Care este cea mai eficientă metodă de întărire. Metode moderne de întărire a suprafeței uneltelor. Metode de modificare a structurii

Tratarea termomecanica a otelului

Unul dintre procesele tehnologice ale tratamentului de călire 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 (călirea oțelului predeformat în stare austenitică).

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

În funcție de temperatura la care se efectuează deformarea, se face distincția între tratarea termomecanică la temperatură înaltă (HTMT) și prelucrarea termomecanică la temperatură joasă (HTMT).

Esența tratamentului termomecanic la temperatură înaltă constă în încălzirea oțelului la temperatura stării austenitice (de mai sus A 3). La această temperatură, are loc deformarea oțelului, ceea ce duce la călirea prin muncă a austenitei. Oțelul cu această stare de austenită este călit (Figura 16.1 a).

Tratamentul termomecanic la temperatură înaltă elimină practic apariția fragilității temperării într-un interval de temperatură periculos, slăbește fragilitatea ireversibilă a temperării și crește brusc rezistența la impact la temperatura camerei. Pragul de temperatură al fragilității la rece este scăzut. Tratamentul termomecanic la temperatură înaltă crește rezistența la rupere fragilă, scade sensibilitatea la fisurare în timpul tratamentului termic.

Orez. 16.1. Schema modurilor de prelucrare termomecanica a otelului: a - tratament termomecanic la temperatura inalta (HTMT); b - tratament termomecanic la temperatură joasă (NTMO).

Prelucrarea termomecanică la temperatură înaltă este utilizată în mod eficient pentru oțelurile carbon, aliaje, structurale, pentru arc și pentru scule.

Călirea ulterioară la o temperatură de 100 ... 200 o C se efectuează pentru a menține valori ridicate de rezistență.

Prelucrare termomecanica la temperatura joasa (ausformare).

Oțelul este încălzit la o stare austenitică. Apoi se menține la o temperatură ridicată, se răcește la o temperatură mai mare decât temperatura de începere a transformării martensitice (400 ... 600 o C), dar sub temperatura de recristalizare, iar la această temperatură se efectuează tratarea sub presiune și călirea. afară (Fig. 16.1 b).

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

Tratamentul termomecanic la temperatură joasă se aplică oțelurilor aliaje cu carbon mediu întărite cu martensită care au stabilitate secundară la austenită.

Creșterea rezistenței în timpul tratamentului termomecanic se explică prin faptul că, ca urmare a deformării austenitei, boabele (blocurile) acesteia sunt fragmentate. Dimensiunile blocurilor sunt reduse de două până la patru ori în comparație cu călirea convențională. Crește și densitatea de dislocare. În timpul stingerii ulterioare a unei astfel de austenite, se formează plăci de martensită mai mici, iar tensiunile sunt reduse.

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

Tabelul 16.1. Proprietățile mecanice ale oțelurilor după TMT

Tratamentul termomecanic este folosit și pentru alte aliaje.

Călirea la suprafață a pieselor din oțel

Rezistența structurală depinde adesea de starea materialului din straturile de suprafață ale piesei. Într-un fel întărirea suprafeţei piese de oțel este întărirea suprafeţei.

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

Comun tuturor tipurilor de întărire la suprafață este încălzirea stratului de suprafață al piesei la temperatura de întărire, urmată de răcirea rapidă. Aceste metode diferă în 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 cu flacără cu încălzire cu 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 piesă metalică este plasată într-un câmp magnetic alternativ creat de un conductor-inductor, atunci vor fi induși în ea curenți turbionari, determinând încălzirea metalului. Cu cât frecvența curentului este mai mare, cu atât stratul întărit este mai subțire.

De obicei, se folosesc 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 formă exterioară produs, în timp ce este necesară o constanță a decalajului dintre inductor și suprafața produsului.

Sistem proces tehnologicÎntărirea cu HFC este prezentată în Fig. 16.2.

Orez. 16.2. Schema procesului tehnologic de întărire a HFC

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

Viteza mareîncălzirea schimbă transformările de fază la temperaturi mai ridicate. Temperatura de întărire pentru încălzirea cu curenți de înaltă frecvență ar trebui să fie mai mare decât pentru încălzirea convențională.

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

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

Cel mai indicat este să folosiți această metodă pentru produse din oțeluri 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 decarburarii si oxidarii suprafetei piesei;

· Reducerea rebuturilor datorate deformarii si formarii fisurilor de intarire;

· Capacitatea de a automatiza procesul;

· Utilizarea călirii cu HFC face posibilă înlocuirea oțelurilor aliate cu oțeluri carbon mai ieftine;

· Permite întărirea părților individuale ale piesei.

Principalul dezavantaj al metodei- cost ridicat al instalațiilor de inducție și inductorilor.

Este recomandabil să fie utilizat în producția de serie și în masă.

Întărire la flacără.

Încălzirea se realizează cu o flacără de acetilenă-oxigen, gaz-oxigen sau kerosen-oxigen cu o temperatură de 3000 ... 3200 o С.

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

Metoda este utilizată pentru călirea produselor mari cu suprafață complexă (roți dințate elicoidale, melcate), pentru călirea rolelor de oțel și fontă. Este utilizat în producția de masă și individuală, precum și în lucrări de reparații.

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

Dezavantajele metodei:

· Productivitate scăzută;

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

Îmbătrânire

Călirea se aplică aliajelor care au fost întărite polimorf.

Pentru materiale stinse fără transformare polimorfă, se aplică îmbătrânire.

Călirea fără transformare polimorfă este un tratament termic care fixează la o temperatură mai scăzută starea caracteristică unui aliaj la temperaturi mai ridicate (soluție solidă suprasaturată).

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

Ca urmare a îmbătrânirii, proprietățile aliajelor întărite se modifică.

Spre deosebire de revenire, 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 precipitațiilor de dispersie în timpul descompunerii unei soluții solide suprasaturate și a tensiunilor interne rezultate.

În aliajele îmbătrânite, precipitații din soluțiile solide apar în 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 elastică de deformare, care tind la minim.

Energia de suprafață este minimă pentru precipitatele echiaxiale. Energia de distorsiune elastică este minimă pentru precipitatele sub formă de plăci subțiri.

Scopul principal al îmbătrânirii este creșterea rezistenței și stabilizarea proprietăților.

Se face distincția între îmbătrânirea naturală, îmbătrânirea artificială și după deformare plastică.

Îmbătrânire naturală se numește o creștere spontană a rezistenței și o scădere a ductilității unui aliaj întărit, care are loc în timpul menținerii acestuia la temperatură normală.

Încălzirea aliajului crește mobilitatea atomilor, ceea ce accelerează procesul.

Creșterea rezistenței în timpul menținerii la temperaturi ridicate se numește îmbătrânire artificială.

Rezistența la tracțiune, limita de curgere și duritatea aliajului cresc odată cu durata de îmbătrânire, ajung la maxim și apoi scad (fenomen de supraîmbătrânire)

Odată cu îmbătrânirea naturală, supraîmbătrânirea nu are loc. Pe măsură ce temperatura crește, stadiul de supraîmbătrânire este atins mai devreme.

Dacă un aliaj stins, care are structura unei soluții solide suprasaturate, este supus unei deformări plastice, atunci procesele care au loc în timpul îmbătrânirii sunt și ele accelerate - aceasta este îmbătrânirea la tulpină.

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

Pentru practică este de mare importanță perioada de incubație - timpul în care se efectuează procesele pregătitoare în aliajul întărit, când se menține plasticitatea ridicată. Aceasta permite deformarea la rece după călire.

Dacă în timpul îmbătrânirii apar numai procese de excreție, atunci se numește fenomenul întărire prin precipitare.

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

Îmbătrânirea este metoda principală de întărire a aliajelor de aluminiu și cupru, precum și a multor aliaje la temperatură înaltă.

Tratarea la rece a oțelului

Oțelurile cu conținut ridicat de carbon și multe oțeluri aliate au temperaturi martensitice la punctul final (M la) sub 0 o C. Prin urmare, în structura oțelului după călire se observă o cantitate semnificativă de austenită reținută, ceea ce reduce duritatea produsului, precum și înrăutățește caracteristicile magnetice. Pentru a elimina austenita reziduală, se efectuează răcirea suplimentară a piesei în zona temperaturilor negative, la o temperatură sub T. M la(- 80 o C). Pentru aceasta se folosește de obicei gheață carbonică.

Această prelucrare se numește prelucrarea la rece a oțelului.

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 căliri scăzute, deoarece tratamentul la rece nu reduce tensiunile interne.

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

Consolidarea prin deformare plastică

Scopul principal al metodelor mecanice de întărire a suprafeței este de a crește rezistența la oboseală.

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

Soiurile sunt împușcare și sablare cu role.

sablare - prelucrarea prin împușcare a suprafeței pieselor finite.

Se realizează cu ajutorul mașinilor speciale de sablare care aruncă împușcături de oțel sau fontă pe suprafața pieselor prelucrate. Diametrul loviturii - 0,2 ... 4 mm. Loviturile provoacă deformarea plastică la o adâncime de 0,2 ... 0,4 mm.

Sunt folosite la călirea pieselor în caneluri, pe proeminențe. Expuneți produse precum arcuri, arcuri, zale de lanț, șenile, manșoane, pistoane, angrenaje.

La prelucrare cu role deformarea se realizează prin presiunea rolei din metal dur pe suprafața piesei de prelucrat.

Când forțele asupra rolei depășesc limita de curgere a materialului care este prelucrat, întărirea prin lucru are loc la adâncimea necesară. Procesarea îmbunătățește microgeometria. Crearea tensiunilor de compresiune reziduale crește limita de oboseală și durabilitatea produsului.

Laminarea în role este utilizată la prelucrarea gâturilor arborilor, a sârmei, la calibrarea țevilor, tijelor.

Nu sunt necesare echipamente speciale, pot fi folosite mașini de strunjit sau de rindeluit.

O zi bună, dragă cititor! Ultima dată am vorbit despre Metodele și metodele de restaurare a părților echipamentelor tehnice ale navei, astăzi vom vorbi despre modalități de întărire a pieselor.

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

Recoacerea- temperatura de recoacere a piesei este de 770-900 C. Piesa se incalzeste in cuptor de la 1 la 4 ore, apoi se raceste impreuna cu cuptorul. Cu cât este mai mult carbon în oțel, cu atât temperatura de recoacere ar trebui să fie mai mică. Când piesa este recoaptă, structura cu granulație grosieră a metalului devine granulație fină. Recoacerea este efectuată pentru a elibera tensiunile interne formate de obicei după turnare, forjare, ștanțare, laminare, suprafață și îndreptare.

Normalizare- piesa se încălzește la temperatura de recoacere și se menține la această temperatură timp de 1-2 ore, apoi se răcește în aer la o temperatură mediu inconjurator... Normalizarea este utilizată pentru a îmbunătăți structura metalului pentru a îmbunătăți proprietățile sale mecanice.

întărire- temperatura de călire este de 750-900 C. Călirea se folosește la oțel cu conținut de carbon de cel puțin 0,5%, întrucât la un conținut mai mic duritatea în timpul călirii crește nesemnificativ. Călirea conferă metalului duritate și rezistență ridicate.

Concediu de odihna- partea călită se încălzește la o temperatură de 150-600 C și se menține la această temperatură de la 5-10 minute la 1-15 ore, apoi se răcește. Călirea reduce tensiunile de călire și modifică structura oțelului, crește duritatea.

Metodele de întărire la suprafață includ călirea pieselor prin curenți de înaltă frecvență (HFC), călirea în electroliți și tratarea la rece.

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

stingere în electroliți (în soluții sărate)- se efectuează prin trecerea unui curent continuu cu o tensiune de 220 V printr-o piesă (catod) scufundată într-un electrolit (soluție de 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- părțile sunt răcite la o temperatură de -80 C și mai jos, urmată de încălzire la temperatura ambiantă. Cu o astfel de răcire, în metal au loc transformări suplimentare ale austenitei reținute în martensită, ceea ce crește duritatea și rezistența la uzură a pieselor. Pentru a reduce tensiunile interne după tratamentul la rece, piesele sunt temperate. Piesele sunt tratate la rece imediat după întărire. Azotul lichid este folosit ca freon.

Termomecanic - aceasta metoda combina doua operatii: prelucrarea pieselor prin presiune cu tratament termic.

Termochimic - această metodă include: cimentarea (carburarea); cianurare (saturare cu carbon și azot); nitrurare (saturare cu azot); aluminizare (saturare cu aluminiu); siliconizare (saturare cu siliciu); borurare (saturare cu bor); oxidare (albăstruire), etc.

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

Cianură- metoda consta in saturarea stratului de suprafata concomitent cu carbon si azot la o temperatura de 820-870 C. Aceasta se realizeaza prin mentinerea piesei in saruri topite fierbinti care contin compusi cianuratici. Adâncimea de saturație este de aproximativ 0,25 mm. Duritatea stratului de cianură ajunge la 640-780 HB (unități Brinell).

Nitrurare- saturarea oțelului cu azot la o temperatură de 480 - 650 C.

Alimentatia- saturarea otelului cu aluminiu.

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

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

Oxidare (albăstruire)- saturarea oțelului cu oxigen prin mijloace termice sau chimice pentru a proteja piesele împotriva coroziunii. 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.Un strat de oxizi Fe304 negri cu o grosime de 1-2,5 microni este format la suprafata.

Difuzie termică - prin aceasta metoda de intarire se folosesc paste eliberatoare de energie, care se intinde pe piesa si se dau foc! Când pasta arde, piesa se încălzește până 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 călirii mecanice este aceea că, sub presiunea unui instrument metalic solid, microrugozitățile 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;

Întărire cu diamant.

Rodare cu minge sau role suprafețele cilindrice sunt produse pe strunguri, iar suprafețele plane - pe rindele. Rolele și bilele sunt fabricate din oțel pentru scule.

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

Broșare (dorn) folosit pentru a întări și a îmbunătăți acuratețea și curățenia prelucrării suprafețelor interne ale pieselor. Esența procesului este să trageți un dorn (dorn) sau o bilă specială printr-o gaură din piesă.

Sablare- se foloseste la intarirea pieselor cu un shot. Folosirea împuşcăturii de oţel dă rezultate mai bune decât fonta. La granulație se obține un strat întărit de până la 1,5 mm adâncime. Duritatea crește cu 20-60%, iar rezistența la oboseală - 40-90%.

Întărire cu diamant- un cristal de diamant cu o sferică piesa de lucru... Piesa este prelucrată cu un diamant într-un dorn, presat de un arc calibrat pe suprafața piesei, care este călită.

Metoda electrospark- pe baza impactului unei descărcări electrice de scânteie direcționată. O descărcare de scânteie are loc între electrodul din aliaj dur (de exemplu, stellit) și suprafața care trebuie întărită sub acțiunea unui curent electric pulsatoriu, în urma căruia metalul de la electrod (anod) este transferat în piesă (catod). ) iar suprafața piesei de prelucrat este călită.

Metoda electromecanica - folosit pentru intarirea suprafetei la o adancime de 0,2-0,3 mm. În acest caz, rezistența la uzură crește de până la 11 ori, rezistența la oboseală de 2-6 ori. Linia de jos este după cum urmează. Un curent de 350-1300 A este furnizat zonei de contact a piesei și a sculei, cu o tensiune de 2-6 V. Scula este izolată de mașină. Datorită faptului că aria 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 datorită transferului de căldură în interiorul piesei. Rezultatul este efectul de întărire a suprafeței la o adâncime de 0,2-0,3 mm cu întărirea simultană a suprafeței, care crește semnificativ rezistența la uzură și rezistența la oboseală a piesei.

Întărire cu laser - pentru călirea cu laser a pieselor se folosesc lasere (generatoare cuantice optice) cu o putere de radiație a undelor electromagnetice la puterea 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, este parțial reflectat, iar restul fluxului de radiație pătrunde la o adâncime de 10 6-10 7 m. Densitatea mare de putere a radiației laser face posibilă atingerea aproape instantanee. temperaturi ridicate pe suprafața tratată, iar acest lucru 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 de mașini de construcții poate fi mărită prin întărirea stratului de suprafață prin deformare plastică (călire la presiune), tratament termomecanic, termic și chimico-termic.

Întărirea straturilor superficiale de metal prin deformare plastică se realizează prin sablare și laminare cu role sau bile, ștanțare, dorn (călire prin calibrare), tăiere cu freze speciale.

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

Granulația se efectuează pe instalații speciale cu împușcătură de oțel sau fontă cu diametrul de 0,4 ... 2 mm. În aceste instalații, împușcatul cu viteză mare (50 ... 70 m/s) este direcționat către suprafața de tratat, provocând în ea solicitări de compresiune, ajungând la câteva zeci de kilograme la 1 mm2. Acest tratament este cel mai adesea folosit pentru a crește rezistența la oboseală și întărirea pieselor din oțel tratate termic care funcționează sub sarcini variabile. Aceste piese includ arcuri, arcuri elicoidale, roți dințate, biele, ciocane, obraji de concasor de piatră etc. După sablare, durata de viață a arcurilor lamelare crește de 4 ... 6 ori și a dinților angrenajelor fin-modulare de 2,5 ... de 3 ori.

Adâncimea stratului întărit, de obicei nu depășește 1 mm, depinde pentru o anumită parte de timpul de prelucrare (interval între 5 ... 10 s și 2 ... 3 minute), forța de impact, dimensiunea și unghiul de incidență a împușcării (cea mai mare întărire prin muncă se observă la un unghi de 75 ... 90 ° С ).

Laminarea la suprafață cu role călite este un mijloc eficient de întărire a pieselor mari sub formă de corpuri de revoluție. Moletarea îmbunătățește microgeometria suprafeței și creează un strat întărit, întărit, ceea ce duce la creșterea limitei de oboseală și a rezistenței la uzură a pieselor.

Laminarea se realizează cu role care se rotesc liber, aduse în contact cu o parte rotativă instalată în strung... Rola de pe dorn este fixată în suportul mașinii sau un dispozitiv special.

Armarea prin gofrare este utilizată pentru călirea prin muncă locală semnificativă a zonelor suprafețelor pieselor cu concentrație mare tensiuni (file, găuri, fante, suduri etc.). Gofrarea se realizeaza cu lovitori, role, bile speciale prin impact pe suprafata de calit.

Tratamentul termomecanic da rezultate bune in ceea ce priveste intarirea suprafetei si obtinerea unui strat depus fara pori si cavitati. În acest caz, suprafața și întărirea suprafeței sunt combinate. Stratul de sudură direct în spatele bazinului de sudură este rulat sau lovit de un percutor.

Mașinile de construcții au multe părți, ale căror straturi de suprafață trebuie să aibă o rezistență ridicată la uzură, iar miezul, rezistență și duritate suficientă. Modificarea proprietăților numai stratului de suprafață al pieselor se realizează prin saturarea suprafeței cu carbon (carburare), azot (nitrurare), carbon și azot (cianurizare) și întărirea suprafeței.

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

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

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

Cementarea lichidă de carburare este utilizată pentru a produce un strat carburat superficial în părți mici și cu pereți subțiri. Acest tip de cementare se realizează prin scufundarea pieselor într-o baie care conține un amestec de clorură de sodiu, carbonat de sodiu, cianura 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 tratament termic de întărire adecvat, atinge o duritate de 40 ... 60 HRC ...

Cementarea cu gaz este utilizată pe scară largă în fabricile de producție în serie și în masă. Poate reduce semnificativ durata carburării și poate reduce costul acesteia. Cementarea cu gaz se realizează în cuptoare cu arbore și mufă, care sunt alimentate cu gaz care conține carbon (natural, ușor etc.). Timp de 6 ... 7 ore la o temperatură de 900 ... 950 ° C se obține astfel un strat carburat de până la 1 mm adâncime.

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

Nitrurarea se efectuează în principal pe piesele aliate care au cerințe speciale în ceea ce privește rezistența la uzură și rezistența la oboseală, de exemplu, căptușele de cilindri și arborele cotit ale motoarelor cu ardere internă, roți dințate, instrumente de măsură și alte piese.

Nitrurarea constă în saturarea cu azot a straturilor de suprafață ale pieselor de oțel prin încălzirea lor îndelungată la o temperatură de 480, .. 650 ° C în atmosferă de amoniac. Înainte de nitrurare, piesele sunt supuse unui tratament termic (călire și revenire), apoi tratament mecanic (inclusiv măcinare) și apoi spălare cu benzină. Pentru a face acest lucru, ele sunt introduse într-un cuptor special, acolo este alimentat și amoniac, care se descompune la temperaturi ridicate cu eliberarea de azot atomic și hidrogen. Azotul, difuzând în stratul de suprafață al pieselor de oțel, formează compuși chimici cu elemente de aliere (crom, molibden) - nitruri.

Adâncimea totală a stratului nitrurat nu depășește de obicei 0,5 mm. Rata 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 cementare și are avantaje semnificative față de aceasta (rezistență sporită la uzură și rezistență la șoc, viteză mai mare a procesului). Procesul constă în încălzirea pieselor la 820°C în săruri de cianuri topite de sodiu, potasiu sau calciu care conțin cărbune activ și azot, menținerea pieselor la această temperatură pentru un anumit timp (de la 20 minute la 2 ore) și apoi răcirea lent. La sfârșitul cianurarii, piesele sunt stinse și revenite. Grosimea stratului de cianură este de 0,15 ... 0,3 mm, restul grosimii piesei rămâne vâscoasă.

Un dezavantaj semnificativ care limitează utilizarea cianurarii este toxicitatea băilor cu cianuri, care necesită precauții speciale.

Călirea la suprafață este utilizată pentru a întări piesele din oțel carbon de clase 40, 45, 50, oțel cu crom slab aliat și mangan. Piesele realizate din aceste oțeluri prin metode convenționale au o ductilitate și duritate reduse, deoarece sunt recoapte pe toată secțiunea.

Pentru a conferi duritate numai stratului de suprafață și, în același timp, pentru a păstra miezul vâscos, este necesară încălzirea piesei astfel încât doar stratul de suprafață cu grosimea de 1 ... 6 mm 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 călire se realizează cu o flacără de oxigen-acetilenă (călirea la flacără) și curenți de înaltă frecvență (întărirea curentului de înaltă frecvență). La călirea la flacără, pentru încălzire pot fi folosite pistoleți de sudură standard, în care duzele sunt înlocuite cu vârfuri speciale de întărire cu mai multe flacără. Dimensiunile si profilul acestor varfuri depind de forma pieselor de calit.

Orez. 1. Diagrame de profile și sfaturi

Vârfurile plate (Fig. 1, a) sunt folosite pentru călirea suprafețelor de diferite dimensiuni ale corpurilor de revoluție (role, roți etc.). Inelul (Fig. 1, b) și urechile de jumătate de inel sunt proiectate pentru întărirea gâturilor arborilor și a altor părți cilindrice. Vârfurile cu flacără multiplă de contur (Fig. 1, c) sunt utilizate pentru întărirea dinților angrenajului.

Mișcarea arzătorului trebuie să fie uniformă. Distanța dintre vârful pistolului și suprafața de întărit este menținută în intervalul de 10 ... 15 mm. Suprafețele sunt încălzite până la o culoare roșie deschisă și răcite cu apă, care este furnizată la vârfurile de întărire și, curgând prin găuri speciale, creează un duș de apă situat la 10 ... 20 mm de flacăra arzătorului.

În funcție de caracteristicile de proiectare ale pieselor, se folosesc următoarele două metode de întărire a suprafeței cu flacără: ciclică și continuu-secvențială.

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

Metoda continuu-secvențială este utilizată pentru călirea la suprafață a pieselor plate (ghidajele de pat ale mașinilor de tăiat metale) și a pieselor cu diametru mare (roți de mișcare, macarale, rulouri etc.).

Orez. 2. Întărirea suprafeței în mod continuu-secvențial
1- pistolet de sudura;

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

Piesele întărite la suprafață sunt supuse unei căliri scăzute la o temperatură de 180 ... 200 ° C în băi de ulei cu încălzire electrică. Timpul de menținere al pieselor la aceste temperaturi se determină cu o rată de 1 oră pe 1 cm de raza piesei. Prelucrarea finală a pieselor (slefuire și finisare) se efectuează după tratament termic, care asigură duritatea și structura necesară metalului.

Întărirea la suprafață a pieselor atunci când sunt încălzite de curenți de înaltă frecvență (până la 106 Hz) este utilizată în producția de serie și de masă pentru a căli piese de mașini și mașini de construcții. Încălzirea cu HFC poate fi folosită la fel de bine pentru călirea atât a suprafețelor exterioare, cât și a celor 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 sunt împinși înapoi la suprafața produsului sub influența unui câmp magnetic. Odată cu creșterea frecvenței curentului, efectul deplasării curenților către straturile de suprafață și, în consecință, densitatea curentului în acestea 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 piesele 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, in care circula apa impiedicand incalzirea lor. Pentru a crește eficiența inductorului, tuburile rotunde sunt profilate, dând secțiunii transversale o formă pătrată sau dreptunghiulară.

Zone separate ale pieselor mari (journalele arborelui cotit, dinții angrenajului) sunt încălzite și întărite în părți, alternând între încălzire și răcire. La stingerea pieselor de dimensiuni medii, se utilizează încălzire și răcire secvențială continuă. După întărirea cu HFC, piesele sunt prelucrate în același mod ca după întărirea suprafeței la flacără.

Călirea de înaltă frecvență asigură productivitate ridicată, deformare redusă a pieselor călite, absența depunerilor pe suprafața piesei după călire și o îmbunătățire semnificativă a condițiilor sanitare și igienice de lucru ale muncitorilor.

LA Categorie: - Reparatii utilaje de constructii

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

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

Comun tuturor tipurilor de întărire la suprafață este încălzirea stratului de suprafață al piesei la temperatura de întărire, urmată de răcirea rapidă. Aceste metode diferă în 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 cu flacără cu încălzire cu 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 piesă metalică este plasată într-un câmp magnetic alternativ creat de un conductor-inductor, atunci vor fi induși în ea curenți turbionari, determinând încălzirea metalului. Cu cât frecvența curentului este mai mare, cu atât stratul întărit este mai subțire.

De obicei, se folosesc 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 exterioare a produsului, în timp ce este necesar un spațiu constant între inductor și suprafața produsului.

Schema procesului tehnologic de întărire a curentului de înaltă frecvență este prezentată în Fig. 16.2.

Orez. 16.2. Schema procesului tehnologic de întărire a HFC

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

O viteză mare de încălzire deplasează transformările de fază în regiunea temperaturilor mai ridicate. Temperatura de întărire pentru încălzirea cu curenți de înaltă frecvență ar trebui să fie mai mare decât pentru încălzirea convențională.



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

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

Cel mai indicat este să folosiți această metodă pentru produse din oțeluri cu un conținut de carbon mai mare de 0,4%.

Avantajele metodei:

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

· Proprietăți mecanice superioare;

· Lipsa decarburarii si oxidarii suprafetei piesei;

· Reducerea rebuturilor datorate deformarii si formarii fisurilor de intarire;

· Capacitatea de a automatiza procesul;

· Utilizarea călirii cu HFC face posibilă înlocuirea oțelurilor aliate cu oțeluri carbon mai ieftine;

· Permite întărirea părților individuale ale piesei.

Principalul dezavantaj al metodei- cost ridicat al instalațiilor de inducție și inductorilor.

Este recomandabil să fie utilizat în producția de serie și în masă.

Întărire la flacără.

Încălzirea se realizează cu o flacără de acetilenă-oxigen, gaz-oxigen sau kerosen-oxigen cu o temperatură de 3000 ... 3200 o С.

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

Metoda este utilizată pentru călirea produselor mari cu suprafață complexă (roți dințate elicoidale, melcate), pentru călirea rolelor de oțel și fontă. Este utilizat în producția de masă și individuală, precum și în lucrări de reparații.

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

Dezavantajele metodei:

· Productivitate scăzută;

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

Îmbătrânire

Călirea se aplică aliajelor care au fost întărite polimorf.

Pentru materiale stinse fără transformare polimorfă, se aplică îmbătrânire.

Călirea fără transformare polimorfă este un tratament termic care fixează la o temperatură mai scăzută starea caracteristică unui aliaj la temperaturi mai ridicate (soluție solidă suprasaturată).

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

Ca urmare a îmbătrânirii, proprietățile aliajelor întărite se modifică.

Spre deosebire de revenire, 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 precipitațiilor de dispersie în timpul descompunerii unei soluții solide suprasaturate și a tensiunilor interne rezultate.

În aliajele îmbătrânite, precipitații din soluțiile solide apar în 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 elastică de deformare, care tind la minim.

Energia de suprafață este minimă pentru precipitatele echiaxiale. Energia de distorsiune elastică este minimă pentru precipitatele sub formă de plăci subțiri.

Scopul principal al îmbătrânirii este creșterea rezistenței și stabilizarea proprietăților.

Se face distincția între îmbătrânirea naturală, îmbătrânirea artificială și după deformare plastică.

Îmbătrânire naturală se numește o creștere spontană a rezistenței și o scădere a ductilității unui aliaj întărit, care are loc în timpul menținerii acestuia la temperatură normală.

Încălzirea aliajului crește mobilitatea atomilor, ceea ce accelerează procesul.

Creșterea rezistenței în timpul menținerii la temperaturi ridicate se numește îmbătrânire artificială.

Rezistența la tracțiune, limita de curgere și duritatea aliajului cresc odată cu durata de îmbătrânire, ajung la maxim și apoi scad (fenomen de supraîmbătrânire)

Odată cu îmbătrânirea naturală, supraîmbătrânirea nu are loc. Pe măsură ce temperatura crește, stadiul de supraîmbătrânire este atins mai devreme.

Dacă un aliaj stins, care are structura unei soluții solide suprasaturate, este supus unei deformări plastice, atunci procesele care au loc în timpul îmbătrânirii sunt și ele accelerate - aceasta este îmbătrânirea la tulpină.

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

Pentru practică este de mare importanță perioada de incubație - timpul în care se efectuează procesele pregătitoare în aliajul întărit, când se menține plasticitatea ridicată. Aceasta permite deformarea la rece după călire.

Dacă în timpul îmbătrânirii apar numai procese de excreție, atunci se numește fenomenul întărire prin precipitare.

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

Îmbătrânirea este metoda principală de întărire a aliajelor de aluminiu și cupru, precum și a multor aliaje la temperatură înaltă.

Pe piața mondială a tehnologiilor de întărire a suprafeței sculei au fost întotdeauna cele mai larg reprezentate două metode: metoda de depunere chimică (Chemical Vapor Deposition - CVD) și metoda de depunere fizică a acoperirilor (Physical Vapor Deposition - PVD) . La noi, o mai largă aplicatie industriala a primit metode PVD de aplicare a straturilor de protecție. Faptul este că tehnologiile CVD implică utilizarea de reactivi chimici scumpi de înaltă puritate (TiCl4, NH3 etc.) și dozatoare de precizie de precursori chimici, controlul precis al produselor reacțiilor chimice din camera de lucru etc. Iar aplicarea acoperirilor PVD folosind un arc sau o descărcare strălucitoare (magnetron) are o productivitate mai mare și nu este atât de sensibilă la abateri minore ale parametrilor tehnologici.

Pe lângă aplicarea straturilor rezistente la uzură pe suprafața uneltelor, există încă patru grupuri de tehnologii de întărire a suprafeței pentru sculele de tăiere:

1. Metode de călire mecanică: vibrații, explozie, explozie etc. Cel mai adesea folosit pentru călirea sculelor din oțel rapid și aliaje dure. Deformare plastică de suprafață (SPD) - întărirea prin muncă a stratului de suprafață la o adâncime de 0,2-0,8 mm pentru a crea stres de compresiune reziduală în acesta. În timpul călirii prin lucru, stratul de suprafață este aplatizat. Alungirea stratului de suprafață este împiedicată de forța de aderență cu straturile metalice subiacente. Ca rezultat, în stratul întărit prin lucru apar tensiuni de compresiune biaxiale, iar în grosimea metalului de bază apar tensiuni reactive de întindere nesemnificative. Adăugându-se la tensiunile de întindere de lucru, tensiunile de compresiune reziduale sunt reduse, iar la valori suficient de mari, primele sunt compensate. Distorsiunile structurale multiple care apar în timpul călirii prin muncă (deformarea granulelor, foarfece plastică locală) inhibă eficient dezvoltarea daunelor de oboseală și extind aria de existență a fisurilor care nu se propagă, creșterea cărora provoacă existența tensiunilor de rupere. Călirea prin muncă în stare solicitată este eficientă, care este o combinație de călirea la suprasarcină cu călirea prin muncă. În această metodă, piesa este încărcată cu o sarcină de aceeași solicitare ca cea de lucru, provocând deformații elastice sau elastoplastice în material. După îndepărtarea sarcinii, apar tensiuni de compresiune reziduale în stratul de suprafață. Stratul întărit la lucru este sensibil la căldură. La temperaturi de 400-500°C, efectul de călire prin muncă dispare complet, datorită procesului de recristalizare care are loc la aceste temperaturi, care elimină modificările cristalo-structurale introduse de călirea prin muncă. Principalele tipuri de călire a suprafeței prin deformare plastică: sablare, laminare, gofrare, netezire cu diamant.



Sablarea constă în întărirea stratului de suprafață cu un flux de bile întărite (diametru 0,5-1,5 mm) creat de lame centrifugale. Calitatea suprafeței este ușor redusă în timpul acestui proces. Suprafețele plane sunt întărite prin rulare cu bile instalate într-o mandrina rotativă. Piesei de prelucrat i se oferă mișcarea de avans longitudinal și transversal, cu un mod de rulare selectat corect, tensiunile de compresiune reziduale în stratul de suprafață sunt de 600-1000 MPa. Adâncimea de compactare a stratului este de 0,2-0,5 mm. Acest proces îmbunătățește calitatea suprafeței piesei. Suprafața de rotație este călită prin rulare cu role din oțel călit. Forța de presare a rolei este selectată cu o astfel de creștere pentru a crea tensiuni în stratul de suprafață care depășesc limita de curgere a materialului în condiții de compresie uniformă (pentru oțel 5000-6000 MPa). Baterea este efectuată de percutori cu suprafață de lucru sferică, vibrate de dispozitive pneumatice. Frecvența de oscilație și viteza de rotație a piesei de prelucrat trebuie să fie potrivite astfel încât secțiunile întărite la lucru să se suprapună.

Netezirea cu diamant constă în prelucrarea unei suprafețe prealabil șlefuite și lustruite cu freze diamantate rotunjite (raza 2-3 mm). Stratul de suprafață este compactat la o adâncime de 0,3-0,5 mm.

2. Metode de tratare chimico-termică (CTT) a oțelurilor de scule: nitrurare, cementare, carbonitrurare, oxidare, borare în medii gazoase și lichide, descărcare electrică gaz incandescent (nitrurare ionică). Rezistența ridicată a suprafeței este asigurată de călirea izotermă, precum și de tratamentul termomecanic al suprafeței piesei. În timpul călirii superficiale (călirea la flacără) și al tratamentului chimico-termic (cementarea), călirea se datorează în principal apariției unor tensiuni de compresiune reziduale în stratul de suprafață ca urmare a formării structurilor cu un volum specific mai mare (nitruri și carbonitruri în timpul nitrocarburării și nitrurării). ) decât structura metalului de bază. Expansiunea stratului de suprafață este împiedicată de miez, care păstrează structura originală de perlită, ca urmare a căreia apar tensiuni de compresiune în două straturi în stratul de suprafață. În straturile inferioare se dezvoltă tensiuni reactive de tracțiune, care au o valoare mică, din cauza nesemnificației secțiunii stratului tratat termic în comparație cu secțiunea miezului. Crearea precomprimarii prin compresie reduce tensiunea medie în regiunea de compresie, crescând astfel limita de oboseală. Călirea cu gaz crește limita de anduranță cu un factor de 1,85 față de designul original din oțel netratat. Cel mai mod eficient tratamentul este nitrurarea, care elimină aproape complet concentratorii externi de stres. Nitrurarea nu modifică forma și dimensiunea piesei. Stratul nitrurat are rezistență crescută la coroziune și căldură. Duritatea și efectul de întărire se păstrează până la temperaturi de 500-600 o C. Grosimile optime ale stratului de compactare în timpul cementării sunt de 0,4-0,8 mm, cementare și nitrurare 0,3-0,5 mm, călire cu încălzire și călire cu gaz 2-4 mm. . Calitatea suprafeței este semnificativ îmbunătățită.



Întărire electrospark, magnetică, cu ultrasunete. Aceste metode sunt rareori utilizate pentru prelucrarea sculelor de tăiere.

Întărire fizică: tratament cu laser, implantare ionică. Tehnologia de implantare ionică este în prezent una dintre cele mai promițătoare în ceea ce privește crearea de materiale compozite cu un set optim de proprietăți de suprafață și în vrac.

Implantarea ionică este un proces în care aproape orice element poate fi introdus în regiunea apropiată de suprafață a oricărui corp solid - o țintă (substrat) plasată într-o cameră cu vid, prin intermediul unui tip de ioni de mare viteză cu o energie de mai multe. megaelectronvolti.

Ionii sunt încorporați în materialul țintă (substrat) la o adâncime de 0,01 µm până la 1 µm, pierzând energie în cursul coliziunilor cu atomii de bază.

Profilul (distribuția) concentrației de impurități pe adâncime pentru majoritatea combinațiilor - atom implantat - țintă (substrat) poate fi calculat. Pentru o doză scăzută de ioni (un număr mic de ioni pe unitate de suprafață), profilul distribuției în adâncime a concentrației de impurități este de obicei bine descris de o distribuție gaussiană centrată în mijlocul regiunii de propagare. Ca urmare a implantării ionice, se formează un strat de suprafață dintr-un aliaj cu o compoziție variabilă, care nu are o interfață caracteristică învelișului depus.

Avantajele implantării ionice ca metodă de modificare a suprafeței față de alte metode de întărire a suprafeței sunt:

Solubilitate crescută în stare solidă;

Independența formării aliajelor de constantele de difuzie;

Capacitatea de a schimba rapid compoziția aliajului;

Independență față de procesele care au loc în volumul materialului;

Capacitate de proces la temperaturi scăzute;

Modificare foarte ușoară a dimensiunii piesei de prelucrat;

Nicio problemă de augezie, deoarece nu există o interfață pronunțată;

Adâncimea controlată a distribuției concentrației;

Aspirați;

Controlabilitate și reproductibilitate ridicate.

Principalul dezavantaj al implantării ionice este prelucrarea doar a acelei părți a suprafeței instrumentului, care este situată direct în zona fasciculului ionic.

38. Descrieți perspectivele de dezvoltare a producției de scule.

„Cum se numește subiectul nostru?! Perspective pentru dezvoltarea producției de scule și care sunt perspectivele? Nu există perspective ”© Kryazhev Yu.A.

Starea producției autohtone de unelte, începând de la sfârșitul secolului trecut, este caracterizată ca fiind degradată, exprimată sub forma uzurii morale și fizice a majorității principalelor active de producție, deteriorarea calității, creșterea timpului de procesare și fabricație, creșterea nivelului de rebuturi. Ca urmare a scăderii producției de produse de scule și a deteriorării calității acestora, ponderea furnizorilor străini pe piața internă a crescut, ceea ce a condus la o reducere bruscă a volumului comenzilor de la producătorii autohtoni.

Pentru a reduce dependența de importuri și a crește volumul produselor exportate, sunt necesare măsuri pentru reconstrucția cuprinzătoare a producției de scule, folosind tehnologii inovatoare de scule care permit reducerea costurilor de producție și obținerea avantaje competitiveîn fața produselor furnizorilor străini sub forma economisirii de timp și resurse pentru producerea unei unități de producție.

În prezent, capacitatea pieței ruse de scule tehnologice este de peste 357 de milioane de dolari.În același timp, concentrația producătorilor și consumatorilor de echipamente de scule este extrem de inegală, deoarece cea mai mare concentrație de fabrici de scule se observă în Centrala. regiunile , Volga și Ural. În plus, potrivit experților, astăzi piața de scule este în creștere, ceea ce se datorează în primul rând cererii tot mai mari de scule în rândul intreprinderi de constructii de masini, Complexul militar-industrial și o creștere a numărului de întreprinderi angajate în producția și revânzarea echipamentelor tehnologice. Cu toate acestea, producătorii de scule existenți nu au capacitatea de a satisface cererea în creștere. Pentru a ieși din această situație, sunt posibile mai multe opțiuni, printre care:

Încurajarea creării de noi întreprinderi care produc și comercializează scule folosind tehnologii tradiționale de prelucrare a metalelor: tratarea sub presiune; metode de prelucrare a strunjirii, frezării, șlefuirii și rindeluire;

Renovarea mijloacelor fixe ale întreprinderilor de scule, inclusiv achiziționarea de echipamente pentru tehnologii aditive.

Tendințele de dezvoltare a industriei de prelucrare a metalelor se caracterizează prin trecerea la automatizarea întregului ciclu de producție a produselor cu proiectare preliminară a modelelor volumetrice de produse în sisteme CAD-, CAM. Utilizarea CAD în combinație cu sistemele CAD permite dezvoltarea unui model volumetric de produse, editarea și revizuirea rapidă a acestuia. În combinație cu echipamente care permit modelelor rezultate să fie întruchipate în metal, plastic sau alt material, timpul alocat procesului tehnologic de fabricare a produselor este redus semnificativ. Dintre echipamentele care presupun producerea de produse pe baza unui model informatic se pot distinge:

Mașini de frezat CNC: deplasarea frezei se realizează pe trei axe (X, Y - plan orizontal, Z - vertical) pe baza traiectoriei obținute din modelul volumetric al produsului în sistemul CAD-, CAM. În unele unități de frezat se adaugă o masă rotativă, ceea ce face posibilă excluderea mișcării de-a lungul uneia dintre coordonatele orizontale și accelerarea procesului de prelucrare;

Centre de prelucrare cu 5 axe: o diferență semnificativă între acest echipament și mașinile de frezat CNC este prezența a două grade suplimentare de libertate, permițând mișcarea de rotație a axului sau a biroului în jurul a două axe, ceea ce extinde semnificativ capacitățile echipamentului de prelucrare curbe. suprafete;

Mașini de tăiat cu jet de apă: concepute pentru tăierea materialului din tablă cu un jet de lichid cu particule abrazive cu o presiune de până la 6000 atm., în timp ce grosimea metalului prelucrat poate ajunge la 300 mm sau mai mult;

Echipament pentru tăierea cu descărcare electrică: procesul de prelucrare se bazează pe fenomenul de eroziune electrică - o modificare a dimensiunii formei și proprietăților metalului sub acțiunea unei descărcări electrice create de un generator de impuls electric, cu o temperatură de la 8000 până la 12000 C.

Imprimante 3D bazate pe tehnologii FDM, LENS, DMD, SLS: realizează producția de produse vrac din plastic (FDM) și materiale metalice (LENS, DMD, SLS) prin fuziunea strat cu strat a materialului pe un substrat sau o piesă de prelucrat .

Echipament industrial bazat pe tehnologii aditive în combinație cu CNC, de regulă, se caracterizează printr-un cost mai mare în comparație cu sistemele tradiționale de frezare, măcinare și alte sisteme. Cu toate acestea, costul mai mare este justificat de o serie de avantaje și perioade rapide de rambursare datorate suplimentar flux de fonduri datorită unei reduceri semnificative a timpului de livrare.

Avantajele acestei abordări:

Timp de producție redus produse terminate: aplicarea unui centru de prelucrare cu 5 axe și mașină de frezat CNC duce la o reducere a timpului de procesare de 1,5–2 ori, o creștere a productivității de 2–3 ori și o reducere a pierderilor de material cu 5–10%;

Creșterea rezistenței și a proprietăților de rezistență la uzură a produselor prin aplicarea unui strat de protecție cu capacitatea de a combina materiale (tehnologii LENS, DMD);

Capacitatea de a fabrica sau modela rapid matrițe de turnare cu canale complexe pentru pomparea lichidului, crescând transferul de căldură și caracteristicile de rezistență ale produsului;

Schimbarea rapidă a echipamentelor pentru producția la scară mică și pe bucată;

Prototiparea rapidă și o serie de alte aspecte pozitive.

Astfel, organizația proces de producție la fabricile pentru producția de scule bazate pe tehnologii aditive în combinație cu CNC vor oferi avantaje competitive sub formă de productivitate sporită a muncii, costuri reduse pentru ciclul de testare și producția de produse finite.

Proprietățile tehnologiilor aditive le permit să fie utilizate în diverse domenii (Figura 1).

Orez. 1. Aplicarea produselor bazate pe tehnologii aditive

Utilizarea pe scară largă a tehnologiilor aditive în domeniul producției de scule va simplifica procesul de producție anumite tipuri produse, abandonând unele tipuri de echipamente.

Majoritatea întreprinderilor care produc scule se concentrează pe producția de produse de serie, limitând gama de produse fabricate, ceea ce se datorează cerinței de a reduce costurile de organizare a procesului tehnologic de producție în serie și în masă. În același timp, utilizarea echipamentelor bazate pe tehnologii aditive face posibilă desfășurarea eficientă a lucrărilor la crearea de prototipuri, precum și a lucrărilor pentru eliberarea de loturi mici și articole individuale.

Astfel, o întreprindere care a introdus în producție noi metode în tehnologiile de prelucrare a metalelor are un avantaj, deoarece practica arată că cea mai mare parte a sortimentului planificat pentru producție pe echipamente noi va fi produsă la comenzile clienților care se schimbă frecvent. Acest lucru necesită o anumită flexibilitate, capacitatea de a se reorienta rapid către producția unui nou produs, adaptarea la condițiile de piață în schimbare.

Astfel, dezvoltarea ulterioară, în opinia noastră, este asociată în primul rând cu tranziția (pe măsură ce inovațiile sunt introduse în industrie și comercializarea durabilă a inovațiilor) la ultimele evoluții in domeniul modelarii, precum: imprimante 3D moderne, noi tehnologii si echipamente pentru taiere cu jet de apa, taiere laser-plasma etc.

 

Ar putea fi util să citiți: