125710 (Зміст технології поверхневого зміцнення сталевих виробів), страница 4

Зміцнення з оплавленням поверхні зазвичай використовують для досягнення особливих експлуатаційних властивостей.

При плазмовому термозміцненні окремі шари оброблюваної ділянки прогріваються по глибині до різних температур, унаслідок чого зона термічної дії (ЗТД) має шарувату будову. Залежно від мікроструктури і мікротвердості в сталях по глибині ЗТД розрізняють три шари (рис.3.1).

Рис.3.1 Схема будови ЗТД при плазмовому зміцненні

Зона оплавлення 1 (перший шар) має місце при гартуванні з оплавленням. Як правило, зона оплавлення має стовпчасту будову з кристалами, витягнутими у напрямі тепловідводу. Основна структурна складова - мартенсіт, карбіди зазвичай розчиняються. При оптимальних режимах гартування з розплавленням зневуглецювання не відбувається, немає пір і шлакових включень. При плазмовому гартуванню без оплавлення перший шар відсутній.

Другий шар - зона гартування 2 з твердої фази. Його нижній кордон визначається температурою нагріву до Ас₁. В цьому випадку разом з повним гартом відбувається і неповна. По глибині даний шар характеризується структурною неоднорідністю. Ближче до поверхні є мартенсіт і залишковий аустеніт, отримані при охолоджуванні з гомогенного аустеніту. Ближче до вихідного металу разом з мартенсітом є елементи вихідної структури: феріт в доевтектоїдній сталі і цементит в заевтектоїдній.

У перехідній зоні 3 (третій шар) метал нагрівається нижче за точку Ас₁. Якщо сталь має вихідний стан після гартування або відпуску, то в результаті плазмової обробки в цьому шарі утворюються структури відпуску - троостіт або сорбіт, що характеризуються зниженою твердістю. Зона термічного впливу плазмового струменя (дуги) має форму сегменту, по своїй будові вона аналогічна ЗТД електронного і лазерного променів.

При плазмовому нагріві не завжди удається уникнути накопичення теплоти в оброблюваному виробі. З метою усунення накопичення теплоти у виробі використовують плазмове зміцнення в рідких середовищах. Оброблюваний виріб занурюють в рідину так, щоб над його поверхнею був рідкий прошарок певної товщини (рис.3.2).

Рис.3.2 Схема процесу плазмового зміцнення в рідких середовищах: 1 - плазмотрон; 2 - введення води; 3 - виведення води

Остання залежить від параметрів плазмового струменя і властивостей рідини. Завдяки газодинамічному натиску плазмового струменя в рідкому прошарку створюється воронка, через яку відбувається термічна дія плазми на оброблювану поверхню. Обробку здійснюють в напівзамкненому об'ємі, обмеженому з усіх боків рідиною. При русі плазмового струменя відносно деталі нагріта до температури структурних перетворень поверхня відразу закривається рідиною, яка охолоджує її. Якщо використовувати не воду, а активні рідкі середовища типа розчинів різних солей, на поверхню можна додатково хімічно впливати.

Перевагою даного способу є практично повна відсутність деформацій оброблюваного виробу. Підвищення швидкості нагріву скорочує температурновременный інтервал зростання зерна і гомогенізації аустеніту [7 Лащенко, с.5-10].

Висновки

Багато деталей машин працюють в умовах тертя і піддаються дії ударних і вигинаючих навантажень. Такі деталі мають бути твердими, зносостійкими, міцними і одночасно в'язкими, пластичними. Це досягається поверхневим зміцненням.

Призначення поверхневого зміцнення - підвищення міцності, твердості, зносостійкості поверхневих шарів деталей при збереженні в'язкою, пластичної серцевини для сприйняття ударних навантажень.

В деталей машин, що працюють при динамічних і циклічних навантаженнях, тріщини втоми виникають в поверхневих шарах під впливом розтягуючої напруги. Якщо на поверхні створити залишкову напругу стискування, то розтягуюча напруга від навантажень в експлуатації буде менша і збільшиться межа витривалості (втомі). Створення в поверхневих шарах деталей напруги стискування - друге призначення поверхневого зміцнення.

Будь-який економічно обґрунтований метод зміцнення вимагає перевірки типової технології в конкретних умовах для кожного виду зміцнюваного виробу. Вживаність методу визначають по основних чинниках, що характеризують зовнішні і внутрішні умови експлуатації зміцнених виробів і техніко-економічні можливості використання методу в умовах, що склалися, і в перспективному періоді. У кожному конкретному випадку для кожного виду зміцнюваного виробу на вибір і ухвалення обґрунтованого рішення про доцільність використання методу зміцнення впливає своя, специфічна, група чинників. Якнайповніша оцінка прийнятності методу для даних умов можлива в тому випадку, якщо розглядається якнайповніше число чинників і зв'язку між ними. З цією метою раціонально вивчити і класифікувати основні чинники, що діють в даних конкретних умовах.

Впровадження технології зміцнюючої обробки вимагає проведення великого комплексу підготовчих робіт. У їх числі - визначення номенклатури виробів, деталей і поверхонь, зміцнення яких доцільно і необхідно; вибір найбільш ефективного, економічно оптимального методу зміцнення, його експериментальна перевірка в лабораторних умовах; підготовка матеріальної бази - придбання і виготовлення стандартизованого і нестандартизованого устаткування, різних приладів і інструментів; підготовка виробничих приміщень і комунікацій; накопичення основних і допоміжних матеріалів.

Список використаної літератури

1. Гольчевская Н.Ю., Гольчевский В.Ф. Материаловедение: Учебное пособие. - Иркутск: ИрГТУ, 2008. - 428 с.

2. Гуляев А.П. Металловедение: Учебник. - М.: Металлургия, 1986. - 544с.

3. Дьогтєв Г.Ф. Матеріалознавство: Посібник. - К.: "Вища школа", 1975, - 256 с.

4. Евдокимов В.Д., Клименко Л.П., Евдокимова А.Н. Технология упрочнения машиностроительных материалов: Учебное пособие-справочник / Под редакцией В.Д. Евдокимова. - Одесса, Николаев: Изд-во НГГУ им. Петра Могилы, 2005. - 352 с.

5. Лахтин Ю.М. Основы металловедения: Учебник. - М.: Металлургия, 1988. - 320 с.

6. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение: Учебник. - М.: Машиностроение, 1980. - 493 с.

7. Лащенко Г.И. Плазменное упрочнение и напыление. - К.: "Екотехнологія", 2003. - 64 с.

8. Материаловедение: Учебник / Под общ. ред. Б.Н. Арзамасова. - М.: Машиностроение, 1986. - 384 с.

9. Солнцев Ю.П., Пряхин Е.И. Материаловедение: Учебник для вузов. - СПб.: Химиздат, 2007. - 784 с.

10. Упрочнение поверхностей деталей комбинированными способами / А.Г. Бойцов, В.Н. Машков, В.А. Смоленцев, Л.А. Хворостухин. - М.: Машиностроение, 1991. - 144 с.

11. Шевченко С.М., Сахарова В.Н., Пачурин Г.В., Иняев В.А. Повышение жаропрочности сталей // Фундаментальные исследования, 2006. - № 4. - с.87-88