Nitrurare ionică.

Uneori, acest proces se numește ionitrare sau nitrurare într-o plasmă cu descărcare strălucitoare. Esența acestei metode constă în faptul că o atmosferă rarefiată care conține azot este creată într-un recipient sigilat. În acest scop, se poate folosi azot pur, amoniac sau un amestec de azot și hidrogen. În interiorul recipientului sunt plasate părți nitrurate, care sunt conectate la polul negativ al unei surse de tensiune constantă. Ele joacă rolul unui catod. Peretele recipientului servește drept anod. O tensiune înaltă (500-1000 V) este pornită între catod și anod. În aceste condiții, are loc ionizarea gazului. Ionii de azot încărcați pozitiv rezultați se îndreaptă spre polul negativ - catod. Rezistența electrică a mediului gazos din apropierea catodului crește brusc, drept urmare aproape toată tensiunea furnizată între anod și catod cade pe rezistența din apropierea catodului, la o distanță de câțiva milimetri de acesta. Acest lucru creează o tensiune foarte mare. câmp electric lângă catod.

Ionii de azot, care intră în această zonă de înaltă tensiune, sunt accelerați la viteze mari și, ciocnind cu piesa (catodul), sunt introduși în suprafața acesteia. În acest caz, energia cinetică mare pe care o aveau ionii de azot este transformată în energie termică. Ca rezultat, piesa într-un timp scurt, aproximativ 15–30 min, este încălzită la o temperatură de 470–580°C, la care azotul difuzează în adâncimea metalului, adică are loc procesul de nitrurare. În plus, atunci când ionii se ciocnesc de suprafața piesei, ionii de fier sunt scoși de pe suprafața acesteia. Din acest motiv, suprafața este curățată de peliculele de oxid care împiedică nitrurarea. Acest lucru este deosebit de important pentru nitrurarea oțelurilor rezistente la coroziune, în care un astfel de film de pasivizare este foarte greu de îndepărtat prin metode convenționale.

Nitrurarea ionică are următoarele avantaje față de nitrurarea în cuptor:

1) reducerea duratei totale a procesului de 1,5-2 ori;

2) posibilitatea de a controla procesul pentru a obtine un strat nitrurat cu proprietatile dorite;

3) mai puțină deformare a pieselor datorită încălzirii uniforme; 4) posibilitatea nitrurării oțelurilor și aliajelor rezistente la coroziune fără tratament suplimentar de depasivare.

Nitrurare ion-plasmă (IPA)- acesta este un fel de tratament chimico-termic al pieselor de mașini, unelte, echipamente de ștanțare și turnare, care asigură saturarea prin difuzie a stratului superficial de oțel (fontă) cu azot sau azot și carbon în plasmă de azot-hidrogen la o temperatură de 450-600 ° C, precum și titan sau aliaje de titan la o temperatură de 800-950 ° C în plasmă de azot.

Esența nitrurării ion-plasmei este aceea că într-un mediu gazos care conține azot descărcat la 200-000 Pa între catod, pe care sunt amplasate piesele de prelucrat și anod, al cărui rol este jucat de pereții camerei de vid, este excitată o descărcare de strălucire anormală, formând un mediu activ (ioni, atomi, molecule excitate). Acest lucru asigură formarea unui strat nitrurat pe suprafața produsului, constând dintr-o zonă externă de nitrură cu o zonă de difuzie situată sub aceasta.

Variind compoziția gazului saturat, presiunea, temperatura, timpul de menținere, este posibil să se obțină straturi dintr-o structură dată cu compoziția de fază necesară, oferind proprietăți strict reglementate ale oțelurilor, fontelor, titanului sau aliajelor acestuia. Optimizarea proprietăților suprafeței întărite este asigurată de combinația necesară de nitrură și straturi de difuzie care cresc în materialul de bază. În funcție de compoziția chimică, stratul de nitrură este fie o fază y (Fe4N) fie o fază e (Fe2-3N). Stratul de e-nitrură este rezistent la coroziune, iar stratul în Y este rezistent la uzură, dar relativ ductil.

În același timp, cu ajutorul nitrurării ion-plasmă, se pot obține:

strat de difuzie cu o zonă dezvoltată de nitrură, care asigură rezistență ridicată la coroziune și rularea suprafețelor de frecare - pentru piesele de uzură

strat de difuzie fără zonă de nitrură - pentru unelte de tăiere, ștanțare sau piese care operează sub presiuni mari cu sarcini alternante.

Nitrurarea ion-plasmă se poate îmbunătăți următoarele caracteristici produse:

rezistenta la uzura

rezistență la oboseală

proprietăți de presiune extremă

rezistență la căldură

rezistență la coroziune

Principalul avantaj al metodei este calitate stabilă a prelucrării cu o dispersie minimă a proprietăților de la detaliu la detaliu, cușcă în cușcă. În comparație cu metodele utilizate pe scară largă de întărire a tratamentului chimico-termic al pieselor din oțel, cum ar fi cementarea, carbonitrurarea, cianurarea, nitrurarea gazoasă, metoda nitrurării ion-plasmă are următoarele avantaje principale:

duritate mai mare a suprafeței pieselor nitrurate

fără deformare a pieselor după prelucrare

creșterea limitei de anduranță cu creșterea rezistenței la uzură a pieselor prelucrate

Mai mult temperatura scazuta proces, datorită căruia piesele de prelucrat nu au modificări structurale

Posibilitatea prelucrarii orificiilor oarbe si traversante

păstrarea durității stratului nitrurat după încălzire la 600 - 650 ° C

posibilitatea de a obţine straturi dintr-o compoziţie dată

capacitatea de a procesa produse de dimensiuni nelimitate de orice formă

fara poluare a mediului

îmbunătățirea culturii producției

reducerea costului procesării de mai multe ori

Avantajele nitrurării ion-plasmă se manifestă printr-o reducere semnificativă a principalelor costuri de producție. De exemplu, în comparație cu nitrurarea gazoasă, IPA oferă:

reducerea timpului de procesare de la 2 la 5 ori, atât prin reducerea timpului de încălzire - răcire a încărcăturii, cât și prin reducerea timpului de expunere izotermă

reducerea consumului de gaze de lucru (de 20 - 100 de ori)

reducerea consumului de energie electrică (1,5 - 3 ori)

deformare redusă suficient pentru a elimina șlefuirea finisajului

îmbunătățirea condițiilor sanitare și igienice de producție

respectarea deplină a tehnologiei pentru toți cerințe moderne protectia mediului

În comparație cu întărirea, prelucrarea prin nitrurare ion-plasmă permite:

exclude deformarile

crește durata de viață a suprafeței nitrurate (de 2-5 ori)

Utilizarea nitrurării ion-plasmă în loc de cementare, nitrocarburare, nitrurare gazoasă sau lichidă, întărire în vrac sau de înaltă frecvență permite:

economisiți echipamentele de capital și spațiul de producție

reducerea costurilor cu mașinile, costurile de transport

reduce consumul de energie electrică, medii gazoase active.

Principalii consumatori de echipamente pentru nitrurare ion-plasmă sunt auto, tractoare, aeronave, construcții navale, reparații navale, fabrici de mașini/mașini-unelte, instalații pentru producția de mașini agricole, echipamente de pompare și compresoare, angrenaje, rulmenți, profile din aluminiu, centrale electrice...

Metoda nitrurării ion-plasmei este una dintre cele mai dinamice domenii ale tratamentului chimico-termic în țările industrializate. Metoda IPA a găsit o largă aplicație în industria auto. Este folosit cu succes de către cele mai importante întreprinderi de constructii auto/motoare din lume: Daimler Chrysler (Mercedes), Audi, Volkswagen, Voith, Volvo.
De exemplu, următoarele produse sunt procesate prin această metodă:

duze pentru mașini, plăci suport de transmisie automată, matrițe, poanson, matrițe, matrițe (Daimler Chrysler)

arcuri pentru sistemul de injectie (Opel)

arbori cotiți (Audi)

arbori cu came (Volkswagen)

arbori cotiți pentru compresoare (Atlas, SUA și Wabco, Germania)

angrenaje pentru BMW (Handl, Germania)

angrenaje autobuz (Voith)

călirea sculelor de presare în producția de produse din aluminiu (Nughovens, Scandex, John Davis etc.)

Există o experiență pozitivă de utilizare industrială aceasta metodaȚările CSI: Belarus - MZKT, MAZ, BelAZ; Rusia - AvtoVAZ, KamAZ, MMPP „Saliut”, Ufimskoye asociație de constructii de motoare(UMPO).
Metoda IPA procesează:

angrenaje (MZKT)

angrenaje și alte piese (MAZ)

angrenaje cu diametru mare (mai mult de 800 mm) (BelAZ)

supape de admisie și evacuare (AvtoVAZ)

arbori cotiți (KamAZ)

După cum arată experiența mondială în aplicarea tehnologiei de nitrurare ion-plasmă, efect economic din implementarea sa se asigura in principal prin reducerea consumului de energie electrica, gaze de lucru, reducerea intensitatii fortei de munca a produselor de fabricatie datorita unei reduceri semnificative a volumului de lucru de macinare, si imbunatatirea calitatii produsului.

În ceea ce privește sculele de tăiere și ștanțare, efectul economic se realizează prin reducerea consumului acestuia datorită creșterii rezistenței sale la uzură de 4 sau mai multe ori cu creșterea simultană a condițiilor de tăiere.

Pentru unele produse, nitrurarea ion-plasmă este singura modalitate de obținere produs finit cu un procent minim de căsătorie.

În plus, procesul IPA asigură siguranța totală a mediului.

Nitrurarea ion-plasmă poate fi utilizată în producție în loc de nitrurare lichidă sau gazoasă, cementare, nitrocarburare, întărire de înaltă frecvență.

Nitrurarea ion-plasmă (IPA) este o metodă modernă de întărire de tratare chimico-termică a produselor din fontă, carbon, oțeluri aliate și pentru scule, aliaje de titan, cermet, materiale pulverulente. Eficiență ridicată tehnologia se realizează prin utilizarea diferitelor medii gazoase care afectează formarea unui strat de difuzie de compoziție diferită, în funcție de cerințe specifice până la adâncimea și duritatea suprafeței sale.

Nitrurarea prin metoda ion-plasmă este relevantă pentru prelucrarea pieselor încărcate care operează în medii agresive care sunt supuse frecării și coroziunea chimică, prin urmare, este utilizat pe scară largă în industria ingineriei, inclusiv în construcția de mașini-unelte, auto și industria aviatica, precum și în sectoarele petrolului și gazelor, combustibilului și energiei și minerit, producție de scule și de înaltă precizie.

În procesul de tratare a suprafeței prin nitrurare ionică, caracteristicile suprafeței metalelor și fiabilitatea operațională a părților critice ale mașinilor, motoarelor, mașinilor-unelte, hidraulice, mecanică de precizie și altor produse sunt îmbunătățite: crește rezistența la oboseală și contact, duritatea suprafeței și rezistența la fisurare, creșterea rezistenței la uzură, la căldură și la coroziune.

Avantajele nitrurării ion-plasmă

Tehnologia IPA are o serie de avantaje incontestabile, dintre care principalul este calitatea stabilă a procesării cu o răspândire minimă a proprietăților. Procesul controlat de saturație prin difuzie a gazului și încălzire asigură o acoperire uniformă Calitate superioară, având în vedere compoziția și structura fazei.

• Duritate mare a suprafeței pieselor nitrurate.
• Fără deformare a pieselor după prelucrare și finisare ridicată a suprafeței.
• Reducerea timpului de prelucrare a oțelurilor de 3-5 ori, a aliajelor de titan de 5-10 ori.
• Creșterea exploatării suprafeței nitrurate de 2-5 ori.
• Posibilitatea prelucrarii orificiilor oarbe si traversante.

Regimul de temperatură scăzută exclude transformările structurale ale oțelului, reduce probabilitatea defecțiunilor și avariilor prin oboseală și permite în orice caz răcirea fără riscul de martensite. Tratamentul la temperaturi sub 500 °C este deosebit de eficient în produsele de călire din oțeluri aliate pentru scule, viteze mari și maraging: proprietățile lor de serviciu cresc fără a modifica duritatea miezului (55-60 HRC).

Metoda ecologică de nitrurare ion-plasmă previne deformarea și deformarea pieselor menținând în același timp rugozitatea inițială a suprafeței în Ra = 0,63 ... 1,2 microni - de aceea tehnologia IPA este eficientă ca tratament de finisare.

Proces tehnologic

Instalațiile pentru IPA funcționează în atmosferă rarefiată la o presiune de 0,5-10 mbar. Un ionizat amestec de gaze. Între piesa de prelucrat și pereții camerei de vid se formează o descărcare în impulsuri strălucitoare. Mediul activ creat sub influența sa, constând din ioni încărcați, atomi și molecule, formează un strat nitrurat pe suprafața produsului.

Compoziția mediului saturant, temperatura și durata procesului afectează adâncimea de penetrare a nitrurilor, determinând o creștere semnificativă a durității stratului de suprafață al produselor.

Nitrurarea ionică a pieselor

Nitrurarea ionică este utilizată pe scară largă la călirea pieselor de mașini, unelte de lucru și echipamente tehnologice de dimensiuni și forme nelimitate: jante dințate, arbori cotit și arbori cu came, roți dințate conice și cilindrice, extrudere, cuplaje de configurație geometrică complexă, șuruburi, scule de tăiere și găurit, dornuri, matrițe și poansone pentru ștanțare.

Pentru o serie de produse (angrenaje cu diametru mare pentru vehicule grele, excavatoare etc.), IPA este singura modalitate de a obține produse terminate cu un procent minim de căsătorie.

Proprietățile produselor după întărire prin IPA

Călirea roților dințate prin nitrurare ionică crește limita de rezistență a dinților în timpul testelor de oboseală la încovoiere până la 930 MPa, reduce semnificativ caracteristicile de zgomot ale mașinilor-unelte și crește competitivitatea acestora pe piață.

Tehnologia de nitrurare cu plasmă ionică este utilizată pe scară largă pentru a întări stratul de suprafață al matrițelor utilizate în turnarea prin injecție: stratul nitrurat împiedică lipirea metalului în zona de alimentare cu jet de lichid, iar procesul de umplere a matriței devine mai puțin turbulent, ceea ce crește durata de viață a matrițelor și asigură o calitate ridicată a turnării.

Nitrurarea ion-plasma crește rezistența la uzură a sculelor de ștanțare și tăiere din oțel de clase R6M5, R18, R6M5K5, R12F4K5 și altele cu un factor de 4 sau mai mult, cu o creștere simultană a condițiilor de tăiere. Suprafața nitrurata a sculei, datorită coeficientului redus de frecare, asigură o îndepărtare mai ușoară a așchiilor și, de asemenea, împiedică lipirea acesteia de marginile de tăiere, ceea ce permite creșterea vitezei de avans și de tăiere.

Compania „Ionmet” oferă servicii de călire superficială a materialelor structurale tipuri variate piese și unelte prin nitrurare ion-plasmă - un mod corect selectat vă va permite să obțineți ceea ce este necesar indicatori tehnici duritatea și adâncimea stratului nitrurat, vor oferi proprietăți ridicate de consum ale produselor.

• Întărirea stratului superficial al angrenajelor fine și cu module mari, arborilor cotit și arborilor cu came, ghidajelor, bucșilor, manșoanelor, șuruburilor, cilindrilor, matrițelor, osiilor etc.
• Creșterea rezistenței la sarcina ciclică și pulsatorie a arborilor cotit și arborilor cu came, tacheților, supapelor, angrenajelor etc.
• Îmbunătățirea rezistenței la uzură și a rezistenței la coroziune, reducerea lipirii metalelor la turnarea matrițelor, matrițelor de presare și ciocanului, poansonelor de ambutisare adâncă, matrițelor.

Procesul de nitrurare are loc în instalații moderne automatizate:

• masa Ø 500 mm, inaltime 480 mm;
• Masa Ø 1000 mm, inaltime 1400 mm.

Pentru a clarifica întreaga gamă de produse pentru tratamentul de întărire, precum și posibilitatea nitrurării pieselor de dimensiuni mari cu geometrie complexă, vă rugăm să contactați specialiștii Ionmet. Pentru determinare specificații nitrurare și începutul cooperării, trimiteți-ne un desen, specificați calitatea oțelului și tehnologia aproximativă pentru fabricarea pieselor.

Călirea ion-plasmă Metodele vid ion-plasmă pentru călirea suprafețelor pieselor includ următoarele procese: generarea (formarea) unui flux corpuscular de materie; activarea, accelerarea și focalizarea acesteia; ; condensarea și pătrunderea în suprafața pieselor (substraturi). Generare: fluxul corpuscular al materiei este posibil prin evaporarea (sublimarea) și pulverizarea acesteia. Evaporare: trecerea fazei condensate în vapori se realizează ca urmare a furnizării de energie termică a substanței evaporate. Solidele se topesc de obicei când sunt încălzite și apoi se transformă în stare gazoasă. Unele substanțe trec în stare gazoasă ocolind faza lichidă. Acest proces se numește sublimare. .

Folosind metodele tehnologiei ion-plasmă în vid, se pot efectua: 1) modificarea straturilor de suprafață: saturarea ion-difuzie; (nitrurare ionică, cementare, borurare etc.); gravare ionică (plasmă) (curățare); implantare ionică (implementare); recoacere cu descărcare strălucitoare; CTO în mediul de descărcare non-susținută; 2) acoperire: polimerizare prin descărcare strălucitoare; depunerea ionică (sistem de pulverizare cu triodă, sistem de pulverizare cu diode, folosind descărcarea catodului gol); evaporarea arcului electric; metoda clusterului de ioni; pulverizare catodică (pornit DC, frecventa inalta); depunerea chimică în plasma cu descărcare luminoasă.

Avantajele metodelor de întărire ion-plasmă în vid aderență ridicată a acoperirii la substrat; uniformitatea acoperirii în grosime pe o suprafață mare; variația compoziției de acoperire într-o gamă largă, în cadrul unui ciclu tehnologic; obținerea unei purități ridicate a suprafeței de acoperire; curăţenia mediului înconjurător a ciclului de producţie.

Pulverizarea ionică Pulverizarea ionică este împărțită în două grupuri: pulverizarea plasmonică, în care ținta se află într-o plasmă cu descărcare de gaz creată de o strălucire, arc și descărcare de înaltă frecvență. Pulverizarea se produce ca urmare a bombardării țintei cu ioni extrași din plasmă; surse autonome fără focalizare și cu focalizarea fasciculelor de ioni care bombardează ținta.

Sistem principal de pulverizare 1 - camera; 2 - suport substrat; 3 - detalii (substraturi); 4 - tinta; 5 - catod; 6 - ecran; 7 - furnizarea gazului de lucru; 8 - alimentare; 9 - pompare.

CTO într-un mediu cu descărcare luminoasă Instalațiile de difuzie cu descărcare luminoasă sunt utilizate pentru nitrurare, cementare, siliconizare și alte tipuri de CTO din faza gazoasă. Adâncimea stratului de difuzie atinge câțiva milimetri cu o saturație uniformă a întregii suprafețe a produsului. Procesul se desfășoară la o presiune redusă de 10 -1 - 10 -3 Pa, ceea ce asigură existența unei descărcări strălucitoare. Avantajele utilizării unei descărcări luminoase: eficiență energetică ridicată (consum doar pentru ionizarea gazelor și încălzirea piesei); reducerea duratei procesului, datorită încălzirii rapide la temperatura de saturație; creșterea activității mediului gazos și a stratului de suprafață; posibilitatea de a obține acoperiri din metale refractare, aliaje și compuși chimici. Dezavantaje ale procesului: presiune scăzută în cameră (10 -1 Pa), productivitate scăzută, funcționare în lot, imposibilitatea procesării produselor lungi (de exemplu, țevi), consum semnificativ de energie preț mare instalatii.

Saturația prin difuzie ionică Avantaje față de nitrurarea convențională cu gaz: reducerea timpului de ciclu de 3-5 ori; reducerea deformarii pieselor de 3-5 ori; posibilitatea de a efectua procese de nitrurare controlată pentru a obține straturi cu o compoziție și o structură dată; posibilitatea de a reduce temperatura procesului de nitrurare la 350 -400 0 С, ceea ce face posibilă evitarea înmuirii materialelor de bază ale produselor; reducerea fragilității stratului și creșterea caracteristicilor de serviciu ale acestuia; ușurință de protecție a secțiunilor individuale ale pieselor împotriva nitrurării; eliminarea pericolului de explozie a cuptorului; declin costuri unitare energie electrica de 1,5-2 ori și gaz de lucru de 30-50 de ori; îmbunătățirea condițiilor de muncă pentru lucrătorii termici. Dezavantaje: imposibilitatea accelerării procesului prin creșterea densității fluxului de ioni, deoarece ca urmare a supraîncălzirii pieselor, duritatea suprafeței scade; intensificarea procesului de nitrurare ionică; acoperire camp magnetic pentru a crește densitatea de curent și a reduce presiunea gazului; prin crearea suprafeței piesei cu o anumită defecte (deformare plastică preliminară, tratament termic).

Unitate de cementare ionică EVT

Cimentarea ionică Cimentarea ionică creează un gradient mare de concentrație de carbon în stratul limită. Rata de creștere a stratului de material cementat este de 0,4…0,6 mm/h, ceea ce este de 3…5 ori mai mare decât în ​​cazul altor metode de cementare. Durata cimentării ionice pentru obținerea unui strat cu grosimea de 1 ... 1,2 mm se reduce la 2 ... 3 ore. Datorita consumului scazut de gaze, electricitate si timpilor scurti de procesare costurile productiei scade de 4 ... 5 ori. Avantajele tehnologice ale carburării ionice includ uniformitatea ridicată a carburării, absența oxidării externe și interne și o scădere a deformarii pieselor. Volum prelucrare redus cu 30%, numărul operațiuni tehnologice este redus cu 40%, timpul ciclului este redus cu 50%.

Nitrurarea ion-plasmă (IPA) IPA este un fel de tratament chimico-termic al pieselor de mașini, unelte, echipamente de ștanțare și turnare, care asigură saturarea prin difuzie a stratului de suprafață de oțel (fontă) cu azot sau azot și carbon în plasmă azot-hidrogen la o temperatură de 450 - 600 ° C, precum și titan sau aliaje de titan la temperatură de titan sau titan la temperatură de 95 ° 00 - 00 ° C. Esența nitrurării ion-plasmei este aceea că, într-un mediu gazos care conține azot, descărcat la 200-1000 Pa între catod, pe care sunt amplasate piesele de prelucrat și anod, al cărui rol este jucat de pereții camerei de vid, este excitată o descărcare de strălucire anormală, formând un mediu activ, atomi, molecule excitate. Acest lucru asigură formarea unui strat nitrurat pe suprafața produsului, constând dintr-o zonă exterioară de nitrură cu o zonă de difuzie situată sub aceasta.

Microstructura stratului nitrurat otel pentru scule 4 X 5 MFS a b Microstructuri ale oțelurilor U 8 (a) și 20 X 13 (b) după nitrurare ion-plasmă

Instalatie UA-63 -950/3400 cu geometrie variabila a camerei de lucru (inaltime 1,7 sau 3,4 m)

Aplicarea metodei de nitrurare ion-plasmă cu această metodă se prelucrează următoarele produse: duze pentru mașini, plăci purtătoare de antrenare automată, matrițe, poanson, matrițe, matrițe (Daimler Chrysler); arcuri pentru sistemul de injecție (Opel); arbori cotiți (Audi); arbori de distribuție (cam) (Volkswagen); arbori cotiți pentru compresor (Atlas, SUA și Wabco, Germania); angrenaje pentru BMW (Handl, Germania); angrenaje de autobuz (Voith); călirea sculelor de presare în producția de produse din aluminiu (Nughovens, Scandex, John Davis etc.). Există o experiență pozitivă a utilizării industriale a acestei metode de către țările CSI: Belarus - MZKT, MAZ, Bel. AZ; Rusia - Auto. VAZ, Kam. AZ, MMPP Salyut, Asociația Construcțiilor de Motoare Ufa (UMPO). Metoda IPA prelucrează: angrenaje (MZKT); angrenaje și alte piese (MAZ); angrenaje cu diametru mare (mai mult de 800 mm) (Bel. AZ); supape de admisie și evacuare (Avto. VAZ); arbori cotiți (Kam. AZ).

Metalizarea produselor conform tipului 1 se realizează în scop decorativ, pentru a crește duritatea și rezistența la uzură, pentru a proteja împotriva coroziunii. Din cauza aderenței slabe a stratului de acoperire la substrat, acest tip de metalizare nu este recomandabil pentru piesele care funcționează la sarcini și temperaturi ridicate. Tehnologia de metalizare conform tipurilor 1 și 2a prevede aplicarea unui strat de substanță pe suprafața unui produs rece sau încălzit la temperaturi relativ scăzute. Aceste tipuri de metalizare includ: electrolitică (electroplating); chimic; procedee cu flacără gaz pentru obținerea acoperirilor (pulverizare); acoperire prin placare (mecano-termic); difuzie, imersie în metale topite. Tehnologia de metalizare conform tipului 2b asigură saturarea prin difuzie a suprafeței pieselor încălzite la temperaturi ridicate cu elemente metalice, în urma căreia se formează un aliaj în zona de difuzie a elementului (Metalizarea prin difuzie). În acest caz, geometria și dimensiunile piesei metalizate practic nu se schimbă.

Metalizarea ion-plasmă Metalizarea ion-plasmă are o serie de avantaje semnificative față de alte tipuri de metalizare. Căldură Plasma și mediul neutru fac posibilă obținerea de acoperiri cu uniformitate structurală mai mare, oxidabilitate mai scăzută, proprietăți de coeziune și adezive mai mari, rezistență la uzură etc., comparativ cu aceste proprietăți ale altor tipuri de metalizare. Cu această metodă de placare, pot fi pulverizate diverse materiale refractare: wolfram, molibden, titan etc., aliaje dure, precum și oxizi de aluminiu, crom, magneziu etc. Acoperirea poate fi realizată prin pulverizare atât cu sârmă, cât și prin pulbere. De fapt, metalizarea constă din trei procese: topire metal solid sârmă sau pulbere (cu metalizare ion-plasmă), pulverizarea metalului topit și formarea unei acoperiri. Materialele pentru pulverizare pot fi orice metale refractare sub formă de sârmă sau pulbere, dar pot fi utilizate și fire cu carbon mediu până la aliaje precum Np-40, Np-ZOHGSA, Np-ZKh 13 etc.. În condițiile întreprinderilor de reparații auto, un aliaj de tip VZK (stellit) sau sormit, care are rezistență ridicată la coroziune și rezistență la uzură, poate fi folosit materiale rezistente la coroziune și la uzură.

NITRIDAREA ION-PLASMA CA UNA DINTRE METODELE MODERNE DE CALIRE A SUPRAFATAȚEI MATERIALELOR

, , elevi;

, art. profesor

Îmbunătățirea calității metalului și a acestuia proprietăți mecanice- aceasta este modalitatea principală de creștere a durabilității pieselor și una dintre principalele surse de economisire a oțelurilor și aliajelor. Îmbunătățirea calității și durabilității produselor se realizează datorită alegerii raționale a materialelor și a metodelor de întărire, obținând în același timp o eficiență tehnică și economică ridicată. Există multe metode diferite de călire a suprafeței - călirea cu curenți de înaltă frecvență, deformare plastică, tratament chimico-termic (CHT), prelucrare cu laser și ion-plasmă.

Procesul de nitrurare cu gaz, utilizat în mod tradițional în industrie, ca unul dintre tipurile de CTO, este procesul de saturare prin difuzie a stratului de suprafață de oțel cu azot. Nitrurarea cu mare efect poate fi folosită pentru a îmbunătăți rezistența la uzură, duritatea, rezistența la oboseală, rezistența la coroziune și cavitație a diferitelor materiale (oțeluri de structură, oțeluri și aliaje rezistente la căldură, oțeluri nemagnetice etc.) Are o serie de avantaje incontestabile, cum ar fi: simplitatea relativă a procesului, posibilitatea de a folosi echipamente și accesorii universale pentru așezarea pieselor și modelarea oricărei dimensiuni a pieselor. În același timp, nitrurarea cu gaz are și o serie de dezavantaje: un timp lung de proces (20-30 ore) chiar și la nitrurare la grosimi mici de strat (0,2-0,3 mm); procesul este dificil de automatizat; protecția locală a suprafețelor care nu sunt supuse nitrurării este dificilă; aplicarea diferitelor acoperiri galvanice (cupru, cositorit, nichelare etc.) necesita organizarea unei productii speciale.

Unul dintre domeniile de intensificare a producției este dezvoltarea și implementarea întreprinderile industriale noi procese și tehnologii promițătoare care îmbunătățesc calitatea produselor, reduc costurile forței de muncă pentru producția acestora, cresc productivitatea muncii și îmbunătățesc condițiile sanitare și igienice în producție.

O astfel de tehnologie progresivă este nitrurarea ion-plasmă (IPA) - un fel de tratament chimico-termic al pieselor de mașini, unelte, echipamente de ștanțare și turnare, care asigură saturarea prin difuzie a stratului de suprafață de oțel și fontă cu azot (azot și carbon) în plasmă de azot-hidrogen la o temperatură.
400-600ºС, titan și aliaje de titan la o temperatură de 800-950ºС în plasmă care conține azot. Acest proces este în prezent larg răspândit în toate țările dezvoltate economic: SUA, Germania, Elveția, Japonia, Anglia, Franța.

În multe cazuri, nitrurarea ionică este mai potrivită decât nitrurarea gazoasă. Printre avantajele IPA în plasma cu descărcare strălucitoare se numără următoarele: capacitatea de a controla procesul de saturație, care asigură o acoperire de înaltă calitate, o compoziție și o structură de fază dată; asigurand absolut aceeasi activitate a mediului gazos pe intreaga suprafata a piesei acoperite de descarcarea luminoasa, aceasta asigura in final producerea unui strat nitrurat uniform ca grosime; reducerea intensității muncii de protecție locală a suprafețelor care nu sunt supuse nitrurării, care se realizează cu ecrane metalice; o reducere bruscă a duratei pieselor de nitrurare (de 2-2,5 ori); deformarea redusă a pieselor. Utilizarea IPA în locul carburării, nitrocarburării, nitrurării gazoase sau lichide, călirii volumetrice sau de înaltă frecvență permite salvarea principalelor echipamente și zone de producție, reducerea costurilor de mașini și transport, precum și reducerea consumului de energie electrică și medii gazoase active.

Esența procesului de nitrurare ionică este următoarea. Într-un spațiu evacuat închis între piesă (catod) și carcasa cuptorului (anod), este excitată o descărcare luminoasă. Nitrurarea se efectuează cu o descărcare strălucitoare anormală, la o tensiune înaltă de ordinul waților. Instalațiile moderne asigură stabilitatea descărcării strălucitoare la limita tranziției sale la normal și arc. Principiul de funcționare a dispozitivelor de stingere a arcului se bazează pe o oprire pe termen scurt a instalației atunci când se aprinde un arc voltaic.

Nitrurarea îmbunătățește rezistența la coroziune a pieselor din oțel carbon și slab aliat. Piesele nitrurate pentru a crește rezistența suprafeței și rezistența la uzură dobândesc simultan proprietăți împotriva coroziunii în abur, apă de la robinet, soluții alcaline, țiței, benzină, atmosferă poluată. Nitrurarea ionică crește semnificativ duritatea pieselor, care se datorează precipitațiilor de nitrură foarte dispersate, a căror cantitate și dispersie afectează duritatea obținută. Nitrurarea crește limita de oboseală. Acest lucru se explică, în primul rând, prin creșterea rezistenței suprafeței și, în al doilea rând, prin apariția unor tensiuni de compresiune reziduale în aceasta.

Avantajele nitrurării ionice sunt realizate pe deplin la scară largă și productie in masa, la călirea unor loturi mari din același tip de piese. Variind compoziția gazului, presiunea, temperatura și timpul de menținere, este posibil să se obțină straturi cu o anumită structură și compoziție de fază. Utilizarea nitrurării ionice dă efecte tehnice, economice și sociale.