului.

Sistem proces tehnologic Călirea HFC este prezentată în Fig. 16.2.

Figura: 16.2. Diagrama fluxului de întărire HFC

După încălzirea timp de 3 ... 5 s a inductorului 2, partea 1 se mută rapid într-un dispozitiv special de răcire - pulverizatorul 3, prin orificiile căruia lichidul de stingere este pulverizat pe suprafața încălzită.

O rată ridicată de încălzire mută transformările de fază la temperaturi mai ridicate. Temperatura de întărire în timpul încălzirii cu curenți de înaltă frecvență ar trebui să fie mai mare decât în \u200b\u200btimpul încălzirii convenționale.

Cu condițiile de încălzire corecte, după răcire, se obține o structură de martensită aciculară fină. Duritatea crește cu 2 ... 4 HRC în comparație cu întărirea convențională, rezistența la uzură și creșterea limitei de rezistență.

Înainte de întărirea cu HFC, produsul este supus normalizării, iar după întărire, la temperare scăzută la o temperatură de 150 ... 200 o C (auto-temperare).

Este foarte recomandabil să utilizați această metodă pentru produsele din oțel cu un conținut de carbon mai mare de 0,4%.

Avantajele metodei:

· Eficiență ridicată, nu este nevoie să încălziți întregul produs;

Superior proprietăți mecanice;

· Lipsa decarburării și oxidării suprafeței piesei;

· Reducerea respingerilor datorită deformării și formării fisurilor de întărire;

· Capacitatea de a automatiza procesul;

· Utilizarea întăririi HFC permite înlocuirea oțelurilor aliate cu altele din carbon mai ieftine;

· Permite întărirea părților individuale ale piesei.

Principalul dezavantaj al metodei - costul ridicat al instalațiilor de inducție și al inductoarelor.

Este recomandabil să se utilizeze în producția în serie și în serie.

Întărirea flăcării.

Încălzirea este efectuată de o flacără acetilen-oxigen, gaz-oxigen sau kerosen-oxigen cu o temperatură de 3000 ... 3200 o С.

Structura stratului de suprafață după stingere constă din martensită, martensită și ferită. Grosimea stratului întărit este de 2 ... 4 mm, duritatea este de 50 ... 56 HRC.

Metoda este utilizată pentru întărirea produselor mari cu o suprafață complexă (roți dințate elicoidale, viermi), pentru întărirea rolelor din oțel și fontă. Este utilizat în producția de masă și individuală, precum și în lucrările de reparații.

La încălzirea produselor mari, arzătoarele și dispozitivele de răcire se deplasează de-a lungul produsului sau invers.

Dezavantaje ale metodei:

· Productivitate scăzută;

· Dificultate în reglarea adâncimii stratului întărit și a temperaturii de încălzire (posibilitatea supraîncălzirii).

Îmbătrânire

Temperarea se aplică aliajelor care au fost stinse prin transformare polimorfă.

Pentru materialele stinse fără transformare polimorfă, aplicați îmbătrânire.

Stingerea fără transformare polimorfă este un tratament termic care fixează la o temperatură mai scăzută starea inerentă a aliajului la temperaturi mai ridicate (soluție solidă suprasaturată).

Îmbătrânire - tratamentul termic, în care procesul principal este descompunerea unei soluții solide suprasaturate.

Ca urmare a îmbătrânirii, proprietățile aliajelor întărite se schimbă.

Spre deosebire de temperare, după îmbătrânire, rezistența și duritatea cresc, iar ductilitatea scade.

Îmbătrânirea aliajelor este asociată cu solubilitatea variabilă a fazei în exces, iar întărirea în timpul îmbătrânirii are loc ca urmare a precipitării dispersiei în timpul descompunerii soluției solide suprasaturate și a tensiunilor interne rezultate.

În aliajele îmbătrânite, precipitațiile din soluțiile solide apar sub următoarele forme de bază:

· Subțire-lamelar (în formă de disc);

· Echiaxial (sferic sau cubic);

· Ca acul.

Forma precipitatelor este determinată de factori concurenți: energia de suprafață și energia de deformare elastică, care tind la minimum.

Energia de suprafață este minimă pentru precipitate echiaxate. Energia de distorsiune elastică este minimă pentru precipitate sub formă de plăci subțiri.

Scopul principal al îmbătrânirii este creșterea rezistenței și stabilizarea proprietăților.

Distingeți între îmbătrânirea naturală, îmbătrânirea artificială și după deformarea plastică.

Îmbătrânirea naturalăse numește o creștere spontană a rezistenței și o scădere a ductilității unui aliaj întărit, care are loc în timpul menținerii sale la temperatura normală.

Încălzirea aliajului crește mobilitatea atomilor, ceea ce accelerează procesul.

Se numește creșterea rezistenței în timpul menținerii la temperaturi ridicate îmbătrânire artificială.

Rezistența la tracțiune, rezistența la randament și duritatea aliajului cresc odată cu durata de îmbătrânire, ating un maxim și apoi scad (fenomen de supraîncălțire)

Odată cu îmbătrânirea naturală, excesul de îmbătrânire nu are loc. Odată cu creșterea temperaturii, stadiul de supraaglomerare este atins mai devreme.

Dacă un aliaj stins cu o structură a unei soluții solide suprasaturate este supus unei deformări plastice, atunci procesele care au loc în timpul îmbătrânirii sunt, de asemenea, accelerate - aceasta este îmbătrânire tulpină.

Îmbătrânirea cuprinde toate procesele care au loc într-o soluție solidă suprasaturată: procese care pregătesc eliberarea și procesele de eliberare în sine.

Pentru practică, perioada de incubație este de o mare importanță - timpul în care procesele pregătitoare sunt efectuate în aliajul întărit, când se menține o plasticitate ridicată. Acest lucru permite deformarea la rece după stingere.

Dacă în timpul îmbătrânirii apar doar procese de excreție, atunci fenomenul este numit întărirea precipitațiilor.

După îmbătrânire, rezistența crește și ductilitatea oțelurilor cu conținut scăzut de carbon scade ca urmare a precipitațiilor dispersate în ferita de cementită terțiară și nitruri.

Îmbătrânirea este principala metodă de întărire a aliajelor de aluminiu și cupru, precum și multe aliaje la temperaturi ridicate.

Tratarea la rece a oțelului

Oțelurile cu conținut ridicat de carbon și multe aliaje au temperaturi martensitice finale (M la) sub 0 o C. Prin urmare, o cantitate semnificativă de austenită reținută este observată în structura oțelului după stingere, ceea ce reduce duritatea produsului și, de asemenea, afectează caracteristicile magnetice. Pentru a elimina austenita reziduală, se efectuează o răcire suplimentară a piesei în regiunea temperaturilor negative, la o temperatură sub T. M la (- 80 o C). Pentru aceasta se folosește de obicei gheață uscată.

Această procesare se numește prelucrarea otelului la rece.

Tratamentul la rece trebuie efectuat imediat după stingere pentru a preveni stabilizarea austenitei. Creșterea durității după tratamentul la rece este de obicei de 1 ... 4 HRC.

După tratarea la rece, oțelul este supus unei temperări scăzute, deoarece tratamentul la rece nu reduce tensiunile interne.

Tratamentul la rece se aplică părților rulmenților cu bile, mecanismelor de precizie, instrumentelor de măsurare.

Întărirea prin deformare plastică

Scopul principal al metodelor mecanice de întărire a suprafeței este creșterea rezistenței la oboseală.

Metode de întărire mecanică - nituirea stratului superficial la o adâncime de 0,2 ... 0,4 mm.

Soiurile sunt sablare și sablare cu role.

Sablare - prelucrarea prin împușcare a suprafeței pieselor finite.

Se realizează folosind mașini speciale de sablare care aruncă oțel sau fontă turnată pe suprafața pieselor prelucrate. Diametrul focului - 0,2 ... 4 mm. Impacturile impuscate provoacă deformări plastice la o adâncime de 0,2 ... 0,4 mm.

Sunt folosite pentru întărirea pieselor în caneluri, pe proeminențe. Expuneți produse precum arcuri, arcuri, verigi, lanțuri, manșoane, pistoane, angrenaje

Cand prelucrarea cu role deformarea se realizează prin presiunea rolei de la metal dur pe suprafața piesei de prelucrat.

Când forțele de pe rolă depășesc punctul de randament al materialului prelucrat, întărirea are loc la adâncimea necesară. Prelucrarea îmbunătățește microgeometria. Crearea de tensiuni reziduale de compresiune crește limita de oboseală și durabilitatea produsului.

Laminarea în role este utilizată atunci când se prelucrează jurnale de arbori, sârmă, la calibrarea țevilor și tijelor.

Nu este necesar un echipament special, putând fi folosite mașini de strunjit sau de rinduit.

Bună ziua, dragă cititoare! Ultima dată am vorbit despre metodele și modalitățile de restaurare a pieselor echipamentului tehnic al navei,astăzi vom vorbi despre modalități de întărire a pieselor.

Termic (termic) - această metodă de prelucrare a pieselor include: recoacere, normalizare, stingere și călire. Această metodă asigură o întărire generală a pieselor.

Recomandare - temperatura de recoacere a piesei este de 770-900 C. Piesa este încălzită într-un cuptor de la 1 la 4 ore și apoi răcită împreună cu cuptorul. Cu cât este mai mult carbon în oțel, cu atât ar trebui să fie mai scăzută temperatura de recoacere. Când piesa este recoaptă, structura cu granulație grosieră a metalului devine cu granulație fină. Recocirea se realizează pentru a ameliora tensiunile interne formate de obicei după turnare, forjare, ștanțare, laminare, suprafață și îndreptare.

Normalizare - piesa este încălzită la temperatura de recoacere și menținută la această temperatură timp de 1-2 ore, apoi răcită în aer la o temperatură mediu inconjurator... Normalizarea este utilizată pentru a îmbunătăți structura metalului pentru a-i îmbunătăți proprietățile mecanice.

Întărire - temperatura de întărire este de 750-900 C. Stingerea este utilizată pentru oțelul cu un conținut de carbon de cel puțin 0,5%, deoarece la un conținut mai scăzut, duritatea în timpul stingerii crește ușor Întărirea conferă metalului duritate și rezistență ridicate.

Concediu de odihna - partea întărită este încălzită la o temperatură de 150-600 C și menținută la această temperatură de la 5-10 minute la 1-15 ore și apoi răcită. Temperarea reduce tensiunile de stingere și schimbă structura oțelului, crește rezistența.

Metodele de întărire a suprafețelor includ întărirea pieselor prin curenți de înaltă frecvență (HFC), stingerea în electroliți și tratarea la rece.

Întărirea HFC - piesa este încălzită într-un inductor, a cărui formă este în concordanță cu forma suprafeței piesei care este întărită. Inductor, când este trecut prin el curent alternativ frecvență înaltă (2500-5000 Hz), creează un câmp magnetic alternativ. Timpul de încălzire al suprafeței piesei este de 2-10 s. Când temperatura de stingere atinge 750-900 C, curentul este oprit și apa este furnizată pentru răcire. Adâncimea stratului întărit al arborelui cotit este de 4-7 mm.

Stingerea în electroliți (în soluții de sare) - se efectuează prin trecerea unui curent continuu cu o tensiune de 220 V printr-o parte (catod) cufundată într-un electrolit (soluție Na2C03). Piesa este încălzită la o temperatură de 250-450 C.

Utilizarea unei astfel de întăriri face posibilă creșterea rezistenței la uzură a pieselor de 2-5 ori sau mai mult.

Tratament la rece - piesele sunt răcite la o temperatură de -80 C și mai mică, urmată de încălzire la temperatura ambiantă. Cu o astfel de răcire, în metal au loc transformări suplimentare de austenită reținută în martensită, ceea ce crește duritatea și rezistența la uzură a pieselor. Pentru a reduce tensiunile interne după tratamentul la rece, piesele sunt temperate. Părțile sunt tratate la rece imediat după întărire. Azotul lichid este folosit ca freon.

Termomecanică - această metodă combină două operații: prelucrarea pieselor prin presiune cu tratamentul termic.

Termochimic - această metodă include: cimentarea (carburarea); cianurare (saturație cu carbon și azot); nitrurare (saturație cu azot); aluminizare (saturație cu aluminiu); siliconizare (saturație cu siliciu); boridizare (saturație cu bor); oxidare (albire) etc.

Cimentare- creșterea artificială a conținutului de carbon în stratul superficial al unei piese realizate din oțel cu emisii reduse de carbon cu un conținut de carbon de 0,1-0,3%. Carburarea mărește conținutul de carbon de pe suprafața metalică cu o adâncime de 1-3 mm, în timp ce mijlocul piesei rămâne cu conținut scăzut de carbon. Partea carburată la 0,7-1,1% este întărită.

Cianură - metoda constă în saturarea stratului de suprafață cu carbon și azot în același timp la o temperatură de 820-870 C. Acest lucru se realizează prin păstrarea părții în săruri topite fierbinți care conțin compuși cianuri. Adâncimea de saturație este de aproximativ 0,25 mm. Duritatea stratului de cianură ajunge la 640-780 Hb (unități Brinell).

Nitruri - saturația oțelului cu azot la o temperatură de 480 - 650 C.

Alimentație - saturația oțelului cu aluminiu.

Siliconizarea - saturația oțelului cu siliciu la o temperatură de 1100-1200 ° C pentru a crește proprietățile sale anticorozive.

Plictisitor - saturația oțelului cu bor pentru a crește duritatea și rezistența la uzură.

Oxidare (albire) - saturația oțelului cu oxigen prin mijloace termice sau chimice pentru a proteja piesele de coroziune. Oxidarea se efectuează în băi umplute cu un amestec de soluții de sodă caustică, azotat de sodiu și azotat de sodiu la o temperatură de 130-145 C timp de 1-2 ore. La suprafață se formează un strat de oxizi negri de Fe304 cu grosimea de 1-2,5 microni.

Difuzie termică - cu această metodă de întărire, se folosesc paste energetice, care se întind pe piesă și se ard! Când pasta arde, partea se încălzește la o temperatură de 600-800 C, iar elementele de aliere conținute în pastă difuzează (pătrund) în straturile superioare ale piesei. După 2-3 minute, partea arsă este scufundată în apă pentru răcire. Amestecuri de substanțe care conțin oxigen cu pulberi de aluminiu, magneziu, calciu și alte metale sunt utilizate ca componente care eliberează energie în pastă.

Întărire mecanică - aceasta este o distorsiune deliberată a rețelei cristaline a metalului ca urmare a acțiunii mecanice asupra acestuia.

Esența fizică a întăririi mecanice constă în faptul că sub presiunea unei scule metalice solide, microrezele proeminente ale suprafeței tratate sunt deformate plastic, rugozitatea suprafeței scade și stratul de suprafață al metalului este întărit. Metodele de întărire mecanică includ:

Rularea cu o minge sau o rolă;

Broşă;

Sablare;

Întărirea diamantului.

Rulare cu bile sau role suprafețele cilindrice sunt produse pe strunguri, iar suprafețele plane pe rindele. Rolele și bilele sunt fabricate din oțeluri pentru scule.

Rularea suprafeței unei piese cu o bilă sau o rolă crește duritatea acesteia cu 40-50%, iar rezistența la oboseală cu 80-100%.

Broșare (mandrină) utilizate pentru întărirea și îmbunătățirea preciziei și curățeniei prelucrării suprafețelor interne ale pieselor. Esența procesului este de a trage o mandrină specială (mandrină) sau o minge printr-o gaură din piesă.

Sablare - Este folosit pentru întărirea pieselor cu împușcare. Utilizarea focului de oțel oferă rezultate mai bune decât fonta. La împușcare, se obține un strat întărit de până la 1,5 mm adâncime. Duritatea crește cu 20-60%, iar rezistența la oboseală cu 40-90%.

Întărirea diamantului - instrumentul este un cristal de diamant cu o formă sferică parte de lucru... Piesa este prelucrată cu un diamant într-o mandrină, presată de un arc calibrat pe suprafața piesei, care este întărită.

Metoda Electrospark - pe baza impactului unei descărcări electrice direcționale. O descărcare de scânteie are loc între electrodul din aliaj dur (de exemplu, stelit) și suprafața care trebuie întărită sub acțiunea unui curent electric pulsatoriu, ca urmare a faptului că metalul din electrod (anod) este transferat către piesă (catod) și suprafața piesei de prelucrat care este tratată este întărită.

Metoda electromecanică - utilizat pentru întărirea suprafeței la o adâncime de 0,2-0,3 mm. În același timp, rezistența la uzură crește de până la 11 ori, rezistența la oboseală de 2-6 ori. Linia de jos este următoarea. În zona de contact a piesei și a sculei este furnizat un curent de 350-1300 A și o tensiune de 2-6 V. Scula este izolată de mașină. Datorită faptului că zona de contact a sculei și a piesei este mică, apare o rezistență mare, ceea ce duce la o creștere a energiei termice, care încălzește instantaneu zona de contact la o temperatură ridicată (temperatura de întărire). Stratul de suprafață este răcit rapid prin transferarea căldurii în piesă. Rezultatul este efectul întăririi suprafeței la o adâncime de 0,2-0,3 mm cu întărirea simultană a suprafeței, ceea ce mărește semnificativ rezistența la uzură și rezistența la oboseală a piesei.

Întărirea cu laser - pentru întărirea cu laser a pieselor, se utilizează lasere (generatoare cuantice optice) cu o putere de radiație a undelor electromagnetice la ieșirea de 0,8-5 kW. Când o astfel de radiație este focalizată, un nivel ridicat de energie este concentrat pe suprafața de tratat.

Fasciculul laser, atunci când este expus la suprafața piesei de prelucrat care se tratează, este reflectat parțial, iar restul fluxului de radiație pătrunde la o adâncime de 10 6-10 7 m. Densitatea mare a puterii radiației laser face posibilă atingerea aproape instantanee a temperaturilor ridicate pe suprafața tratată, ceea ce duce la întărirea locală a unui strat subțire aproape de suprafață. care asigură o duritate ridicată a zonelor tratate.

Consolidarea pieselor

Durata de viață a pieselor mașinilor de construcție poate fi mărită prin întărirea stratului de suprafață prin deformare plastică (întărire sub presiune), tratament termomecanic, termic și chimico-termic.

Întărirea straturilor metalice de suprafață prin deformare plastică se realizează prin sablare și rulare cu role sau bile, gofrare, suport (întărire prin calibrare), tăiere cu tăietori speciali.

Deformarea suprafeței plastice crește limita de rezistență a piesei și crește curățenia suprafeței sale, ceea ce face posibilă, în unele cazuri, abandonarea utilizării operațiilor de finisare.

Sablarea se realizează pe instalații speciale cu sârmă de oțel sau fontă cu diametrul de 0,4 ... 2 mm. În aceste instalații, împușcăturile cu viteză mare (50 ... 70 m / s) sunt direcționate către suprafața care trebuie tratată, provocând solicitări de compresiune în aceasta, ajungând la câteva zeci de kilograme la 1 mm2. Acest tratament este cel mai adesea utilizat pentru a crește rezistența la oboseală și întărirea pieselor din oțel tratate termic care funcționează sub sarcini variabile. Aceste părți includ arcuri, arcuri elicoidale, roți dințate, tije de legătură, ciocane, obraji zdrobitori, etc. După sablare, durata de viață a arcurilor lamelare crește de 4 ... 6 ori și dinții de angrenaj modulari de 2,5 ... 3 ori.

Adâncimea stratului întărit, de obicei nu depășește 1 mm, depinde pentru o anumită piesă de durata prelucrării (variază de la 5 ... 10 s la 2 ... 3 minute), forța de impact, dimensiunea și unghiul de incidență al loviturii (cea mai mare întărire a lucrului se observă la un unghi de 75 ... 90 ° С ).

Rularea suprafeței cu role întărite este un mijloc eficient de întărire a pieselor mari sub formă de corpuri de revoluție. Knurling îmbunătățește microgeometria suprafeței și creează un strat întărit, ceea ce duce la o creștere a limitei de oboseală și a rezistenței la uzură a pieselor.

Laminarea se realizează prin role cu rotire liberă, aduse în contact cu o piesă rotativă instalată în strung... Rola de pe mandrină este fixată în suportul mașinii sau într-un dispozitiv special.

Armarea prin gofrare este utilizată pentru întărirea lucrărilor locale semnificative a suprafețelor suprafețelor pieselor cu concentratie mare solicitări (file, găuri, fante, suduri etc.). Gofrarea se realizează cu greve speciale, role, bile prin impact asupra suprafeței care urmează a fi întărită.

Rezultate bune în ceea ce privește întărirea suprafeței și obținerea unui strat depus fără pori și cavități sunt obținute prin tratament termomecanic. În acest caz, suprafața și întărirea suprafeței sunt combinate. Stratul de sudură imediat în spatele bazinului de sudură este rulat sau lovit de un atacant.

Mașinile de construcții au multe piese, ale căror straturi de suprafață trebuie să aibă o rezistență ridicată la uzură, iar miezul să aibă o rezistență și o rezistență suficiente. Schimbarea proprietăților numai a stratului superficial al pieselor se realizează prin saturarea suprafeței cu carbon (carburare), azot (nitrurare), carbon și azot (cianidizare) și întărirea suprafeței.

Cimentarea se aplică pieselor care funcționează la presiuni și fricțiuni specifice ridicate, precum și celor care suferă sarcini de șoc în timpul funcționării (dinți dințate, știfturi ale pistonului, arbori cu came etc.). Părțile din oțel care conțin cel mult 0,25% carbon sunt supuse cimentării - acestea sunt oțeluri cu conținut scăzut de carbon de clasele 0, 8, 10, 15, 20, oțeluri aliate de clasele 15X, 20X etc.

Cimentarea se efectuează într-un mediu de carburare (carburator) la temperaturi de 900 ... 950 ° C fără acces la aer. Agenții de carburare utilizați în acest scop pot fi solizi, lichizi sau gazoși. După carburarea pieselor, acestea sunt supuse normalizării, stingerii și călirii.
Cel mai răspândit este carburarea într-un carburator solid (cărbune fin amestecat cu carbonat de bariu).

Rata medie de carburare este de 0,8 ... 0,1 mm / h, prin urmare, pentru a obține un strat cimentat de 0,5 ... 2 mm adâncime, sunt necesare 12 ... 15 ore, ceea ce reprezintă un dezavantaj semnificativ.

Carburarea lichidă este utilizată pentru a produce un strat carburat superficial în părți mici și cu pereți subțiri. Acest tip de carburare este produs prin scufundarea părților într-o baie care conține un amestec de clorură de sodiu, carbonat de sodiu, cianură de sodiu și clorură de bariu. Procesul se desfășoară la o temperatură de 840 ... 860 ° G timp de 0,5 ... 2,5 ore. În acest timp, este posibil să se obțină un strat cimentat cu o adâncime de 0,2 ... 0,6 mm, care, după un tratament termic adecvat de întărire, atinge o duritate de 40 ... 60 HRC ...

Carburarea cu gaz este utilizată pe scară largă în instalațiile de producție în serie și în serie. Poate reduce semnificativ durata de carburare și reduce costurile. Carburarea cu gaz se efectuează în cuptoarele cu arbori și mufe, care sunt alimentate cu gaz care conține carbon (natural, ușor etc.). Pentru 6 ... 7 ore la o temperatură de 900 ... 950 ° C se obține astfel un strat carburat cu o adâncime de până la 1 mm.

Nitrarea face posibilă obținerea durității stratului superficial al pieselor din oțel, de 1,5 ... 2 ori mai mare decât prin cimentare și întărire. Mai mult, duritatea obținută fără utilizarea tratamentului termic se păstrează atunci când piesele sunt încălzite la 500 ... 600 ° C. În plus, nitrurarea crește brusc rezistența la coroziune, rezistența la uzură și rezistența la oboseală a pieselor din oțel.

Nitrarea se efectuează în principal pe piesele aliate care au cerințe speciale în ceea ce privește rezistența la uzură și rezistența la oboseală, de exemplu, căptușelile cilindrilor și jantele arborelui cotit ale motoarelor cu ardere internă, roțile dințate, instrumentele de măsurare și alte piese.

Nitrarea constă în saturarea straturilor de suprafață ale pieselor de oțel cu azot prin încălzirea lor mult timp la o temperatură de 480, .. 650 ° C într-o atmosferă de amoniac. Înainte de nitrurare, piesele sunt supuse tratamentului termic (stingere și călire), apoi tratament mecanic (inclusiv măcinare) și apoi clătire cu benzină. Pentru a face acest lucru, acestea sunt plasate într-un cuptor special, acolo se alimentează și amoniac, care se descompune la temperaturi ridicate cu eliberarea de azot atomic și hidrogen. Azotul, difuzat în stratul de suprafață al pieselor din oțel, formează compuși chimici cu elemente de aliere (crom, molibden) - nitriți.

Adâncimea totală a stratului nitrurat nu depășește de obicei 0,5 mm. Viteza de difuzie la o temperatură de 500 ° C este de aproximativ 0,1 mm la fiecare 10 ore.
Cianurarea este utilizată pentru oțelurile cu conținut scăzut de carbon în loc de carburare și are avantaje semnificative față de aceasta (rezistență crescută la uzură și rezistență la șoc, viteză mai mare de proces). Procesul constă în încălzirea părților la 820 ° C în săruri topite de cianură de sodiu, potasiu sau calciu care conțin carbon activ și azot, menținând părțile la această temperatură pentru un anumit timp (de la 20 de minute la 2 ore) și apoi răcindu-le încet. La sfârșitul cianurării, piesele sunt stinse și călite. Grosimea stratului de cianură este de 0,15 ... 0,3 mm, restul grosimii părții rămâne vâscoasă.

Un dezavantaj semnificativ care limitează utilizarea cianurării este toxicitatea băilor cu cianură, care necesită precauții speciale.

Întărirea suprafeței este utilizată pentru întărirea pieselor din oțel carbon clase 40, 45, 50, crom slab aliat și oțel cu mangan. Părțile fabricate din aceste oțeluri cu metode convenționale au ductilitate și rezistență reduse, deoarece sunt recocite pe întreaga secțiune.

Pentru a da duritate numai stratului de suprafață și, în același timp, pentru a păstra miezul vâscos, este necesar să se încălzească piesa astfel încât numai stratul de suprafață de 1 ... 6 mm grosime să fie încălzit la temperaturile de întărire. Apoi, în timpul procesului de răcire, miezul piesei nu va fi întărit și va păstra proprietățile inerente metalului neîntărit.

Încălzirea suprafeței piesei pentru întărire se realizează cu o flacără de oxigen-acetilenă (întărire cu flacără) și curenți de înaltă frecvență (întărirea curentului de înaltă frecvență). La întărirea cu flacără, pot fi utilizate torțe de sudură standard pentru încălzire, în care duzele sunt înlocuite cu vârfuri speciale de întărire cu mai multe flăcări. Dimensiunile și profilul acestor vârfuri depind de forma pieselor care trebuie întărite.

Figura: 1. Diagrame ale profilurilor și sfaturilor

Vârfurile plate (Fig. 1, a) sunt utilizate pentru întărirea suprafeței diferitelor dimensiuni ale corpurilor de rotație (role, roți etc.). Inelele (Fig. 1, b) și semicercurile sunt concepute pentru întărirea gâtului arborilor și a altor părți cilindrice. Vârfurile cu mai multe flăcări de contur (Fig. 1, c) sunt utilizate pentru întărirea dinților angrenajului.

Mișcarea arzătorului trebuie să fie uniformă. Distanța dintre vârful torței și suprafața care trebuie întărită se menține în limita a 10 ... 15 mm. Suprafețele sunt încălzite la o culoare roșie deschisă și răcite cu apă, care este furnizată la vârfurile de întărire și, care curge prin găuri speciale, creează un duș cu apă situat la 10 ... 20 mm de flacăra arzătorului.

În funcție de caracteristicile de proiectare ale pieselor, sunt utilizate următoarele două metode de întărire a suprafeței flăcării: ciclică și continuă-secvențială.

În metoda ciclică, suprafața este mai întâi încălzită pentru întărire și apoi este răcită. Când este încălzită, piesa poate rămâne staționară (metoda staționară) sau se poate roti la o viteză de 10 ... 12 m / min (metoda rotațional-ciclică). Întărirea suprafeței pieselor mici se efectuează în mod ciclic: role, roți dințate modulare fine, jante de arbore cu diametrul de până la 100 mm etc.

Metoda secvențială continuă este utilizată pentru întărirea suprafeței pieselor plane (ghidaje de pat ale mașinilor de tăiat metal) și a pieselor cu diametru mare (roți de deplasare, macarale, rulouri etc.).

Figura: 2. Întărirea suprafeței în mod continuu-secvențial
1- lanternă de sudură;

Cu această metodă de întărire, suprafața este încălzită și răcită continuu datorită mișcării constante a pieselor în raport cu torța și sursa de răcire (Fig. 2). Viteza de mișcare a piesei în raport cu lanterna este selectată în intervalul de 60 ... 300 mm / min.

Părțile întărite la suprafață sunt supuse unei temperări scăzute la o temperatură de 180 ... 200 ° C în băile de ulei cu încălzire electrică. Timpul de menținere a pieselor la aceste temperaturi este determinat cu o rată de 1 oră pe 1 cm din raza piesei. Prelucrarea finală a pieselor (măcinarea și finisarea) se efectuează după tratamentul termic, care asigură duritatea și structura cerute a metalului.

Întărirea suprafeței pieselor atunci când este încălzită de curenți de înaltă frecvență (până la 106 Hz) este utilizată în producția în serie și în serie pentru întărirea pieselor mașinilor și mașinilor de construcții. Încălzirea HFC poate fi utilizată la fel de bine pentru întărirea suprafețelor exterioare și interioare cu un diametru mai mare de 11 mm.

Esența încălzirii suprafeței prin curenți de înaltă frecvență este următoarea. Curenții turbionari sunt excitați într-o parte plasată într-un câmp magnetic alternativ creat de un inductor. Acești curenți sub influența unui câmp magnetic sunt împinși înapoi la suprafața produsului. Odată cu creșterea frecvenței curentului, efectul deplasării curenților către straturile de suprafață și, prin urmare, densitatea curentului în ele, crește. Ca urmare a acțiunii termice a curenților turbionari timp de 3 ... 5 s, straturile de suprafață sunt încălzite la temperatura de întărire, după care părțile sunt răcite în apă, ulei sau emulsie.

Inductoarele sunt realizate din tuburi de cupru cu diametrul de 4 ... 20 mm cu grosimea peretelui de 0,5 ... 2 mm, în care circulă apa, împiedicând încălzirea lor. Pentru a crește eficiența inductorului, tuburile rotunde sunt profilate, conferind secțiunii o formă pătrată sau dreptunghiulară.

Zonele separate ale pieselor mari (jurnale ale arborelui cotit, dinții dințate) sunt încălzite și întărite în piese, alternând încălzirea și răcirea. La stingerea pieselor de dimensiuni medii, se utilizează încălzirea și răcirea continuă succesivă. După întărirea HFC, piesele sunt prelucrate în același mod ca și după întărirea suprafeței flăcării.

Întărirea de înaltă frecvență asigură o productivitate ridicată, o deformare redusă a pieselor întărite, absența scării pe suprafața piesei după întărire și o îmbunătățire semnificativă a condițiilor de lucru sanitare și igienice ale lucrătorilor.

LA Categorie: - Reparații mașini de construcții