2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Твердость и износоустойчивость

Что такое твердость и износостойкость!


Твердость паркета – это способность препятствовать механическим повреждениям. Чем выше твердость древесины, тем меньше она подвержена износу. За единицу твердости принята твердость дуба. Что касается остальных пород деревьев, то твердость клена (1,2) несколько выше, чем твердость дуба, а твердость ели(0,3) – заметно ниже. Одна из самых популярных пород деревьев – ясень. Твердость паркета из ясеня выше, чем твердость дуба, при этом ясень обладает повышенной эластичностью, что препятствует деформации. Ясень(твердость 3,3-4,1 по шкале Бринелля) применяется в помещениях, где напольное покрытие испытывает наибольшую нагрузку.

Твердость паркета измеряется методом Бринелля. Этот метод заключается в нажатии диаметром 10 ммшарикоподшипника на поверхность древесины. Через 30 секунд измеряют глубину отпечатка.Приведенная ниже таблица показывает твердость наиболее часто используемых видов напольныхпокрытий,перечислены в порядке от мягкого до самого твердого.

ВидЗначение по Бринеллю
Сосна1,6
Береза2,6
Европейский клен3,0
Американский орех3,4
Вишня3,6
Дуб3,7
Бук3,8
Красный дуб3,8
Ясень4,0
Клен4,8
Мербау4,9
Ятоба7

Износостойкость(используется для Ламината) — это одно из самых важных свойств, которое должно быть присуще современному полу. Определяется оно, как способность материала сопротивляться разным видам физических воздействий. Это касается обычного хождения по полу, перемещения мебели, подпрыгивания, случайного падения тяжелого предмета, воздействия острого предмета, в число которого включаются когти животных и женские каблуки.

Напольное покрытие в дизайне помещения играет очень важную роль. Без него просто невозможно жить в квартире или частном доме. Монтаж покрытия — один из самых важных процессов в ремонте помещения и его внутренней отделки. Хоть современные технологии позволили упростить его установку до сбора детского конструктора, но все же это кропотливый труд и нудный процесс, которого хочется избежать в течение нескольких последующих лет эксплуатирования напольного покрытия. Чем реже нужно заменять или обновлять его внешний вид, тем лучше это, как с финансовой точки зрения, так и с физической стороны для хозяина жилого объекта.

Различают несколько классов износостойкости. В основном они применяются относительно такого напольного покрытия, как ламинат.

1. 31-й класс эксплуатации позволяет использовать напольное покрытие для создания пола в помещениях коммерческого характера с небольшой степенью проходимости. Такие полы прослужат всего 2-3 года. Но если их монтировать в квартирах или частых жилых домах, то срок эксплуатации пола повышается до 10 лет.

2. 32-й класс эксплуатации предназначен для коммерческих помещений со средней степенью физической нагрузки. Такие полы в офисных помещениях будут радовать сотрудников около пяти лет, а в домашних условиях их эксплуатационный период продлевается до 15 лет.

3. 33-й класс рассчитан на коммерческие площади с интенсивной нагрузкой и проходимостью. Такие полы в домашних условиях можно не заменять на другие в течение 25 лет. Если это офисное помещение, их рабочий срок равен 10 годам.

4. 34-й класс эксплуатации напольного покрытия способен выдержать одни из самых экстремальных нагрузок. Их рекомендуют монтировать в спортивных залах, гостиницах или кафе. На такие полы при установке в домашних условиях дается пожизненная гарантия.

5. 41-й класс эксплуатации рассчитан на производственные помещения малой физической нагрузки, где большую часть рабочего дня проводят в сидящем положении и по территории ездят легкие транспортные средства.

6. 42-й класс эксплуатации учитывает средние физические нагрузки, где люди работают в стоячем положении, и используется транспортная техника.

7. 43-й класс эксплуатации делает напольное покрытие максимально пригодным для помещений с большими промышленными нагрузками.

Все износостойкие напольные покрытия проходят перед выходом в свет испытания, включающие 18 разнообразных тестовых проверок. Исследуется истираемость напольного покрытия, его звукоизоляционность, влагоустойчивость, защита от воздействия ультрафиолетовых вещей и средств бытовой химии и т.д. Каждый из этих тестов соответствует европейским стандартам EN 13329.

9.1.2. Материалы, устойчивые к различным видам абразивного изнашивания

Высокая твердость поверхности — необходимое условие обеспечения износостойкости при большинстве видов изнашивания. При абразивном, окислительном, усталостном видах изнашивания наиболее износостойки стали и сплавы с высокой исходной твердостью поверхности. При работе в условиях больших давлений и ударов наибольшей работоспособностью обладают аустенитные стали с низкой исходной твердостью, но способные из-за интенсивного деформационного упрочнения (наклепа) формировать высокую твердость поверхности в условиях эксплуатации.

Износостойкость при абразивном изнашивании чистых металлов пропорциональна их твердости: c = b- НВ (е — относительная износостойкость, определяемая в сравнении с образцом-эталоном; b — коэффициент пропорциональности). В сплавах эта зависимость может не соблюдаться.

При абразивном изнашивании ведущими являются процессы многократного деформирования поверхности скользящими по ней частицами и микрорезание. Степень развития этих процессов зависит от давления и соотношения твердости материала и абразивных частиц. Так как твердость последних велика, то наибольшей износостойкостью обладают материалы, структура которых состоит из частиц твердой карбидной фазы и удерживающей их высокопрочной матрицы. Такую структуру имеет большая группа сталей и сплавов.

Карбидные сплавы применяют при наиболее тяжелых условиях работы в виде литых и наплавочных материалов. Для наплавки па поверхность деталей используют прутки из этих сплавов, которые нагревают ацетиленокислородным пламенем или электродугой.

В промышленности используют более ста сложных по химическому составу литых и наплавочных материалов. Они представляют собой сплавы с высоким содержанием углерода (до 4%) и карбидообразующих элементов (Сг, W, Ti). В их структуре может быть до 50% специальных карбидов, увеличение количества которых сопровождается ростом износостойкости.

Структуру матричной фазы регулируют введением марганца или никеля. Она может быть мартенситной, аустенитно-мартенситной и аустенитной.

Для деталей, работающих без ударных нагрузок, применяют сплавы с мартенситной структурой. К ним относятся сплавы типа 250X38, 320Х23Г2С2Т (первые три цифры показывают содержание углерода в сотых долях процента). Детали, работающие при значительных ударных нагрузках (зубья ковшей экскаваторов, пики отбойных молотков и др.), изготовляют из сплавов с повышенным содержанием марганца с аустенитно-мартенситной (370Х7Г7С) или аустенитной (110Г13, 300Г34) матрицей.

Для деталей машин, работающих при средних условиях изнашивания, применяют твердые сплавы, структура которых состоит из специальных карбидов (WC, TiC. ТаС), связанных кобальтом, а также высокоуглеродистые стали типа Х12, Х12М, Р18, Р6М5 со структурой «мартенсит + карбиды»). Эти материалы относятся к инструментальным.

Низко- и среднеуглеродистые стали с различными видами поверхностного упрочнения и чугуны применяют для более легких условий изнашивания. В частности, для деталей, работающих в условиях граничной смазки (гильз цилиндров, коленчатых валов, поршневых колец и пр.), где абразивное изнашивание сопутствует другим его видам, например окислительному. Для сохранения работоспособности узлов трения материал детали должен хорошо противостоять истиранию частицами, являющимися продуктами изнашивания или попадающими в смазочный материал извне. Этим требованиям удовлетворяют низкоуглеродистые стали, упрочняемые цементацией, а также среднеуглеродистые стали, упрочняемые азотированием или поверхностной закалкой с нагревом ТВЧ. В порядке возрастания износостойкости упрочненные поверхностные слои данных сталей располагаются в следующей последователыюсти: закаленные, цементованные, азотированные. Эти материалы предназначены для таких изделий массового производства, как подшипники качения и зубчатые колеса. Усталостное выкрашивание на их рабочих поверхностях вызывают циклические контактные напряжения сжатия. Они создают в поверхностном слое мягкое напряженное состояние, которое облегчает пластическое деформирование поверхностного слоя деталей и, как следствие, развитие в нем процессов усталости. В связи с этим высокая контактная выносливость может быть обеспечена лишь при высокой твердости поверхности, необходимой также для затруднения истирания контактных поверхностей при их проскальзывании.

Читать еще:  Виды несъемной опалубки для монолитного строительства

Подшипники качения работают, как правило, при низких динамических нагрузках, что позволяет изготовлять их из сравнительно хрупких высокоуглеродистых сталей после сквозной закатки и низкого отпуска. Для производства шариков, роликов и колец подшипников применяют недорогие технологичные хромистые стати ШХ4, ШХ15. ШХ15ГС и ШХ20ГС, содержащие примерно 1% С (ГОСТ 801-78). В обозначении марок буква «Ш» означает подшипниковую сталь; «X» — наличие хрома; число — его содержание в процентах (0,4; 1,5; 2,0); «ГС» — легирование марганцем (до 1,7%) и кремнием (до 0,85%).

Прокаливаемость сталей увеличивается по мере повышения концентрации хрома. Стать ШХ15 предназначена для изготовления деталей подшипников поперечным сечением 10 — 20 мм; более легированные стали ШХ15СГ и ШХ20СГ — для деталей, прокаливающихся на большую глубину (свыше 30 мм).

Стати поставляют после сфероидизирующего отжига со структурой мелкозернистого перлита (179—217 НВ) и повышенными требованиями к качеству металла. В них строго регламентированы карбидная неоднородность и загрязненность неметаллическими включениями, так как, выходя на рабочую поверхность, они служат концентраторами напряжений и способствуют более быстрому развитию устатостного выкрашивания.

Для изготовления высокоскоростных подшипников применяют стали после электро- шлакового переплава (к марке таких сталей добавляют букву «Ш», например ШХ15-Ш), отличающиеся наибольшей однородностью строения. Такие стати необходимы также для изготовления высокоточных приборных подшипников, детати которых тщательно полируют с тем, чтобы обеспечить минимальный коэффициент трения. Это возможно лишь при высокой чистоте метатла по неметаллическим включениям.

Детали подшипников подвергают типичной для заэвтектоидных статей термической обработке: неполной закалке от 820—850 °С и низкому отпуску при температуре 150—170 °С. После закалки в структуре сталей сохраняется остаточный аустенит (8—15%), превращение которого может вызвать изменение размеров детатей подшипников. Для их стабилизации прецизионные подшипники обрабатывают холодом при температуре —70. —80 °С. Окончательно обработанная подшипниковая стать имеет структуру мартенсита с включениями мелких карбидов и высокую твердость (60-64 НЯС).

Стать ШХ4 характеризуется ограниченной прокативаемостыо и предназначена для роликовых подшипников железнодорожного транспорта. При закалке ее подвергают сквозному индукционному нагреву и охлаждению водой. Кольца из данной стали толщиной 14 мм закаливаются только с поверхности в слое 2—3 мм, поэтому благодаря сохранению вязкой сердцевины они могут работать при динамической нагрузке.

Детали крупногабаритных роликовых подшипников диаметром 0,5—2 м (для прокатных станов, электрических генераторов) изготовляют из сталей 12ХНЗА, 12Х2Н4А, подвергая их цементации на большую глубину (3-6 мм).

Для подшипников, работающих в агрессивных средах, применяют коррозионностойкую хромистую сталь 95X18 (0,95% С, 18% Сг).

Основным эксплуатационным свойством смазываемых колес, как и подшипников качения, является контактная выносливость. Она определяет габаритные размеры зубчатой передачи и ресурс ее работы. Кроме высокой контактной выносливости от зубчатых колес требуется сопротивление усталости при изгибе, износостойкость профилей и торцов зубьев, устойчивость к схватыванию. Наиболее полно этим требованиям удовлетворяют стали, имеющие твердый поверхностный слой, а также вязкую и достаточно прочную сердцевину, способную противостоять действию ударных нагрузок. Сочетание твердой поверхности и вязкой сердцевины достигается химико-термической обработкой низкоуглеродистых сталей или поверхностной закалкой среднеуглеродистых сталей. Выбор стали и метода упрочнения зависит от условий работы зубчатой передачи, технологических требований и имеющегося оборудования.

Для зубчатых колес, работающих при высоких контактных нагрузках, применяют цементуемые (нитроцементуемые) легированные стали. Они имеют наиболее высокий предел контактной выносливости, значение которого устанавливают в зависимости от твердости поверхности (табл. 9.1).

Таблица 9.1. Предел контактной выносливости о поверхностей зубьев прямозубых передач (ГОСТ 21354-87)

Твердость и износостойкость металлизированных покрытий

технические науки

  • Полетаев Владимир Алексеевич , профессор
  • Киселев Вячеслав Валерьевич , доцент
  • Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России
  • Похожие материалы

    По данным А. Ф. Троицкого покрытия, полученные методом распыления, всегда находятся в напряженном состоянии. Анализ факторов, участвующих в возникновении напряженного состояния покрытий, позволил объяснить возникновение повышенной твердости, износостойкости и низкой ударной вязкости. Твердость и хрупкость напыленного металла довольно резко отличаются от свойств исходного металла, что объясняется разными причинами. Существенные изменения, которые происходят в металле во время его распыления и которые заключаются в изменении его состава и строения, резко сказываются на физических, механических и химических свойствах покрытия и создают большие различия между исходным материалом и полученным из него покрытием. Безусловное влияние оказывает закалка частиц, происходящая в результате быстрого охлаждения их воздушной струей. Кроме того, имеет место явление наклепа поверхности покрытия вследствие ударов быстролетящих частиц металла. По данным ряда исследований твердость металлизированных покрытий повышается за счет включения окислов металлов. Прирост твердости при распылении малоуглеродистой стали значительно выше, чем высокоуглеродистой (примерно в 3 раза). Поэтому твердость слоя из малоуглеродистой стали мало отличается от твердости покрытия из высокоуглеродистой стали. Главной причиной повышения твердости, по-видимому, является окисление распыливаемого металла, так как окислы оказались более твердыми, чем остальные структурные составляющие покрытия.

    При электрометаллизации с увеличением производительности и мощности тока, питающего дугу аппарата, происходит снижение твердости вследствие того, что частицы, находясь в момент удара при очень высокой температуре, значительно превосходящей критическую точку Ас, охлаждаются в течение большего периода времени и поэтому закаливаются менее интенсивно. Вследствие более высокой температуры частицы успевают сильнее окислиться, и при известных условиях твердость покрытия, полученного путем электрометаллизации, будет зависеть от производительности аппарата не в такой большой степени, как при газовой металлизации. Твердость зависит также от расстояния между соплом аппарата и поверхностью детали, напряжения на электродах дуги, давления сжатого воздуха и его количества. Обнаруживается также зависимость твердости от толщины слоя. Наиболее низкую твердость имеет напыленный металл, полученный при электродуговой металлизации. Это объясняется более высокой степенью выгорания углерода в электрометаллизационных покрытиях, чем в покрытиях, полученных другими методами.

    Исследованиями установлено также, что:

    1. твердость покрытия зависит от режима распыления;
    2. при газовой металлизации с увеличением скорости подачи распыляемой проволоки и при прочих равных условиях твердость покрытия увеличивается. Это можно объяснить тем, что с увеличением количества распыляемой проволоки температура частиц несколько понижается, вследствие чего уменьшается время их охлаждения после закрепления на поверхности детали. При уменьшении производительности, наоборот, происходит возрастание температуры частиц.

    Износостойкость покрытий из напыленного металла, как показывают данные многих экспериментаторов и опыт практической эксплуатации металлизированных деталей, достаточно высока, однако при сухом трении напыленные металлы сильно разрушаются. Так, покрытия из стали 45 изнашиваются при сухом трении примерно в 2,5 раза больше, чем обычная сталь той же марки. Разрушение поверхности металлизированной детали происходит преимущественно по границам частиц, окаймленных окислами.

    Большой опыт эксплуатации изношенных деталей машин, восстановленных методом металлизации, показывает, что при наличии смазки поведение покрытий совершенно другое, чем при сухом трении. Это объясняется высокой смачиваемостью покрытий и способностью их удерживать смазку благодаря мельчайшим порам и раковинам. При обычных условиях покрытие может впитывать до 10 % масла (по объему покрытия). Создавая специальные режимы напыления, можно вводить в поры покрытия до 25 % масла.

    Способность распыленных металлов впитывать масло, не свойственная обычным металлам, зависит от режима распыления, толщины слоя и последующей обработки. Метод обработки может весьма сильно изменить пористость покрытия, а следовательно, и способность впитывать смазку. По данным ряда исследований непроницаемость напыленных слоев при шлифовании покрытий из мягких металлов может изменяться в сотни раз, а из твердых металлов — до 50 раз. Весьма сильное влияние на проницаемость и масловпитываемость покрытий оказывает полирование. Как правило, полированные покрытия имеют значительно меньшую проницаемость, чем обработанные другими способами. Понижения проницаемости можно достигнуть также путем последующей пропитки покрытия различными смолами и лаками.

    Известно, что значительный износ трущихся сопряжений происходит в первые моменты работы машины после пуска, когда нормальный режим смазки еще не установился. В этом отношении металлизированные покрытия имеют большое преимущество перед обычными металлами, так как их трущиеся поверхности с самого начала работают по слою смазки. Это достигается благодаря большой пористости покрытия. Смазочное масло впитывается в капилляры и поры, что способствует постоянному поддержанию целости масляной пленки.

    Износостойкость напыленных покрытий из стали в большой степени зависит от содержания углерода в исходном материале. Покрытия из стали У10 (ГОСТ 1435) в 1,9 раза более износостойки, чем из стали 45 (ГОСТ 1050); сталь У10 более целесообразна как материал для восстановления изношенных деталей, также и потому, что ее применение почти полностью исключает образование трещин в покрытии. Установлена также зависимость износостойкости от метода нанесения покрытий.

    Рядом исследований доказано, что высокочастотная металлизация при прочих равных условиях дает износостойкость, которая выше, чем при электродуговой металлизации. Это можно объяснить более упорядоченным движением частиц в факеле, образованном при распылении. Лучшие аэродинамические условия процесса распыления способствуют приданию частицам больших скоростей, а это сказывается на повышении износостойкости вследствие лучшей утрамбовки частиц.

    В качестве наплавочного материала при нанесении металлизированного покрытия можно использовать порошковую проволоку различных марок сталей.

    Так как в качестве примера для исследований на износ взяты поверхности трения узлов электронасосных агрегатов, в которых, в основном, используются хромистые коррозионностойкие стали 40Х13 и 12Х18Н10Т, то и в данной работе целесообразно в качестве наплавочного материала использовать порошковую проволоку марки 40Х13.

    Металлизированные покрытия нашли широкое применение в машиностроении, но и они не лишены недостатков. Исследованиями установлено, что в металлизированном покрытии имеется большое количество пор. Поры хорошо удерживают масло при работе деталей в узлах трения с применением смазки. Однако, при работе поверхностей трения в условиях контакта с жидкой средой такие покрытия разрушаются из-за расклинивающего эффекта жидкости в порах. Поры необходимо закрыть, и это возможно только при помощи дополнительной обработки методом пластического деформирования.

    Список литературы

    1. Сонин, В.И. Газотермическое напыление материалов в машиностроении / В.И. Сонин. – М.: Машиностроение, 1978. – 152 с.
    2. Полетаев В.А., Басыров И.З., Самок Г.С. Влияние импульсной магнитной обработки на физико-механические свойства углеродистой стали. /В.А. Полетаев, И.З. Басыров, Г.С. Самок // Действие электромагнитных полей на пластичность и прочность материалов: материалы межд. конф. – Воронеж: ВГТУ, 2003. – с.134–136.
    3. Самок, Г.С., Полетаев В.А. Упрочнение поверхностей деталей электронасосов комбинированным способом /Г.С. Самок, В.А. Полетаев // Прогрессивные технологии в Машино– и приборостроении: сб. статей. – Нижний Новгород – Арзамас: НГТУ – АФНГТУ. – С.121–124.
    4. Насосы: Каталог–справочник 3–е изд. испр / Д.Н. Азарх, Н.В. Попова, Л.П. Монахова. – ВНИИгидромашиностроение. – Л. – Машгиз (Ленингр. отд–ние), 1960. – 552 с.

    Электронное периодическое издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), свидетельство о регистрации СМИ — ЭЛ № ФС77-41429 от 23.07.2010 г.

    Соучредители СМИ: Долганов А.А., Майоров Е.В.

    Способы повышения износостойкости и долговечности деталей

    1. Термические, термохимические способы:
    1. Термическая обработка деталей: цель – создание технологиче-ских и эксплуатационных свойств детали по всему объему или только на по-верхности или одновременно по всему объему и поверхности. Технологические процессы ТО различаются температурой и способом нагрева, скоростью нагрева и охлаждения, закалочной средой и способом охлаждения в закалочных средах.
    2. Термомеханическая обработка (ТМО). При ТМО совмещаются операции обработки давлением с термической обработкой деталей или заго-товок. ТМО применяется при волочении и других способах получения заго-товок путем деформирования металла. При ТМО измельчается зерно и создается определенная структура сплава. В результате этого повышаются прочностные характеристики, а чувствительность сплава к надрезам снижается.
    3. Поверхностная закалка. Ей подвергают детали из средне- и высокоуглеродистых сталей, а также из чугунов, в которых содержание связанного углерода в металлической основе составляет 0,4-0,85%. Поверхностный нагрев детали осуществляется газовым пламенем (при закалке деталей крупногабаритных и сложной формы), токами высокой частоты (увеличивает срок службы деталей примерно в 3 раза), распыленными электролитами или электроконтактами.
    4. Термодиффузионное (химико-термическое) упрочнение – осуществляется в результате насыщения поверхности детали легирующими эле-ментами, которые изменяют химический состав и структуру поверхностного слоя. Ускорение процессов диффузии обеспечивается высокотемпературным нагревом. Получение конечных микроструктур и заданных поверхностных свойств достигается дополнительной термической обработкой.
    Любой процесс термодиффузии протекает в три стадии: — образование активных атомов легирующих элементов в реакционной среде, — их адсорбция на поверхности детали, — их диффузия вглубь металла. Реакционная среда, содержащая легирующий элемент, может быть газообразной, жидкой, пастообразной или порошкообразной.
    а) Цементация – процесс насыщения углеродом стальных деталей. Для цементации применяют качественные углеродистые и легированные стали с содержанием углерода от 0,08% до 0,35%. Цементации подвергают детали, работающие при интенсивном износе трением, в условиях знакопеременных нагрузок, но без влияния коррозионного фактора – поршневые пальцы, кулачки распределительных валов, плунжерные пары насосов, толкатели и др.
    б) Азотирование (нитрирование)- процесс насыщения азотом поверхностей стальных и чугунных деталей. При азотировании повышается поверхностная твердость, износостойкость, предел усталости и коррозионная стойкость при работе во влажной атмосфере, паре и пресной воде. Свойства слоя сохраняются при температуре до 5000 С. Азотируются детали типа цилиндровых втулок, коленчатых валов, шестерен, выпускных клапанов ДВС, золотниковые пары.
    в) Нитроцементация (цианирование) – процесс одновременного насы-щения поверхности детали углеродом и азотом. Наиболее распространена нитроцементация в среде природного газа с добавками до 15% аммиака. Процесс осуществляется по технологической схеме цементации на таком же оборудовании.
    Износостойкость цианированного слоя в 2-3 раза выше, чем у цементированного. Пластические свойства цианированного слоя выше, чем у азоти-рованного. Нитроцементацией упрочняют валы, оси. Зубчатые колеса, втулки, болты, гайки.
    г) Силицирование – процесс насыщения кремнием низко- и среднеуглеродистых сталей, ковких и высокопрочных чугунов. Силицирование приме-няется для повышения коррозионной стойкости углеродистых сплавов и замены ими легированных сплавов. Силицированием защищают от коррозии клапаны и детали судовой арматуры, валики роторов насосов и крылатки, болты и гайки.
    д) Алитирование – насыщение поверхностей деталей алюминием. После алитирования повышаются жаростойкость, окалино – и коррозионная стойкость в атмосфере. Алитирование применяется для лопаток газовых турбин, выхлопных коллекторов ДВС, деталей форсунок паровых котлов, клапанов, кожухов паро- и воздухонагревателей.
    е) Сульфидирование (сульфоцианирование) – насыщение поверхности детали серой и серой с азотом. Процессы применяются после окончательной механической обработки для поверхностей трения деталей, изготовленных из сталей, чугунов, бронз, латуней и баббитов. Износостойкость повышается не за счет увеличения твердости, а благодаря образованию пленок сульфидных химических соединений, предотвращающих прямой контакт трущихся поверхностей и выполняющих роль смазки.
    ж) Диффузионное бромирование — хром образует с ? –железом твердые растовры. При содержании в поверхностном слое хрома около 50% резко повышается коррозионная стойкость. Недостаток способа: необходимость создания высоких температур (1000-13000 С). Применяется для повышения износостойкости поршневых колец, деталей топливной аппаратуры, паровой арматуры.
    5. Термохимическое упрочнение – деталь обмазывается энерговыделяющими термитными пастами. Термитная смесь состоит из кислородосодер-жащих веществ и порошков алюминия, магния, железа, кальция и связующего вещества. После поджигания смеси на поверхности детали развиваются температуры до 600-8000 С. В результате реакции, легирующий элемент диффундирует в поверхность детали.

    2. Электрохимические и электрофизические способы:
    1. Гальванические способы упрочнения.
    а) Твердое никелирование – позволяет восстановить размеры деталей и повысить износостойкость. Толщина покрытий достигает 2 мм. После отжига покрытия при температуре 300-4000 С в течение 1 часа микротвердость находится в пределах Н 750-900. Процесс никелирования применяется для упрочнения коленчатых валов, поршневых пальцев, поршней и втулок гидравлических машин.
    б) Электролитическое фосфатирование – производят после окончательной механической обработки. В зависимости от назначения толщину пленки получают от 0,002 до 0,016 мм и более. Фосфатные пленки облегчают процессы приработки деталей и повышают противозадирные свойства.
    в) Эмалирование – процесс получения электролитическим путем плотных защитно-декоративных эмалевидных пленок толщиной 0,01-0,12 мм. Эмалевый слой стоек в органических растворителях и кислотах, минеральных маслах и мылах. Слой не растрескивается при ударных и сжимающих нагрузках и выдерживает нагрев до температуры 3000С. Твердые эмалиро-ванные покрытия получают на алюминии в электролитах, состоящих из растворов щавелевой, борной и лимонной кислот.
    г) Электролитическое лужение и свинцевание – для коррозионной защиты деталей, облегчения процессов пайки деталей и снижения сопротивления в контактах электро передающих устройств. В зависимости от назначения детали толщина покрытий оловом составляет 0,5-2,5 мкм, а для свинцовых покрытий – 50-2000 мкм. Лужение производится в кислых и щелочных электролитах, а свинцевание – в борфтористоводородных, кремнийфтористоводородных и щелочных электролитах.
    2. Химические способы нанесения покрытия. Используются для повышения долговечности и надежности деталей гидравлических машин, аппаратов. Поверхность детали проходит предварительную обработку, достигается определенная чистота обработки, производится обезжиривание и протравливание. Затем деталь погружается в ванну с раствором, содержащим необходимый элемент, который оседает на поверхности детали. Получение заданных свойств достигается последующей химической обработкой.
    3.Электроискровое упрочнение. При электроискровом или электроим-пульсном разряде в цепи постоянного тока происходит перенос материала анода на катод. Применяются установки КЭИ, УПР, ИАС-2М, Электрон-25.
    Деталь включается в цепь в качестве катода, анодом служит инструмент из упрочняющего материала. В процессе разряда происходят оплавление тонкого слоя детали, легирование этого слоя перенесенным материалом анода, диффузия легирующего материала под этот слой и наплавка на него материала. В результате быстрого охлаждения происходит термическое упрочнение.
    4.Электроконтактное упрочнение. При перемещении трением инструмента – анода по поверхности детали-катода. За счет переноса легирующего материала, процесса его диффузии и закалки, образуется упрочненный по-верхностный слой. Для электроконтактного упрочнения необходимы рабочие токи 300-1500А при напряжении 3-6 В.

    3. Механическое упрочнение поверхностей деталей.
    1. Пластическое деформирование – происходит изменение формы кристаллов и измельчение зерен сплава. Изменяются физико- механические свойства поверхностного слоя, повышается твердость, прочность, коррозийно-усталостная прочность, контактная выносливость и износостойкость.
    Упрочнение поверхности деталей наклепом осуществляется обдувкой стальной или чугунной дробью, обкаткой шариками и роликами, алмазным выглаживанием, виброобкатыванием и чеканкой, центробежным (динамическим) движением шариков и гидроабразивным полированием. Во всех процессах используются смазочно-охлаждающие жидкости для уменьшения трения и облегчения деформации.
    2. Дробеструйная обработка – проводится на пневматических или центробежных дробометах. Пневматические дробометы используются для обработки внутренних поверхностей или деталей сложной формы (спиральных пружин). Применение стальной дроби дает лучшие результаты, чем чугунной.
    Сочетание предварительной упрочняющей термической или химико-термической обработки с обдувкой дробью увеличивает срок службы свар-ных швов в 3 раза, коленчатых валов – в 9 раз.
    3. Обкатка роликами и шариками — производится на токарных станках (цилиндрические поверхности) и строгальных (плоские поверхности). Форма поверхности ролика влияет на степень и качество наклепа. Уменьшение диаметра ролика и радиуса скругления контактной поверхности повышают глубину и степень наклепа. Использование шарика вместо ролика заменяет трение качения (рис. 1) на трение качения и верчения (рис. 2). Качество обработки улучшается, время обкатки сокращается.
    .

    Рис.1. Схема упрочнения трением верчения.

    Рис.2. Схема упрочнения наклепом шариками.
    1– деталь, 2- сепаратор упрочняющей головки, 3- шарик.

    4.Вибрационная обработка. Кроме упрочнения создает определенный микрорельеф поверхности, который улучшает условия смазки в поверхностях трения. Повышается износостойкость. Упрочняющий инструмент может иметь вибрацию в одном, двух направлениях или совершать комбинированное движение. Способ используется для упрочнения и создания микрорельефа в поверхностях подшипников и цилиндровых втулок ДВС.

    Рис.3. Вибрационная обработка.
    5.Алмазное упрочнение и выглаживание. Инструмент – кристалл алмаза, имеющий сферическую рабочую часть. Алмаз заделан в оправку. Усилие прижима создается тарированной пружиной. Шлифование создает в поверхностном слое остаточные растягивающие напряжения, которые компенсируются сжимающими напряжениями после алмазного выглаживания.

    Рис.4. Алмазная обработка.
    6.Дорнование – применяется для упрочнения и повышения точности и чистоты обработки внутренних поверхностей деталей. Суть процесса заключается в проталкивании или протягивании специальной оправки (дорна) или шарика через отверстие. Качество обработки зависит от величины натяга между инструментом и поверхностью детали. Скорость перемещения инструмента составляет 0,04-0,12 м/с.

    Добавить комментарий Отменить ответ

    Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector