Фізико-хімічні методи зміцнення інструменту

Ціанування. Насичення поверхневого шару вуглецем, азотом чи ціанування є завершальною операцією. Ціанування проходить при температурах не нижче 480°С і інтенсивно розвивається з підвищенням температури до 580°С. Швидкорізальні сталі ціанують при температурі 550-570°С, не викликаючи зниження твердості прилеглих шарів. Товщина шару, отримана при цій температурі, залежить від тривалості процесу і становить 0,02-0,07 мм. Твердість інструментів, що підлягають ціануванню, повинна бути не нижче HRC 62 для того, щоб тонкий ціанований шар розміщувався на твердій основі.

Ціанований шар представляє собою тонку суміш мартенситу, карбідів і карбонітридних фаз і має підвищену теплостійкість та зносостійкість, зменшує коефіцієнт тертя і налипання металу. Стійкість інструментів підвищується в 1,5-2 рази.

В залежності від середовища розрізняють рідинне, газове і тверде ціанування. Найбільш оперативним процесом є рідинне ціанування, тривалість якого складає 5 – 30 хвилин.

Для рідинного ціанування швидкорізальних сталей як правило застосовують такі розчини у ваннах: а) 50% NaCN, 25-30% Na₂CO₃, 10-15% NaCl; б) 50% NaCN, 15 -20 % Na₂CO₃, 15 -20 % NaCl. Для стабільності процесу необхідно підтримувати постійний тепловий режим ванни, відкриваючи її тільки при завантаженні і вивантаженні. Інструмент завантажується невеликими партіями і нагрітими до 400°С. Роботи необхідно проводити в ізольованому приміщенні з припливно-витяжною вентиляцією і пунктом нейтралізації.

Газове ціанування проводиться в суміші аміаку і вуглекислого газу. Температура процесу 550 – 570 °С, витримка – 1-2 години. Виконують ціанування в спеціальних герметичних камерах.

Тверде ціанування не потребує спеціального обладнання, так як його можна проводити в печі для відпуску. Його виконують в суміші 60 -70% деревного вугілля і 30-40 % жовтої кров’яної солі.

Сульфоціанування. Сульфоціанування – це процес насичення поверхні металу одночасно вуглецем, азотом і сіркою. На поверхні сталі виникає плівка сульфіду заліза товщиною 3-6 мкм, що виконує роль твердого мастила. Сульфоціанування підвищує зносостійкість дещо більшу ніж ціанування у випадках недостатнього змащування, а також на інструментах, що мають велику площу контакту з оброблюваною деталлю (мітчики, розвертки, фасонні різці).

Рідке азотування. Суть методу полягає в тому, що інструмент після звичайної термічної обробки і заточування підлягає нагріванню в розплаві азотовмісних солей з метою насичення його поверхні азотом і вуглецем. Ванна для рідкого азотування має такий склад: 28-40% NaCNO, 28-40% KCl, 25-45% кальційованої соди.

Процес азотування складається з таких операцій: 1) підігріванні інструменту до 400-450°С; 2) рідкого азотування при температурі 550°С; 3) охолодження і промивання в гарячій та холодній воді. Рідкому азотуванню підлягає інструментах як новий, так і відновлений, виготовлений із всіх марок швидкорізальної сталі після кінцевої термічної і механічної обробки. Твердість зміцненого шару і його вплив на стійкість такий самий, як при ціануванні. Перевагою рідкого азотування є той фактор, що процес оснований на застосуванні нетоксичних солей, що полегшує включення цієї операції в технологічний процес.

Іонне азотування. Метод іонного азотування здійснюється в плазмі тліючого розряду. Суть процесу полягає в наступному. З допомогою електричного поля азот у формі іонів бомбардує поверхню виробу і насичує її (рисунок 1.13). У вакуумній печі 1 знаходяться інструменти 2, ізольовані від стінок посудини. Інструменти зв’язані з негативним полюсом 3 і представляють собою катод газового розряду. Заземлена стінка вакуумної печі – анод. У вакуум між стінкою печі та інструментами подається азотовмісний газ під тиском 1Атм. Після вмикання високої напруги запалюється розряд в газі. Відбувається процес іонізації газу, в результаті чого іони азоту бомбардують поверхю інструменту і насичують поверхню.

Рисунок 1.13 [5]– Схема установки для іонного азотування

1 – камера; 2 – виріб; 3 – джерело живлення; 4 – пристрій

газозабезпечення.

Особливо ефективним є застосування іонного азотування для фрез, що заточуються по передній поверхні. В цьому випадку нітрований шар зберігається при переточках по задній поверхні. Стійкість азотованих зуборізних фрез підвищується в 4-8 разів, черв’ячних фрез – в 2-3 рази.

Дата добавления: 2015-08-31