.

Упрочнение структуры термодиффузионной обработкой деталей

Диффузионная металлизация — это процесс диффузионного насыщения поверхностных слоев стали различными металлами. Она может осуществляться в твердых, жидких и газообразных средах. При диффузионной металлизации в твердых средах применяют порошкообразные смеси, состоящие обычно из ферросплавов с добавлением хлористого аммония.

Диффузионная металлизация деталей судна

Диффузионная металлизация — насыщение поверхностного слоя детали каким-либо элементом для придания поверхности определенных свойств. Наиболее распространены следующие виды диффузионной металлизации:

  • алитирование — насыщение алюминием для повышения жаростойкости;
  • хромирование — насыщение хромом для повышения коррозионной стойкости, жаростойкости, твердости и износостойкости;
  • силицирование — насыщение кремнием для повышения коррозионной стойкости и кислотостойкое;
  • сульфидирование — насыщение серой для повышения противозадирных свойств и износостойкости;
  • фосфатирование — насыщение фосфором для улучшения прирабатываемости и износостойкости.
Диффузионная металлизация - Alasa
Контейнеровоз Alasa

Насыщение производят на глубину 0,3—0,9 мм, выдерживая нагретую деталь (в среднем до температуры 500— 600°С) в соответствующей среде в течение определенного времени (нескольких часов).

В последнее время применяют комплексные термохимические методы обработки деталей:

  • сульфоцианирование;
  • хромосилицирование (насыщение хромом и кремнием);
  • боросилицирование;
  • корбоборирование (насыщение углеродом и бором);
  • хромоазотирование и др.

Такие покрытия обладают большой поверхностной твердостью и высокой износостойкостью.

Появились новые способы термохимической обработки:

  • ионные;
  • энерговыделяющими пастами.

Первые способы основаны на наибольшей активности газа, которая проявляется в ионизированном состоянии, — ионное азотирование, ионное цементирование и т. д. Ионную термохимическую обработку производят в герметически закрытой камере в атмосфере тлеющего дугового или искрового разряда.

Суть ионных способов можно проследить, например, на ионном азотировании. Деталь помещают в камеру, из которой откачивают воздух. Камеру заполняют газообразным аммиаком и производят электрический разряд. В данном случае электроды являются анодом, а деталь — катодом. Аммиак диссоциирует, распадаясь на ионы азота и водорода. Электрическое поле разгоняет их, ионы начинают бомбардировать поверхность деталиМетоды упрочнения и повышения долговечности деталей, и азот быстро насыщает поверхностные слои.

Диффузионная металлизация - контейнеровоз Aurora
Контейнеровоз Aurora, Северное море

При втором способе деталь покрывают энерговыделяющей пастой, которую поджигают. При горении пасты поверхность детали сильно разогревается (до 600—800°С), а датирующие элементы, содержащиеся в пасте, проникают в верхние слои детали. Через 2—3 мин обгоревшую деталь погружают в воду для охлаждения.

С помощью энерговыделяющих веществ в судовых условиях можно производить:

  • алитирование;
  • борирование;
  • корбонитрирование и другие виды термохимической обработки.

Электромеханическое упрочнение

В практике находит применение электромеханическое упрочнение, суть которого состоит в том, что обрабатываемую деталь устанавливают на специально приспособленный токарно-винторезный станок, а в зону контакта вращающейся детали и перемещающегося инструмента, оснащенного твердосплавной пластиной (роликом), подводят через понижающий трансформатор ток силой 350— 1 300 А, напряжением 2—6 В.

Инструмент от станка должен быть изолирован. В месте контакта из-за малой площади возникает большое сопротивление, т. е. выделяется большое количество тепловой энергии, мгновенно нагревающей зону контакта детали и инструмента до высокой температуры (температуры закалки).

Поверхность детали, подвергаясь в месте контакта высокотемпературному нагреву и действию радиального усилия инструмента, сглаживается. Если использовать специальную заправку резца, то можно деталь высаживать.

Благодаря малой зоне высокотемпературного нагрева по отношению к объему детали поверхностный слой имеет высокую скорость охлаждения за счет отвода тепла внутрь детали. Это приводит к поверхностной закалке детали на глубину 0,2—0,3 мм и одновременно к наклепу, повышающим износостойкость до 11 раз, прочность в 2—6 раз, шероховатость поверхности стальной детали доводится до Rа = 0,63 ÷ 0,32 мкм.

Диффузионная металлизация - контейнеровоз Heinrich Ehler
Контейнеровоз Heinrich Ehler, Кильский канал

При соблюдении определенных условий (специальной заправке резца, режиме обработки) можно восстановить размер детали до нескольких сотых долей миллиметра.

Охрана труда при процессах упрочнения

Работы, связанные с упрочнением деталей механизмов, необходимо выполнять в специальной одежде, предусмотренной нормами, с использованием защитных устройств. Помещения должны быть хорошо освещены. Освещение рабочих столов, верстаков, станков и аппаратов должно быть достаточным, а для опасных мест производственных участков должна быть предусмотрена повышенная освещенность.

В помещениях с повышенной пожароопасностью напряжение местных осветительных установок должно быть не выше 36 В. Во всех гальванических цехах и отделениях должно быть оборудовано аварийное освещение.

Участок для цианирования деталей должен быть изолирован. В кладовой для хранения цианистых солей должны храниться запасные комплекты спецодежды и противогазы марки В с противопылевым фильтром для использования их при очистке и ремонте ванн. Устанавливать питьевые бачки с фонтанчиками в местах хранения и применения цианистых солей запрещено.

Предлагается к прочтению: Автоматическая наплавка на токарных станках

Селитровые ванны должны быть оснащены терморегулятором или светозвуковым устройством для того, чтобы не допустить перегрева селитры выше 550—600°С, так как может произойти взрыв.

Рабочие должны быть обеспечены зубными щетками и зубным порошком.

Контейнеровоз Frederik
Контейнеровоз Frederik, Балтийское море

После работы необходимо принимать теплый душ, тщательно мыть руки и смазывать их глицерином.

Не следует нагревать техническую серную кислоту выше 60°, так как она обычно загрязнена различными примесями, в частности мышьяком, который при нагреве до температуры 70—80°С может выделять ядовитый мышьяковистый водород. При нагревании ванны, содержащей в растворе соляную кислоту, до температуры выше 40°С выделяется хлористый водород.

Помещать мелкие изделия в травильные ванны и выгружать их из ванн необходимо кислотоупорными корзинами из бронзы, алюминия, нержавеющей стали и винипласта. Для электролитического наращивания применяют постоянный ток напряжением до 12 В, но силой до нескольких тысяч ампер, а также селеновые выпрямители с силой тока 1 000—3 000 А при напряжении 6—9 В.

Рабочие в этих цехах работают в условиях большой влажности, поэтому токонесущие шины и предметы, находящиеся под током, должны быть огорожены во избежание соприкосновения с ними рабочих. Все электродвигатели переменного тока должны быть заземлены.

Читайте также: Восстановление размеров и форм деталей деформированием

При работе на установках высокой и ультравысокой частоты человек подвергается воздействию периодически сменяющихся электрических и магнитных полей. Напряженность электрического поля для средних и длинных волн на рабочих местах не должна превышать 5 В/м, за исключением рабочих мест у индукционных плавильных печей и нагревательных индукторов, где временно допускается напряженность поля 10 В/м. Интенсивность облучения на рабочих местах для диапазона сантиметровых и дециметровых волн установлена в милливаттах на квадратный сантиметр.

При пребывании рабочего на рабочем месте весь рабочий день интенсивность облучения должна быть не более 0,01 мВт/см2, около 2 ч — не более 0,1 мВт/см2. При этом обязательно применять защитные очки, которые должны быть изготовлены из латунной или металлической сетки размером 0,8×0,8X×2 см.

Контейнеровоз Baltic Petrel
Контейнеровоз Baltic Petrel, река Эльба

Концентрация вредных газов, паров и пыли в рабочей зоне не должна быть выше санитарных норм. На участках, где производят работы с ядовитыми веществами (травление деталей, электролитическое наращиваниеЭлектромеханический метод наращивания и электроискровая обработка деталей, термическая обработка), должна быть хорошо налажена приточно-вытяжная вентиляция. Установки, выделяющие в рабочую зону ядовитые вещества, должны быть оборудованы местными отсасывающими устройствами. Работать на таких установках можно лишь в спецодежде и с индивидуальными средствами защиты.

При несоблюдении правил безопасности ядовитые вещества при процессах упрочнения термохимической обработкой могут попасть в организм человека и вызвать его отравление (окись цинка, марганец, бензол, ксилол, толуол, свинец, хром, окись углерода, сернистый газ, фтористый водород).

При термической обработке металлические каркасы электропечей должны надежно заземляться, на щите управления должна зажигаться лампа красного цвета, сигнализирующая о подаче напряжения на нагревательные элементы печи, и зеленого при снятии напряжения.

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Август, 19, 2019 72 0
Читайте также