КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Лекция 6. ТЕМА 11: методы химико-термического упрочнения поверхностного слоя деталей
Цементация применяется для упрочнения рабочих поверхностей шестерен, валов, осей и др. деталей с целью упрочнения их поверхностного слоя с сохранением мягкой сердцевины. Азотированная поверхность обладает большей износостойкостью по сравнению с цементованной или цианированной поверхностью, но толщина упрочненного азотированного слоя меньше и поэтому этот слой выдерживает меньшие нагрузки. Азотирование применяется для упрочнения рабочих поверхностей гильз цилиндров, шестерен, штоков, осей и др. деталей. Цианирование применяется для упрочнения рабочих поверхностей режущего инструмента осей и др. деталей. Процесс токсичен, т.к. проводится в расплавленных цианистых солях. Борирование применяется для упрочнения рабочих поверхностей режущих инструментов. Метод перспективен для упрочнения деталей из титана, тантала и циркония, жаростойкость которых при температуре 950ºС в 15-30 раз выше, чем без бора. Силицирование применяется для упрочнения деталей из тугоплавких металлов и сплавов с целью защиты их от окисления при 1300ºС - 1700ºС. По сравнению с алитированием обеспечивает большую пластичность поверхностного слоя, позволяя осуществить даже обработку давлением, гибочные операции, накатку резьбы. Алитирование применяется для упрочнения лопаток турбины, осей и втулок, работающих при температурах > 700ºС. Титанирование – перспективный процессдля упрочнения поверхностей, работающих в условиях кавитации и коррозионной среды. Хромонитридизация - перспективный процессдля упрочнения трущихся поверхностей авиадвигателей, работающих при температурах ~ 700ºС. Износостойкость этих поверхностей значительно выше по сравнению с алитированными поверхностями.
При назначении химико-термических методов упрочнения надо помнить, что они осуществляются при высокой температуре (~ 1000ºС), за исключением азотирования. Поэтому следует учитывать структурные изменения в основном металле и возможное коробление детали из-за релаксации (снятия) остаточных напряжений.
Технолог, зная условия эксплуатации и взаимосвязь эксплуатационных свойств и качества поверхностного слоя деталей, назначает методы и режимы обработки детали. Так, например: если деталь – высоко нагруженная, работает в условиях высоких температур нагрева и агрессивной среды, то:
- деформация поверхностного слоя и его напряженность должны быть минимальными; - шероховатость поверхности – в пределах Ra = 0,63…0,16 мкм. Исходя из этих требований, технолог обязан выбрать соответствующие методы и режимы обработки и их последовательность. Наиболее целесообразно в этом случае применить ЭХО с последующим механическим полированием для снятия на поверхности детали следов растравливания по границам зерен. Деформационные изменения в поверхностном слое при такой обработке будут незначительны. Если данный технологический вариант невозможно реализовать, то можно обработать деталь обычными методами резания металлическим или абразивным инструментом, предусмотрев термическую обработку готовой детали в вакууме или нейтральной среде (аргон и др.) для снятия деформационного упрочнения поверхностного слоя или хотя бы для снятия остаточных напряжений и частичного снятия упрочнения. Для удаления наиболее деформированной части поверхностного (толщиной 0,03…0,05 мм), а заодно и уменьшения макронапряжений, можно применить электрополирование. При температуре нагрева до 500°С в воздушной среде сопротивление усталости сталей и сплавов можно повысить, прежде всего: а) снижением шероховатости поверхности; б) применением химико-термической обработки (азотирование, цементирование и др.); в) применением ППД (обкатка шариком, дробеструйная обработка, виброгалтовка и др. Примечание: гальваническое и химическое никелирование снижают усталостную прочность деталей; для устранения этого вредного влияния можно применить обработку детали методом ППД (эффективнее всего обработка ППД до и после нанесения покрытия) При работе в условиях высокой температуры и агрессивной среды: а) снижением шероховатости поверхности; б) применением химико-термической обработки; в) уменьшением деформационного упрочнения поверхностного слоя (степень упрочнения должна быть в пределах 0…2%).
При малых скоростях скольжения трущихся поверхностей и больших давлениях (превышающих предел текучести материала на участках фактического контакта) в условиях граничного трения и высоких температур важным является:
а) повышение твердости трущихся поверхностей поверхностной закалкой; б) нанесение износостойких покрытий и химико-термическое упрочнение трущихся поверхностей; в) подбор металлов пар трения, не склонных к взаимному схватыванию; г) уменьшение деформации поверхностного слоя; д) обеспечение оптимальной величины шероховатости трущихся поверхностей для конкретных условий работы пары.
При больших скоростях скольжения трущихся поверхностей и жидкой смазке рекомендуется: а) увеличивать теплоустойчивость металлов пар трения легированием их редкоземельными металлами в сочетании с термообработкой; б) уменьшать трение применением специальных смазок и различных присадок к ним (графита, химически и физически активных веществ и т.п.); в) применить обработку ППД, создающую на поверхности детали систему каналов, удерживающую жидкую смазку (виброобкатывание, вибровыглаживание и др.); г) применение износостойких и антифрикционных покрытий; д) подбор металлов пар трения, не склонных к взаимному схватыванию. е) обеспечение оптимальной величины шероховатости трущихся поверхностей для конкретных условий их работы. Выбор метода защиты поверхностного слоя деталей от окисления и коррозионного разрушения зависит от материала детали и условий эксплуатации (температуры, нагрузки и продолжительности их воздействия, а также от окружающей среды). Для деталей из коррозионно-стойких конструкционных материалов, работающих без покрытий в воздушной или агрессивной среде, необходимо обеспечивать: а) шероховатость поверхности – в пределах Ra = 0,63…0,16 мкм б) нанесение защитных покрытий, (применение защитных покрытий является наиболее эффективным направлением повышения сопротивления коррозии поверхностей); в) степень деформации поверхностного слоя, тем меньше, чем агрессивнее среда и выше температура. Для деталей, работающих при комнатной температуре в воздушной или другой среде:
а) нанесение защитных покрытий электролитическим, химическим или химико-термическим методом (никелирование, хромирование, алитирование, борирование и др.); б) нанесение лакокрасочных покрытий. Для деталей, работающих в агрессивных газовых средах: а) нанесение защитных покрытий химико-термическим методом (никелирование, алитирование, и др.); б) напыление металлов, сплавов и керамики; в) лакирование. Фреттинг-коррозия является основным фактором, определяющим работоспособность неподвижных соединений, работающих в условиях циклического нагружения. Условиями возникновения фреттинг-коррозии являются: - значительные контактные давления; - малые относительные перемещения контактирующих поверхностей (десятые и сотые доли миллиметра) циклического характера; - отсутствие возможности удаления продуктов износа из зоны контакта; - вибрации. Эти условия являются типичными для напряженных гладких и шлицевых соединений, подвергающихся совместным циклическим деформациям под действием импульсных нагрузок и вибраций. К таким соединениям в авиационном двигателе относятся торцевые шлицевые соединения дисков компрессора, шлицевые соединения валов, замки лопаток и др. Исходная шероховатость при фреттинг-коррозии резко увеличивается, в поверхностном слое детали образуются каверны и оспины. На поверхности контакта появляются характерные следы абразивного износа, образованные в результате воздействия дисперсных окисленных частиц высокой твердости. Процесс износа при фреттинг-коррозии отличается высокой скоростью и интенсивностью. При этом значительно снижается усталостная прочность деталей. Для деталей, работающих при фреттинг-коррозии, необходимо подобрать материалы, используя различные методы упрочнения. Эрозия является основным фактором, определяющим работоспособность деталей, работающих в условиях воздействия потока пыли, песка или каких-либо других частиц. Эрозионное разрушение происходит постепенно и легко обнаруживается при эксплуатации. Неравномерность скоростей и давлений потока в различных точках поверхности детали приводит к большой неравномерности пластической деформации, эрозионному разрушению и износу. В результате рельеф поверхности, например, пера лопатки в различных сечениях изменяется не равномерно. А при высоких температурах возрастает агрессивность потока, интенсифицируются процессы окисления, способствующие ускорению износа, образованию эрозионных питтингов и зарождению на поверхности лопаток микротрещин. Для повышения эрозионной стойкости деталей может быть применено химико-термическое упрочнение, нанесение соответствующих покрытий.
Жаростойкость (окалиностойкость) может существенно быть повышена нанесением на рабочую поверхность детали металлических и не металлических покрытий (жаростойких, термобпрьерных), а также химико-термическим упрочнением.
Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 1230; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |