Повышение износостойкости поверхностей металлов

  1. Киселев В.В.

    Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России

NovaInfo 64, с.29-32, скачать PDFОпубликовано 20 апреля 2017Раздел: Технические наукиПросмотров за месяц: 24CC BY-NC

В статье рассмотрены перспективные способы упрочнения наиболее ответственных деталей, а также перспективы применения различных покрытий с целью увеличения износостойкости и долговечности деталей.

ИЗНОС, УПРОЧНЕНИЕ, ПОКРЫТИЕ

Как известно, достаточно действенным способом повышения поверхностной прочности является поверхностное пластическое деформирование, которое влияет на структуру и состояние слоев детали, находящихся на поверхности.

Поскольку этот метод в настоящее время хорошо известен и находит широкое применение, то выявлены некоторые недостатки такого способа упрочнения деталей. Поэтому востребованным является разработка новых перспективных технологий упрочнения деталей.

К таковым можно несомненно отнести такие технологии, как лазерная обработка, электронно-лучевая обработка, вакуумная обработка, пучковая обработка и ряд других.

Кроме этого, также следует упомянуть о термогазовых методах покрытия поверхностей наиболее ответственных деталей различными порошковыми материалами.

К следующей группе способов упрочнения поверхностей деталей может отнести обработку поверхности магнитными импульсами. Генерируемой в данном случае магнитное поле может несомненно влиять на механические характеристики поверхностных слоев твердых тел.

В современном машиностроении этот способ находит применение при упрочнении различного режущего инструмента, а также при упрочнении ряда деталей машин, работающих в условиях знакопеременных нагрузок.

В пользу данного метода можем отнести тот факт, что стоимость технологического оборудования необходимого для проведения магнитной обработки поверхностей деталей незначительна и не приводит к удорожанию конечного продукта. Энергозатраты также не значительны, поэтому данный метод является перспективным в машиностроении.

Острой в современном машиностроении является качество поставляемых на рынок металлов и сплавов. Исследования показывают, что их качество зачастую оставляет желать лучшего.

При конструировании каких-либо современных установок, сооружений или машин, к которым предъявляются повышенные требования надежности, долговечности и безотказности работы, требуется и соответствующее сырье в виде качественных сталей, что не всегда соответствует действительности.

Именно из-за этого повышение качественных показателей существующих материалов путем применения современных обрабатывающих технологий являентся актуальной задачей.

Исследования Российских и зарубежных ученых в области материаловедения дают возможность утверждать, что при применении упрочняющих обработок поверхностей деталей в их структуре образуется структура в виде мелких оболочек. Эта сРоссийских

труктура поверхностных слоев деталей имеет достаточно высокую плотность, а также мелкодисперсные карбидные выделения. Эти явления провоцируют образование наклепа, что естественно вызывает изменение физико-механических свойств, таких как поверхностная прочность, твердость и ряд других.

Проектируемые с использованием различных технологий поверхностного упрочнения материалов элементы строительных конструкций или детали машин, естественно испытывают различные виды деформаций: растяжение, кручение, изгиб, сдвиг и т.д.

, поэтому показатели качества деталей играют существенную роль на надежность, износостойкость, долговечность и другие.

Попытаемся разобраться, каким же образом влияют разнообразные покрытия на износостойкость и надежность изделий? В качестве таковых покрытий большой распространение сегодня получил такой металл, как хром. Хромированные покрытия используются достаточно широко.

Основным преимуществом такого покрытия является защита от воздействия окружающей агрессивной среды, а также защита от коррозии. Такой способ нанесения покрытия в обиходе называют хромирование.

Хромирование нашло свое применение в различных отраслях народного хозяйства, в промышленности, например в автомобилестроении, самолетостроении, и других отраслях.

Хромирование широко применяется для повышения эксплуатационных характеристик самых разнообразных изделий из стали, например в производстве широко спектра деталей пожарной техники, наиболее ответственных деталей двигателей внутреннего сгорания, при изготовлении некоторых узлов различных станков и обрабатывающих комплексов. Также следую упомянуть и о ряде бытовых изделий, которые находят широкое применение в обиходе каждого рядового гражданина. Главный секрет хрома, позволяющий найти ему столь широкое применение, заключается в высокой прочности сцепления с различными металлическими поверхностями, а также высокая коррозионная стойкость. Причем при нанесении хрома на стальные поверхности совершенно не обязательно применять значительную толщину его нанесения. Толщина может варьироваться от нескольких микрон до миллиметров, все зависит от требуемого срока службы.

Для получения синергетического эффекта применения традиционного хромирования на получение повышенных эксплуатационных характеристик применяют различные искусственные алмазные порошки, при помощи которых осуществляют финишную обработку хромированных поверхностей деталей. Применение такого вида поверхностной обработки позволяет значительно повысить чистоту поверхностей, а также некоторые антифрикционные свойства. Применение такой обработки позволяет существенно расширить спектр и область применения обработанных деталей.

Применение в качестве упрочняющей обработки порошков искусственных алмазом низкой дисперсности также может выполняться для упрочнения и повышения режущей способности разнообразных лезвийных и не только инструментов.

Применение в промышленных масштабах такого вида обработки с использованием стандартного серийного оборудования не должно привести к существенному удорожанию конечного продукта, а вот то качество, которое реализуется в итоге перекроет все дополнительные материальные затраты на применение такого вида обработки.

Также следует сказать, что применение алмазного выглаживания позволит сократить количество наносимого хрома на поверхности, что будет также способствовать снижению материальных затрат на изготовление конечного продукта.

  • NovaInfo 67, с.51-55, 2 июня 2017, Технические науки, CC BY-NC
  • NovaInfo 64, с.32-37, 22 апреля 2017, Технические науки, CC BY-NC
    1. Полетаев В.А.
    2. Киселев В.В.

    NovaInfo 64, с.23-29, 19 апреля 2017, Технические науки, CC BY-NC

  • NovaInfo 61, с.70-75, 15 марта 2017, Технические науки, CC BY-NC
  • NovaInfo 61, с.85-92, 6 марта 2017, Технические науки, CC BY-NC
  1. Полетаев В.А., Арефьев И.М., Казаков Ю.Б., Пахолкова Т.А. Исследование зависимости момента трения магнитожидкостного устройства от величины рабочего зазора.// Вестник ИГЭУ, Вып. 4 , Иваново, – 2013. – С.36–41.
  2. Топоров А.В., Полетаев В.А., Покровский А.А., Киселев В.В., Пучков П.В., Зарубин В.П. Новые конструкции комбинированных магнитожидкостных уплотнений. / 17-я Международная Плесская научная конференция по нанодисперсным магнитным жидкостям. – Сборник научных трудов. – 2016. – С. 421-429.
  3. Киселев В.В. Обзор видов износа механизмов пожарной техники. / NovaInfo.Ru. – 2016. – Т. 1. – № 52. – С. 17-22.
  4. Полетаев В.А., Киселев В.В., Топоров А.В. Упрочнение валов пожарных насосов нанесением металлизированных покрытий. / Пожарная безопасность: проблемы и перспективы. – 2014. – Т. 1. – № 1 (5). – С. 400-405.
  5. Мельников В.Г., Гунина В.В., Киселев В.В. Повышение долговечности узлов трения строительной техники. / Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. – 2003. – № 7. – С. 28.

Киселев, В.В. Повышение износостойкости поверхностей деталей различными методами / В.В. Киселев. — Текст : электронный // NovaInfo, 2017. — № 64. — С. 29-32. — URL: https://novainfo.ru/article/12745 (дата обращения: 29.06.2022).

© 2022 NovaInfo («НоваИнфо») ISSN 2308-3689

Методы повышения износостойкости деталей

Мамасолиева, М. И. Методы повышения износостойкости деталей / М. И. Мамасолиева. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2017. — № 3 (137). — С. 121-122. — URL: https://moluch.ru/archive/137/38328/ (дата обращения: 29.06.2022).



В годы независимости Республики Узбекистан, благодаря экономическим реформам проводимых по инициативе первого Президента РУз. И. Каримова, достигнута зерновая, топливно-энергетическая, автомобильная независимость страны.

По программе локализации [1] осваиваются новейшие технологии и производства различных сложных частей машин, механизмов и оборудования, ранее импортируемые из-за рубежа.

В этих условиях разработка методов дальнейшего повышения их ресурса является особенно актуальным и решение этих задач позволяет прочно занять достойное место на мировом рынке.

Прогнозирование надёжности и долговечности работы механических систем и создание методов расчёта на износ различных сопряжений возможны только на основе оценка изменения параметров узла трения в результате изнашивания рабочих поверхностей в конкретных условиях эксплуатации машины.

Многочисленные исследования показывают, что до 70–80 % отказов машин происходит из-за износа узлов трения. В нашей стране на ремонт машин и оборудования, ежегодно расходуются много денег, выпускаются огромное количество запасных частей, на ремонт работает большой парк станочного оборудования, в сферу ремонта и обслуживания машин втягивается всё больше людей.

  • Эксплуатации техники в климатических условиях республик Средней Азии, характеризуемых обилием света и тепла, сильными ветрами и пыльными бурями, низкой влажностью воздуха с высокой плюсовой температурой, приводит к резкому – 1,5–2 раза по сравнению с зоной умеренного климата – снижению работоспособности машин и механизмов.
  • В зоне жаркого климата машины работают при высоких температурах, интенсивной солнечной радиации, пыльных буранах, низкой относительной влажности воздуха и большой его запыленности. В запыленном воздухе размер частиц пыли колеблется в широких пределах – от
  • Высокая износостойкость быстро изнашивающихся деталей — залог обеспечения надежности и долговечности машин.

Один из (способов повышения износостойкости деталей — подбор материалов, из которых они изготавливаются.

Однако, применяя данный метод, можно лишь снизить скорость изнашивания, но не управлять самим процессом и, что особенно важно, теми изменениями состояния и работоспособности деталей, которые он вызывает.

Кроме того, метод не всегда экономически оправдан из-за дефицитности материалов, сложности перестройки технологического процесса, а также из-за, необходимости проводить многочисленные дорогостоящие эксперименты.

Увеличение долговечности трущихся деталей машин немыслимо без применения методов расчёта на износ, в которых учитываются физико-механические характеристики материалов трущихся тел, режимы работы узла трения (нагрузка, скорость), внешние условия трения (окружающая среда, температура, смазка) а также конструктивные особенности. [2]. С помощью этих методов можно: выбирать оптимальные конструктивные параметры деталей, обеспечивающие минимальную скорость изнашивания; устанавливать предельный износ деталей; подбирать типоразмеры унифицированных элементов, износостойкие материалы и методы упрочнения; обеспечивать равностойкость узла или детали с несколькими изнашивающимися поверхностями; обосновывать физико-механические свойства материала; давать сравнительную оценку сроков службы деталей (узлов) нескольких вариантов конструкций машин; прогнозировать сроки службы деталей по результатам кратковременных стендовых или эксплуатационных испытаний [3].

Ценность метода еще и в том, что, основываясь на расчетных данных, уже при конструировании можно гарантировать высокую износостойкость деталей. Однако данный метод не учитывает влияния на износ конструктивных факторов и изменения скорости изнашивания с увеличением износа, т. е. динамику изнашивания.

Закон изнашивания материалов должен выражать в аналитической форме зависимость износа (или скорости износа) от (многочисленных факторов (все эти закономерности необходимо описывать во времени).

Желательно, получать более общие закономерности, но и зависимости, охватывающие лишь некоторый диапазон условий изнашивания и выраженные в аналитической форме, позволяют решать многие вопросы расчета и прогнозирования изделий [2].

Долговечность работы узлов зависит от конструктивного решения, технологии изготовления их деталей, а также от соблюдения условий и правил технической эксплуатации машин.

Существуют три основных способа повышения износостойкости деталей машин — конструктивный, технологический и эксплуатационный.

Первый из них предполагает использование различных систем масляных и воздушных фильтров, обеспечивающих очистку воздуха и масла, которые поступают к поверхностям сопрягаемых деталей узлов и устройств, задерживающих абразивные частицы.

Второй способ включает применение специальных материалов, упрочняющую обработку поверхностей трения, наплавку на поверхности твердых сплавов, выбор правильного сочетания твердостей материалов деталей пары трения.

Применение третьего способа позволяет устранить попадание абразивных частиц в топливо-смазочные материалы во время их хранения, транспортировки и заливки в баки машин, а также эксплуатировать машины согласно техническим требованиям, предписываемым заводом-изготовителем.

Литература:

  1. Постановление КМ РУз от 27.07.2009 г. № 214 «О дополнительных мерах по расширению локализации производства машиностроительного оборудования и оснастки, машин и агрегатов для малых предприятий, мини-технологий по переработке сельскохозяйственного и минерального сырья на 2009–2012 годы».
  2. Икрамов У. Механизм и природа абразивного изнашивания. Ташкент: Фан. – 1979.
  3. Икрамов У., Левитин М. А. Основы трибоники. Ташкент: Ўкитувчи. – 1984.

Методы повышения качества поверхностного слоя деталей

Для улучшения качества поверхности используют различные способы упрочнения. Эти способы позволяют улучшить качество деталей. К подобным методам относят отделочную обработку. Главная цель методов – воспроизвести необходимые требования к деталям и повысить срок их службы.

Поверхность можно охарактеризовать физическими, механическими свойствами и микрогеометрией. 

Неоспоримый факт, что качество свойств поверхностей различных деталей (например, валов) непосредственно влияет на рабочие характеристики машин.

С помощью определенного вида обработки поверхности деталей машин подгоняют под заданные физико-механические характеристики. Детали становятся более прочными, устойчивыми, твердыми. Увеличивается их срок службы и качество эксплуатации.

Требования к качеству машин должны соблюдаться в полной мере. Эту задачу помогают решить некоторые методы. Рассмотрим более подробно их классификацию:

  • — тепловая обработка поверхности (например, обычная закалка или ТВЧ –токами высокой частоты);
  • — химические и тепловые способы (цементация, азотирование, планирование);
  • — диффузионная металлизация (диффузионное алитирование, хромирование, силицирование и др.); 
  • — использование твердых сплавов и металлов (покрытие литыми и порошкообразными сплавами);
  • — нанесение металла; 
  • — искажение формы.
  • Закаливание — 

По поверхности деталей проходятся электрическим током. Также данный метод осуществляют с использованием газового пламени. Тогда внутренняя часть детали после снижения температуры получается незакаленная.

Метод закаливания делает поверхность более твердой и устойчивой к внешним воздействиям среды. А центральная часть остается прочной и вязкой.

Использование лазерного луча также целесообразно при закаливании поверхностей.

Цементация — 

Главная цель метода – наполнить поверхность углеродом. Используется данный метод с 19 века. По технологии напоминает азотирование. Сталь помещают в любой вид карбюризатора (твердый, газообразный, жидкий). После чего нагревают. Затем происходит снижение температуры.

По окончанию цементации рекомендуется произвести закаливание, которое оставит пластичной центральную часть. Цементация увеличивает стойкость изделий к различного рода нагрузкам, прочность и твердость. Температура при цементации должна быть не меньше 800 градусов.

Некоторые способы цементации используют в домашних условиях.

Азотирование — 

Метод наполняет поверхность изделий азотом. Для этого используют газообразный аммиак. Детали нагревают при температуре от 450 градусов. После чего изделие остывает. Азотирование увеличивает прочность и срок службы, сводит до минимума появление ржавчины.

Цианирование — 

В этом методе совмещается углерод и азот. Наполнение поверхности увеличивает прочность, срок службы и твердость. Температурный режим данного метода от 530 градусов. Используется для разных металлов. Результат зависит от вида материала, температуры и концентрации газов.

Диффузная металлизация — 

С помощью этого метода происходит насыщение поверхности разными видами металлов. Для начала поверхность изделия очень сильно нагревают. В этот момент изделие контактирует с другим металлом. Изделие с внешних сторон наполняется алюминием, хромом, кремнием. Происходит алитирование, хромирование изделия, силицирование изделия.

Используются различные металлы. Поверхность детали выдерживают при повышенной температуре необходимое время, после чего температуру снижают. Температурный режим при диффузной металлизации должна быть не меньше 900 градусов. В итоге повышается стойкость к образованию ржавчины, слои укрепляются, температурные границы увеличиваются.

Покрытие поверхностей — 

Для этого метода используют различные прочные сплавы и металлы. Можно применить напыление. Метод покрытия увеличивает срок службы изделия. Присадочным материалом обычно является порошок. Он применяется для повышения свойств и улучшения характеристик. В таком случае используется плазменное напыление, которое осуществляется с помощью лазера.

Поверхностно-пластическое деформирование (ППД) — 

Считается самым легким и продуктивным. Он увеличивает работоспособность и безопасность машин. С использованием данного метод увеличивается прочность и срок службы изделий. Деталь становится максимально твердой. А все существующие неровности на минимизируются. ППД уменьшает шероховатость Rа. В радиусе увеличиваются закругленные вершины. Длина опоры профиля также возрастает.

Упрочнение позволяет задать определенные свойства и требования к изделию и его поверхности.

Такой способ деформирования подразделяют на: обработку дробью, гидровиброударную обработку; электромагнитное, ультразвуковое упрочнение и др. Он позволяет создавать различную структуру материала и придавать особые свойства. Деформированию могут подвергаться изделия с различными формами и объемами. 

Метод отделочной обработки — 

Это доводка, притирка, супершлифование, полировка. При применении данного метода возможны небольшие отклонения в объемах, размере и форме изделия. Но эти отклонения никак не сказываются на качестве изделия и на успешности эксплуатации. Особое внимание уделяется шероховатости изделия. 

Абразивная доводка — 

Конечный способ улучшения качества деталей. Активно используется в промышленности. Для ее осуществления применяются специальные пасты, станки, ручные притиры. Возможны небольшие изменения в размере, форме поверхности деталей Rа = 0,16…

0,01 мкм. Данный способ соединяет в себе механические, химические и физико-химические процессы. Данный способ используется довольно часто.

В некоторых случаях абразивная доводка — единственно-возможный метод улучшения качества поверхности изделия. 

Суперфиниш — 

С помощью шлифовальных и цилиндрических брусков производится шлифовка изделия. Использование данного метода позволяет снизить шероховатость до Rа = 0,1…0,012 мкм., Опорная площадь поверхности используется практически полностью (90%).

При этом изменения объемов и форм поверхностей изделия не происходит. Для шлифовки используют мелкозернистые бруски. Их смазывают керосином вперемешку с турбинным маслом. Скорость обработки примерно до 2,5 м/с). Воздействие на деталь сводится к минимуму.

Для суперфиниша применяется простое оборудование и универсальные станки. У этого метода очень высокая производительность и отличное качество поверхности изделий. Эксплуатационные свойства изделия увеличиваются с применением данного метода.

Единственное, не всегда получается устранить погрешности предыдущих обработок. 

Полировка — 

Используется для того, чтобы уменьшить неровности поверхности и при этом не изменить габариты и внешний вид детали. С помощью полировки появляется возможность убрать минимальный и тонкий слой с изделия. Данный метод также является заключительным этапом в обработке.

Задача полировки достичь шероховатость равную– Ra = 0,1…0,012 мкм. Для этого метода используются шлифовочные инструменты – ткань, войлок и т.д. На инструменты наносят специальные пасты. Ручная полировка делает изделие ровным и идеальным.

Во время шлифовки изделий в барабанах и виброконтейнерах применяют абразивные шкурки, а также свободные абразивы. При полировке часто применяю электрокорунд и карбиды кремния.

Также бор, окись хрома, железа, алюминия, пасты ГОИ, алмазные и эльборовые шкурки — все это полирует поверхность изделий.

ПОИСК

    При восстановлении деталей целесообразно нанесение пластмассы иа поверхность детали для восстановления ее размеров, повышения износостойкости, герметизации. При этом одновременно снижается шум от пары трения, повышается коррозионная стойкость.

Тонкий слой пластмассы практически не снижает прочностных показателей металла и придает детали податливость, т. е. [c.

173]     Палец изготовляют из сталей 45 и 40Х с последующей обработкой токами высокой частоты для получения поверхностной твердости НR 50— 58 или из сталей 20, 15Х и 15ХМА с двухсторонней цементацией на глубину слоя в пределах 0,5—1,5 мм (для готового изделия) и закалкой на твердость HR 56—62.

С целью повышения износостойкости класс чистоты внешней поверхности пальца — не ниже V9. Полировка поверхности отверстия пальца для удаления рисок от шлифования увеличивает его усталостную прочность в два раза. Посадка пальца в поршне — скользящая по 2-му классу.

Самые лучшие результаты дает селективная сборка с соблюдением зазора в пределах 3—10 мкм, что потребовало бы при обычной сборке обработки по 1-му классу точности. [c.395]

    П Н А 36-42 Повышение износостойкости деталей, работающих на трение с давлением до 25 кгс см в условиях смазки [c.927]

    Повышение износостойкости системы осуществляют увеличением износостойкости сменных элементов технологической системы, использованием высококачественного материала в первую очередь для режущего инструмента, а также накладных направляющих и предварительным притуплением режущего инструмента, повышением виброустойчивости системы и качества изготовления режущего инструмента. [c.122]

    Эта проблема особенно важна в связи с возрастающим поступлением дизелей в народное хозяйство страны. Увеличение надежности и межремонтных сро.кав работы дизелей в большой степени связано с улучшением условий работы и повышением износостойкости отдельных узлов и агрегатов дизеля. Это достигается, в частности, за счет хорошего качества топливных фильтров дизелей. [c.3]

    Замена цементуемых сталей высокоуглеродистыми сталями помимо повышения износостойкости зубьев шарошек должно обеспечить повышение их прочности. [c.102]

    П 9-12 Повышение износостойкости при одновременной защите от коррозии  [c.925]

    Для повышения износостойкости цилиндров двигателей внутреннего сгорания, поршневых колец и других деталей, работающих в неблагоприятных условиях смазки, толстые (до 200— 300 мкм) осадки хрома, полученные при указанных выше условиях, подвергают анодному травлению в том же электролите при 52—58 °С и = 35—45 А/дм в течение б—10 мин. При этом хром растворяется преимущественно по трещинам, которые расширяются и углубляются. В результате поверхность хрома оказывается изрезанной сеткой каналов, ограничивающих площадки гладкого хрома. [c.420]

    П Н А 24-30 Повышение износостойкости мерительного инструмента [c.927]

    Титан и его сплавы хорошо обрабатываются давлением всеми известными способами ковкой, прокаткой, штамповкой и др. Титан обладает высокой температурой плавления 1670°С, что определяет возможность разработки жаропрочных сплавов на его основе.

Малый коэффициент линейного расширения обеспечивает надежность использования титана в условиях периодического изменения теплового состояния. Однако он неудовлетворительно работает при трении из-за его склонности к задиранию и заеданию.

Значительного повышения износостойкости титана и его сплавов удалось достигнуть комплексным насыщением хромом и кремнием парофазным методом [11]. При этом повысилась износостойкость титана более чем в 3—5 раза, а коэффициент трения [c.66]

    Детали и узлы оборудования подвержены механическому, химическому (коррозионному), тепловому и кавитационно-эрозионному износу. Основные способы повышения износостойкости при механическом износе следующие увеличение твердости трущихся поверхностей, подбор материала трущихся пар, уменьшение давления на поверхностях трения, повышение чистоты поверхностей и правильная смазка. [c.51]

    Твердость металлизированного слоя выше твердости исходного металла, что объясняется воздушной закалкой частиц при распылении, а также наличием окислов. Объем пустот в наплавленном слое обычно составляет до 10% общего объема слоя, что способствует удерживанию смазки и повышению износостойкости в условиях жидкостного трения. [c.284]

    Исходный продукт подается винтовым насосом-дозатором 3 на диск центробежного распылителя 4, диспергируется в объем сушильной камеры и высушивается смесью топочных газов с воздухом, поступающим из печи 1.

Конструкция дисков центробежного распылителя различна в зависимости от свойств продукта и условий сушки.

Для сушки абразивных материалов с целью повышения износостойкости рабочие элементы дисков выполняются с защитными покрытиями из специальных материалов. [c.351]

    В [ —31 было показано, что введение высокоактивной печной сажи в бутадиенстирольный латекс улучшает распределение сажи в каучуке, что приводит к повышению износостойкости шин. [c.181]

    Защитные детали из резины (кожухи, гармошки, колпачки, концевые муфты, пыльники) выполняют роль защитной оболочки от агрессивного воздействия среды. Для повышения износостойкости деталей машин, работающих в абразивных, гидроабразивных, химически активных средах, их покрывают (гуммируют) специальными резинами. [c.8]

    Отличается высокой устойчивостью к износу и коррозии, наплавляется на детали машин, станков и режущий инструмент для повышения износостойкости при их эксплуатации. [c.238]

    Физико-химические процессы, происходящие вблизи поверхности при химико-термической обработке, заключаются в образовании диффундирующего вещества в атомарном состоянии вследствие химических реакций в насыщенной среде или на границе раздела среды с поверхностью металла (при насыщении из газовой или жидкой фазы), сублимации диффундирующего элемента (насыщение из паровой фазы), последующей сорбции атомов элемента поверхностью металла и их диффузии в поверхностные слои металла. Концентрация диффундирующего вещества на поверхности металла возрастает с повышением температуры (по экспоненциальному закону) и с увеличением продолжительности процесса (по параболическому закону). Диффузионный слой, образующийся при химикотермической обработке деталей, изменяя i тpyктypнo-энepгeтичe кoe состояние поверхности, оказывает положительное влияние не только на физико-химические свойства поверхности, но и на объемные свойства деталей. Химико-термическая обработка позволяет придать изделиям повышенную износостойкость, жаростойкость, коррозионную стойкость, усталостную прочность и т. д. [c.42]

    Гетерогенные химические реакции очень широко применяются в машино- и приборостроении оксидирование, травление, производство печатных схем. Такими же процессами являются азотирование и науглероживание металлических поверхностей для их упрочнения и повышения износостойкости. [c.129]

    Обработкой металлической иоверхности химическим или электрохимическим путем можно получить защитные иленки, обладающие сравнительно высокой коррозионной стойкостью в атмосферных условиях, в воде и в некоторых других слабоагрес-сивиых средах.

К числу таких покрытий относятся оксидирование, фосфатирование, анодирование, химическое никелирование и др.

В химическом маш1гностроенин эти виды защиты металлов применяются очень редко, главным образом для защиты от атмосферной коррозии, повышения износостойкости деталей, улучшения внешиего вида и т. и. [c.328]

    Теллур и его соединения применяют в производстве каучука, некоторых фунгицидов. Теллур добавляют к свинцу для повышения его устойчивости к коррозии, прибавляют к оловянным баббитам для повышения износостойкости. [c.374]

    Для повышения износостойкости покрытий на основе эпоксидных смол в них вводят различные наполнители- Введение железного порошка в эпоксидную композицию состава, мас-ч 100 — смолы ЭД-5 или ЭД-6 10—15 дибутилфталата (ДБФ) 10-15 отвердителя полиэтиленполиамин позволило в 3-5 раз повысить износостойкость поверхности по сравнению с покрытием без наполнителя. Покрытие используют для зашиты от коррозии и износа внутренней поверхности насосных труб, применяемых при насосном способе добычи нефти. [c.135]

    Хромирование и никелирование применяются также для повышения износостойкости поверхностей, например стереотипов в типографском деле. Нанесение на стереотип слоя никеля, хрома или железа может повысить его срок службы в 10 раз и более. В этих случаях толщина наносимой пленки должна быть больше (30— 50 мкм и более). [c.345]

    Резина из дивинил-стирольного карбоксилатного каучука СКС-30-] обладает очень хорошим сопротивлением тепловому старению и высоким сопротивлением разрастанию трещин при многократном изгибе. Вулканизаты СКС-30-1 отличаются повышенной износостойкостью . [c.109]

    Основными задачами в области повышения качества отечественных шин является повышение износостойкости протектора, прочности каркаса и прочности связи между элементами шины. Качество шин зависит от применяемых материалов, тщательности выполнения производственных операций при изготовлении шин, а также от их конструкции. [c.409]

    Необходимо отметить, что как прп стендовых, так и ири промысловых испытаниях наблюдалось повышение износостойкости опытных долот по сравнению с серийными. [c.105]

    Защитные гильзы (втулки). Они служат для предохранения ва-лi от разрушения в местах установки сальниковых уплотнений и относятся к числу наиболее быстро изнашивающихся деталей цент-рс бежных насосов.

Материалами для изготовления защитных гильз служат прокат углеродистых сталей (сталь 30, 40, 50), чугунное ЛР Тье, прокат легированных сталей (40Х, 1X13, 2X13, 3X13, Х5М). Для повышения износостойкости втулок производят наплавку их рабочих поверхностей сормайтом или стеллитом. Кроме того, втулки хромируют.

Если поверхность стальных втулок не наплавляют твердым сплавом, то их подвергают термообработке. [c.150]

    П Н 18—21 Повышение износостойкости деталей, работающих на тренне с давлением до 5 кгс1см в условиях смазки [c.927]

    П Н А 60-200 Повышение износостойкости, увеличение прочности ииструмен-тов, восстановление изношенных деталей, хромирование пресс-форм, формовочные штампы и т. д. [c.927]

    Гальваническое осаждение зачастую более экономично, чем другие способы нанесения металлических покрытий. Этот способ позволяет получать относительно равномерный слой с заданным химическим составом, высокими механическими и коррозионнозащитными свойствами при небольших толщинах покрытия.

Все гальванические покрытия по их назначению можно разделить на следующие основные группы покрытия для повышения износостойкости, для улучшения прирабатываемости и повышения противозадирных свойств, уменьшения склонности к схватыванию, для повышения стойкости против коррозии, для защиты отдельных поверхностей деталей при их химико-термической обработке. [c.81]

    Высокая зольность пылеугольного топлива приводит к значительным отложениям в камере сгорания и повышенному износу деталей двигателя (клапанов, цилиндров, поршневых колец и т. п.). Например, при расходе- 50 кг/ч пылеугольного топлива зольностью 6% на рабочей поверхности образуется около 3 кг отложений.

Износ цилиндров при этом достигал 0,05 мм и более, т. е. на порядок выше в сравнении с износом при работе на тяжелых нефтяных топливах [180]. Для снижения отложений золы предложен ряд способов, из которых наиболее эффективным оказалась продувка. Например, еще Р.

Павликовским использовалась тройная продувка сжатым воздухом для очистки цилиндра от золы. Одновременно рекомендуются специальные конструкционные материалы для повышения износостойкости деталей двигателя, в частности хромоникелевый чугун и чугун с присадкой молибдена.

Проведенные опыты показали, что при использовании специальных конструктивных материалов износ снижается до уровня обычных двигателей. [c.192]

    Для повышения противоизносных и смазочных свойств глинистых растворов эффективно использование таких отходов промышленности, как нефтяные шламы и отбеливающие земли после контактной очистки масел (контактные гли1Ш1). Нефтяные шламы при концентрации их в глинистом растворе 6% способствуют повышению износостойкости долотных сталей в 1,5—2 раза и уменьшению коэффициента трения пары сталь—сталь в 1,5-3 раза. [c.47]

    В тех случаях, когда можно рассчитать размеры Ац по каждой поверхности, эталон выполняют с размерами, уменьшенными на размер и при настройке между инструментом и поверхностью эталона вставляют щуп размером /1д,.

Это позволяет один эталон в сочетании с разными щупами использовать при настройке разных систем СПИД.

В условиях массового производства, когда один и тот же эталон многократно применяют для настройки системы СПИД, целесообразно Д1гя повышения износостойкости его подвергнуть закалке. [c.130]

    Углекон состоит из углеродного волокнистого наполнителя, заполненного комбинированной углеродной матрицей. Он химически стоек в расплавах солей, кислот, щелочей, в разнообразных маслах, утлеводородньге продуктах и др.

Для повышения износостойкости, твердости, прочности, коррозионной стойкости и снижения пористости материал подвергается силицированию. Термоокислительная стойкость при этом сохраняется до 1000 С. [c.

152]

    Новый графит марок АПГ, АПГС и АПГ-Б83 при некоторых условиях применения обладает повышенной износостойкостью по [c.266]

    Хафизов А. Р., Шутов И. В., П1айдаков В. В., Кравцов В. В. Разработка составов резин с повышенной износостойкостью / Тез. докл. конф. «Проблемы Нефтегазового комплекса Западной Сибири и пути повышения его эффективности». Когалым Изд-во КогалымНИПИнефть, 2002. [c.193]

    Шайдаков В.В., Баширов А.И., Голованов А.И. Повышение износостойкости резинометаллических опор турбобуров // Механика горных пород при бурении Тез докл. междунар. конф.- Грозный, 1991,- [c.193]

    Общие закономерности их действия, проверенные не только в лабораторных условиях, но и в обширных производственных испытаниях, были установлены в тридцатых годах работами П. А. Ребип-дера, Л. А. Шрейнера, К. Ф. Жигача с их сотрудниками.

Было показано, что кроме повышения скорости бурения (разрушения породы), адсорбционный эффект всегда выражается и в повышении износостойкости режущего инструмента.

Хотя и на инструменте должен обнаруживаться односторонний эффект некоторого понижения прочности при адсорбции, однако этот вредный эффект может быть значительно снижен подбором понизителя твердости, который избирательно адсорбировался бы поверхностями разрушаемой породы, а не поверхностью металла (стали, твердого сплава) режущего инструмента. [c.231]

    Сплавы второй группы (содержание Со может изменяться от 5 до 15%) менее прочны, чем первой, так как отличаются повышенной хрупкостью. Свойства их определяются содержанием кобальта и карбида титана.

Увеличение содержания карбида титана приводит к падению прочности и повышению износостойкости. Эти сплавы выпускаются главным образом для оснащения инструмента при чистовой обработке стали и чугуна на больших скоростях резания.

Они отличаются от сплавов первой группы более высокой жаропрочностью, что важно в условиях больших скоростей резания, когда процесс сопровождается сильным разогревом рабочей кромки резца.

Поэтому скорости резания, допускаемые титан-вольфрамовыми сплавами при обработке стальных изделий, в два— пять раз выше, чем скорости резания при вольфрамкобальтовых сплавах. [c.216]

    Глобин Н.К., Вирлич Э.Э. В сб.тезисов докладов «Проблемы повышения износостойкости и снихения металлоемкости промышленного оборудования методом гуммирования», I Всесоюзная конференция, Ставрополь, I98I, с.60. [c.37]

    Помимо и1арои1ек армирование твердыми силавами применяется для повышения износостойкости корпусов (корпусных) и лай (бескориусных) шарошечных буровых долот. [c.238]

Способы повышения прочности металлов и сплавов: легирование, наклеп, термическое упрочнение

Многие детали работают в условиях повышенного износа поверхности. Поэтому есть необходимость эту поверхность как-то защитить. Это достигается методами поверхностного упрочнения.

Упрочнить поверхность – значит повысить свойства поверхности: твердость, износостойкость, коррозионную стойкость. Если надо изменить свойства, то это значит, что должна измениться структура поверхностного слоя.

Для изменения структуры можно использовать деформацию, термическую обработку с нагревом различными способами, изменение химического состава поверхности, нанесение защитных слоев.

В основном методы упрочнения поверхностей можно разбить на две основные группы: 1) упрочнение изделия без изменения химического состава поверхности, но с изменением структуры.

Упрочнение достигается поверхностной закалкой, поверхностным пластическим деформированием и другими методами. 2) упрочнение изделия с изменением химического состава поверхностного слоя и его структуры. Упрочнение осуществляется различными методами химико-термической обработки и нанесением защитных слоев.

Способы упрочнения деталей, материалов

Подробности Категория: Металлоемкость конструкций

Способы упрочнения деталей, материалов.

Действенным средством снижения массы является повышение прочности материалов.

В отличие от способа увеличения напряжений путем снижения фактического запаса прочности, сопряженного с риском ослабления детали, надежность в данном случае не уменьшается (если сохраняется запас прочности).

Другое отличие заключается в том, что этот способ применим ко всем деталям без исключения, тогда как первый способ охватывает только расчетные детали.

Основные способы упрочнения материалов следующие:

  • горячая обработка давлением;
  • легирование;
  • упрочняющая термическая и химико-термическая обработка;
  • обработка методами холодной пластической деформации.

При горячей обработке давлением упрочнение происходит в результате превращения рыхлой структуры слитка в уплотненную структуру с ориентированным направлением кристаллитов. Пустоты между кристаллитами уковываются и завариваются, прослойки примесей по стыкам кристаллитов дробятся и под действием высокой температуры и давления растворяются в металле.

Наибольшее значение для прочности имеет процесс рекристаллизации, протекающий при остывании металла в определенном интервале температур (для сталей 450—700°С).

Из обломков кристаллитов, разрушенных в процессе пластической деформации, возникают новые мелкие зерна. При росте рекристаллизованных зерен примеси остаются в растворенном состоянии в кристаллитах.

Для ковкого металла характерна структура, состоящая из мелких округлых зерен, хорошо связанных друг с другом, что обусловливает его повышенную прочность и вязкость.

Кованым и особенно прокатанным металлам свойственна анизотропия механических свойств в направлениях вдоль и поперек волокон.

Особенно резко влияет направление волокон на вязкость (рис. 77).

Направление волокон в кованых и штампованных деталях должно быть согласовано с конфигурацией деталей и направлением действия рабочих нагрузок. Штампованные коленчатые валы (рис. 78, б) и другие фасонные детали (рис. 78, г) с волокнами, следующими контуру, значительно прочнее деталей, изготовленных из сортового проката с перерезкой волокон (рис. 78, а, в).

Горячее накатывание зубьев шестерен (с последующим холодным калиброванием) обеспечивает правильное направление волокон относительно действующих на зуб нагрузок (рис. 78, д, e). Повышенной прочностью обладает накатанная резьба (рис. 78, ж, з).

Главное назначение легирования — повышение прочности с дифференцированным улучшением частных характеристик: вязкости, пластичности, упругости, жаропрочности, хладостойкости, сопротивления износу, коррозионной стойкости и др.

Присадка некоторых элементов (Ni и особенно микроприсадка В) увеличивает прокаливаемость сталей, что позволяет получать повышенные механические свойства по всему сечению детали.

Для получения высоких механических качеств легирование должно быть дополнено термообработкой.

В табл. 8 приведены сравнительные (средние) характеристики легированных и углеродистых сталей.

Упрочняющая термическая обработка (закалка с высоким, средним и низким отпуском, изотермическая закалка) вызывает образование неравновесных структур с повышенной плотностью дислокаций и сильно деформированной атомно-кристаллической решеткой (сорбит, троостит, мартенсит, бейнит).

Регулируя режимы термообработки, можно получать стали с различным содержанием этих структур, размерами и формой зерен и соответственно с различными механическими свойствами.

Для конструкционных сталей чаще всего применяют улучшение (закалка с высоким отпуском на сорбит), обеспечивающее наиболее благоприятное сочетание прочности, вязкости и пластичности.

Закалка с индукционным нагревом поверхностного слоя ТВЧ помимо технологических преимуществ (экономичность, высокая производительность) дает значительный упрочняющий эффект, обязанный возникновению в закаленном поверхностном слое остаточных напряжений сжатия.

Химико-термическая обработка заключается в насыщении поверхностного слоя углеродом (цементация) или азотом (азотирование) с образованием (в последнем случае) нитридов железа и легирующих элементов.

При комплексных процессах (цианирование, нитроцементация) поверхность насыщается одновременно углеродом и азотом с образованием карбидов и карбонитридов. Эти виды химико-термической обработки придают поверхности высокую твердость и износостойкость.

Вместе с тем они увеличивают прочность (особенно в условиях циклической нагрузки) благодаря образованию в поверхностном слое напряжений сжатия.

  Что такое сверление металла? учебно-методический материал

Разновидностью химико-термической обработки является термодиффузионное поверхностное легирование (насыщение поверхностного слоя атомами легирующих элементов), которое применяют для повышения прочности и твердости, а также придания поверхности особых свойств (табл. 9).

Процесс Сущность процесса Технология процесса Назначение
Диффузионное хромирование Образование в поверхностном слое карбидов и α-твердых растворов Cr в железе Выдержка в среде летучих хлоридов хрома: CrСl2; CrСl3 (газовое хромирование) при 800—1200 °С (5—6 ч) Повышение твердости (HV 1200—1500) и термостойкости
Титанирование Образование в поверхностном слое α-твердых растворов Ti, карбидов титана TiC и интерметаллидов типа Fe2Ti Выдержка при 1100—1200°С в смеси порошков ферротитана (80%) и хлористого аммония (6—8 ч) Повышение твердости (HV 1600—2000), увеличение коррозие- и эрозиостойкости
Бериллизания Образование в поверхностном слое α-твердых растворов Be и бериллидов Выдержка при 900—1100°С в смеси 20% Be, 75% BeO и 5% MgCl2 (4—8 ч) Повышение твердости (HV 1100—1200), увеличение коррозиестойкости
Борирование Образование в поверхностном слое α-твердых растворов В и боридов Fe Выдержка при 900—1100° С в смеси порошков карбида бора В4С и буры Na2B4O7 (5—6 ч) Повышение твердости (HV 1500—1800) и термостойкости
Сульфидирование Образование в поверхностном слое сульфидов Fe Выдержка в расплаве сернокислых солей при 550—600°С (2—4 ч) Повышение износостойкости, придание противозадирных свойств, повышение стойкости против сваривания
Силидирование Образование в поверхностном слое α-твердых растворов Si и силицидов Fe Выдержка в атмосфере моносилана SiH4 с газами-разбавителями при 1000° С (6—10 ч) Повышение износостойкости, увеличение горячей коррозиестойкости
Семенирование Образование в поверхностном слое α-твердых растворов Se и селенидов Обработка 20%-ным раствором селенистой кислоты H2SeO3 с добавкой небольшого количества хромпика Повышение износостойкости, придание противозадирных свойств
Алитирование Отложение на поверхности кристаллической пленки Аl2О3. Образование в поверхностном слое α-твердых растворов Аl и алюминидов Выдержка в смеси порошков ферроалюминия и Аl2O3 при 900—1000°С (6—8 ч) Повышение горячей коррозиестойкости

Разработаны процессы комплексного диффузионного легирования: хромалитирование (насыщение Сr и Аl), сульфоцианирование (S, С и N2), бороцианирование (В, С и N2), бороалитирование (В и Аl), хромомарганцевирование (Cr и Мn) и др.

Упрочнение стали

.

  • В целях более эффективного использования несущей способности арматуры и получения в результате этого значительной экономии стали в некоторых случаях на предприятиях ее подвергают дополнительной термической или механической обработке. В основе всех механических способов упрочнения (волочения, скручивания и вытяжки) лежит процесс механического изменения структуры стали, называемый наклепом
  • илинагортовкой , при котором происходит уменьшение пластичности и вязкости стали и повышение предела ее текучести и прочности. Процесс
  • волочения

состоит в протягивании проволоки или прутка через конусообразное отверстие фильера, изготавливаемого из твердых сплавов, выходная часть которого имеет меньший диаметр, чем входная. В результате одновременного растяжения и обжатия металл теряет значительную часть пластических свойств и делается более жестким. Предел текучести стали повышается в 1,5 раза. С целью уменьшения усилия, требующегося для протягивания стали через фильер, относительное обжатие площади сечения за один проход принимают в пределах 10—20%.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector