Перспективные методы упрочнения.




Упрочняющие технологии в машиностроении.

В настоящее время предъявляются повышенные требования к материалоемкости и прочности изделий. Металлургические комбинаты при выплавке стали добавляют в нее соединения твердых металлов. На предприятиях существуют целые термические цеха для упрочнения деталей и инструментов.

Следует отмечать объемное и поверхностное упрочнение. Объемное упрочнение выполняется методами диффузии и рассчитано на давящие нагрузки (ножи, шестерни и т.д.).

Поверхностное упрочнение выполняется путем напыления прочной пленки или формирования модифицированного покрытия вследствие воздействия потоком частиц или плазмы. Такие покрытия представляют собой «твердую пленку на мягком металлическом пироге» и применимы только для скользящих нагрузок.

Все известные методы с применением плазмы обеспечивают теоретически возможное повышение твердости в 2-3 раза. Износостойкость при этом может возрасти в 10 раз. Не рекомендуется упрочнять изделия, работающие в условиях ударных нагрузок, изделия, имеющие микротрески и острия, изделия, имеющие мало углерода и крупное зерно в строении материала.

Методы измерения твердости металлов.

Метод измерения твердости «по Бринелю». Для измерения твердости берется металлический шарик диаметром 10 мм и давится в материал в течение 10 с силой 3000 кг. Затем измеряется глубина лунки и по таблицам определятся твердость. Этот метод применяется для измерения твердости мягких материалов (алюминий, меди и т.д.). Метод обозначается «НВ».

Метод измерения твердости «по Роквеллу». Для измерения твердости в изделие давят конусом из сверхтвердого сплава. Метод обозначается «HR» или «HRc». Индекс «с» относится к тропическому варианту испытаний. На стрелочном приборе сразу фиксируют твердость в относительных единицах.

Измерение твердости «по Виккерсу». Для измерения твердости в изделии давится алмазная четырехгранная пирамида. Затем под лазерным микроскопом, входящим в состав прибора, измеряется среднеарифметическая длина диагоналей отпечатка пирамиды. По таблицам, прилагаемым к прибору, измеряется микротвердость. Обозначение метода «HV»

Технология традиционного упрочнения материалов, достоинства и недостатки.

Среди наиболее распространенных в машиностроении методов упрочнения можно назвать метод термической закалки изделий, методы насыщения поверхности карбидами или нитридами.
Традиционное упрочнение методом закалки реализуется нагреванием детали с последующим охлаждением. Нагрев может осуществляться в печах, в электрической дуге, сверхвысокочастотными токами или лазерным излучением. Остывание, деталей производится в воздухе, воде, масле, жидком азоте, в солях нитридных соединений. Нагрев и остывание может производиться в барокамерах с азотом.

Лазер обеспечивает высокую скорость нагрева (106 град/с), что позволяет видоизменять микроструктуру поверхности металлов и керамики. При лазерном упрочнении происходит локальная закалка тонкого приповерхностного слоя только в местах деталей, подвергающихся износу, и обеспечивается более высокая твердость поверхности. Это объясняется высокой скоростью охлаждения и, следовательно, уменьшением размеров кристаллов металла и увеличением плотности дислокаций.

Лазерная обработка поверхности повышает ее стойкость к коррозии, поскольку при быстром охлаждении тонкого расплавленного слоя на кристаллических материалах образуются аморфные и нитридные слои, остеклованные поверхностные слои, тонкие дендритные структуры и т.д. При упрочнении поверхность материала быстро нагревается и охлаждается, не расплавляясь (глазуруется).
Недостатки традиционного упрочнения состоят в том, что каждый металл требует своей функции подъема и снижения температуры. Для ряда металлов и сплавов, особенно цветных, подобные методики не годятся (например, для малоуглеродистых сталей типа ст3). Процесс термической обработки является длительным (8 - 24 часа). После термической обработки может возникнуть коробление и микротрески изделий.

Перспективные методы упрочнения.

В последнее время появились патенты на упрочнение материалов путем выстрела твердого порошка (Cr, Co, TiN) в изделие. Выстрел производится в труднодоступные элементы детали: углубления, пазы и т.п. Глубина проникновения порошка в изделие составляет 5-7 мкм.
Для упрочнения алюминия в ряде случаев применяется упрочнение микроразрядами при большом напряжении и малом токе. При этом поверхность алюминия модифицируется в Al2O3 - корунд.
Дальнейшее развитие в упрочняющих технологиях получают плазменные технологии с использованием плазмотронов и порошковых материалов. Особенность последнего метода состоит в необходимости окончательной обработки наплавленного покрытия абразивными материалами для подгонки размеров.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-04-26 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: