Metodat për forcimin e sipërfaqes së pjesëve. Forcimi sipërfaqësor i pjesëve Metodat e forcimit të metaleve
METODAT PËR FORCIMIN E TUBAVE ÇELIK
Elizaveta Vladimirovna Filipenko
student gr. 3 vjet, GBOU SPO SO "Kolegji Metalurgjik Pervouralsk", Pervouralsk
E- postë: cher - ev @ postë . ru
Shcherbinina E.V.
mësues special disiplinat e VKK, kreu i Pervouralsk
Industria metalurgjike- një nga sektorët më të mëdhenj të ekonomisë kombëtare dhe është në vendin e dytë pas kompleksit të naftës dhe gazit për sa i përket të ardhurave nga eksporti.
Vitet e fundit, niveli i zhvillimit të metalurgjisë së zezë ruse është rritur ndjeshëm. Kjo, para së gjithash, për shkak të vëllimeve të konsiderueshme të investimeve financiare të drejtuara drejt modernizimit të prodhimit nga ndërmarrjet më të mëdha në industri.
Një nga degët kryesore të kompleksit metalurgjik është prodhimi i tubave.
Tubat prodhohen në mënyrë industriale, nga metalet dhe lidhjet, materialet organike (plastika, rrëshirat), betoni, qeramika, qelqi, druri dhe përbërjet e tyre.
Tuba përdoren për të transportuar media të ndryshme, për të izoluar ose grupuar tela të tjerë. Tubi metalik përdoret gjerësisht në ndërtim, si profil strukturor, në mekanizma - si bosht për transmetimin e rrotullimit, etj.
Tubat klasifikohen sipas metodës së prodhimit (të mbështjellë pa tegela, të ekstruduara, të salduara dhe të derdhura).
Tuba të prodhuara nga lloje të ndryshme çeliku përdoren gjerësisht në industri.
Ka disa mënyra për të ngurtësuar çelikun e tubave, të cilat përdoren gjerësisht në prodhim:
1. Trajtimi termo-mekanik konsiston në deformimin plastik të austenitit i ndjekur nga ngurtësimi në martensit dhe kalitja e ulët.
2. Forcimi i sipërfaqes konsiston në ngrohjen e shtresës sipërfaqësore të çelikut mbi pikën Ac 3 me ftohje të mëvonshme për të marrë fortësi dhe forcë të lartë në shtresën sipërfaqësore të pjesës në kombinim me një bërthamë viskoze. Ngrohja për forcim kryhet duke përdorur rryma me frekuencë të lartë, flakën e djegësve të gazit ose oksigjenit-acetileni, si dhe rrezatimin lazer.
3. Trajtimi i të ftohtit kryhet për të rritur fortësinë e çelikut duke shndërruar austenitin e mbajtur të çelikut të ngurtësuar në martensit. Kjo bëhet duke ftohur çelikun në temperaturën e pikës së poshtme martenzitike.
4. Forcimi i sipërfaqes nga deformimi plastik - Ngurtësimi i sipërfaqes së pjesës ndodh si rezultat i deformimit të ftohtë, gjë që bën të mundur rritjen e forcës së saj të lodhjes.
5. Trajtimi kimiko-termik - trajtim termik i metaleve në mjedise të ndryshme kimikisht aktive me qëllim ndryshimin e përbërjes kimike dhe strukturës së shtresës sipërfaqësore të metalit, duke rritur vetitë e tij. Këto trajtime përfshijnë çimentimin, nitrokarburizimi nitrizim, cianidim - qëllimi: fortësia, rezistenca ndaj konsumit dhe kufiri i qëndrueshmërisë në sipërfaqen e pjesës; Metalizimi me difuzion (alitizues, silikonues, kromuar etj.) - qëllimi: rritja e rezistencës ndaj korrozionit të sipërfaqes gjatë punës në mjedise të ndryshme gërryese.
Metoda inovative të përdorura për forcimin e çelikut të tubave.
Rrotullim i kontrolluar.
Ky është një lloj procesi i përpunimit termomekanik në temperaturë të lartë të çeliqeve dhe lidhjeve, i karakterizuar nga të rregulluara, në varësi të përbërjes kimike, kushteve të ngrohjes së metalit, parametrave të temperaturës dhe deformimit të procesit dhe mënyrave të specifikuara të ftohjes së metalit në faza të ndryshme. të përpunimit të plastikës.
Si rezultat: kjo teknologji bën të mundur marrjen e kombinimeve optimale të vetive të forcës dhe qëndrueshmërisë së produkteve të përfunduara të mbështjellë pa përdorimin e trajtimit termik dhe me një konsum më të ulët të aditivëve të pakët aliazh.
Parimi themelor i rrotullimit të kontrolluar është rafinimi i kokrrave të austenitit dhe, rrjedhimisht, ferritit, gjë që çon në një rritje të njëkohshme të forcës dhe qëndrueshmërisë së çelikut.
Rrotullimi i kontrolluar ka 3 faza të prodhimit të çelikut të tubave: deformim në zonën e rikristalizimit të austenitit, deformim i austenitit jokristalizues dhe deformim në rajonin dyfazor austenit-ferrit. Hulumtimet kanë treguar se gjatë rrotullimit në një stendë përfundimi në temperatura nën Ar 3, vetitë mekanike ndikohen nga dislokimi, forcimi i nënstrukturës dhe teksturës. Dallimet kryesore midis rrotullimit konvencional dhe atij të kontrolluar janë se në rrotullimin e kontrolluar, brezat e deformimit ndajnë kokrrat e austenitit në disa blloqe. Kufiri i çdo blloku është një burim i bërthamës së kokrrave të ferritit. Si rezultat, nga kokrrat e austenitit me të njëjtën madhësi gjatë rrotullimit të kontrolluar, formohen kokrriza ferrite më të vogla se gjatë rrotullimit të nxehtë konvencional, kur bërthamimi i kokrrave të ferritit ndodh në kufijtë e kokrrave të austenitit. Për më tepër, një rritje në numrin e qendrave aktive të bërthamimit të ferritit përshpejton procesin e transformimit, si rezultat i të cilit zvogëlohet mundësia e formimit të një strukture bainite, e cila i jep rezistencë të ulët çelikut. .
Në praktikën e prodhimit të rrotullimit, merren masa për të rritur saktësinë dimensionale të pjesës:
1) përdorimi i stendave të ngurtë që sigurojnë deformime minimale elastike të stendës rrotulluese;
2) përmirësimi i dizajnit të furrave të ngrohjes dhe cilësisë së ngrohjes, duke lejuar ruajtjen e një temperature uniforme në të gjithë seksionin kryq të pjesës së punës dhe pjesëve të ndryshme të punës;
3) përdorimi i ftohjes optimale të shiritave, duke kompensuar rritjen e temperaturës së rrotullave nën ndikimin e nxehtësisë së shiritave të nxehtë dhe nxehtësisë së lëshuar gjatë deformimit plastik;
4) rritja e fortësisë së sipërfaqes së punës së rrotullës;
5) deformimi i njëtrajtshëm i metalit në matës dhe zvogëlimi i presionit gjatë rrotullimit duke përdorur kalibrimet optimale të rrotullave, duke përdorur kushineta moderne rrotulluese dhe fërkime lëngu në stendat rrotulluese, pajisja e mullinjve të rrotullimit të vazhdueshëm me pajisje të përhershme për kontrollin e tensionit të produkteve të mbështjellë. , etj.
Figura 1 Skema e efektit të temperaturës së deformimit gjatë rrotullimit të kontrolluar në morfologjinë e kokrrave të austenitit dhe strukturës ferrit-perlit në çeliqet me mikroaliazh me karbon të ulët.
Çeliqet me karbon të ulët me forcim kompleks dhe një strukturë heterofazë që përmbajnë produkte të dekompozimit në temperaturë të ulët të austenitit.
Çeliqet me një strukturë që përmbajnë ferrit poligonal, bainit dhe ishuj të vegjël martensit (austeniti i mbetur) kanë një diagram të vazhdueshëm tërheqës pa një pllajë rendimenti. Ndryshe nga çeliqet me strukturë ferrit-perliti, kjo mund të sigurojë forcim të dukshëm gjatë procesit të prodhimit, duke zbuluar një rritje të forcës së metalit të tubit në krahasim me pjesën e punës, gjë që zgjeron perspektivat për përdorimin e çeliqeve të kësaj klase. Sipërfaqja e rendimentit mund të zvogëlohet dhe tendenca për të formuar një diagram të qetë tërheqës mund të rritet duke zëvendësuar perlitin me bainit në prani të një përbërësi martensitik-wastenitik. Duhet theksuar se, në një masë të madhe, ulja e faktorit të konvertimit shoqërohet me efektin e sforcimeve të mbetura në nivel makro. Në këtë drejtim, ndikimi i mikrostrukturës është më kompleks, gjë që kërkon shqyrtim të veçantë. Në fletët deri në 12-15 mm të trasha, pllaja e rendimentit mund të eliminohet me kusht që të plotësohet raporti i mëposhtëm:
32,5 Mo + 10 (Mn + Cr) +2,5 Ni > 23
Fatkeqësisht, metalurgët rusë nuk janë ende plotësisht të gatshëm për prodhimin industrial të fletëve dhe mbështjelljeve nga çeliqet e kësaj klase, ndërsa praktika botërore e ndërtimit të tubacioneve tashmë përfshin përdorimin e tubave të klasës së saktësisë X100 dhe X120.
Është e qartë se çeliqet me karbon të ulët të gjeneratës së re, forca e të cilave sigurohet për shkak të formimit të produkteve të transformimit me temperaturë të ulët, dallohen nga një grup unik i vetive në krahasim me çeliqet ferrit-perlit me dispersion dhe forcim nënstrukturor. Niveli i vetive të çeliqeve ferrito-perlit (me perlit të ulët) përcaktohet kryesisht nga shkalla e forcimit të ferritit për shkak të krijimit të një nënstrukture dhe çlirimit të karbidonitrideve, kryesisht vanadiumit, në të.
konkluzioni.
Kohët e fundit, Rusia ka parë një rritje të qëndrueshme në prodhimin e tubave të çelikut. Konsumi i disa llojeve të tubave të çelikut vazhdon tendencat e viteve të kaluara: një rënie në konsumin e tubave të salduar me diametër të vogël dhe të mesëm dhe një rritje në konsumin e tubave të salduar me diametër të madh dhe tubave pa tela të shkallës së naftës që përdoren për prodhimin. dhe transporti i gazit dhe naftës; Tubat pa qepje do të vazhdojnë të zëvendësohen me tuba të salduar, prodhimi i të cilëve tashmë ka arritur në 64% të vëllimit total të prodhimit të tubave.
Në vitet e ardhshme, prodhuesit rusë do të modernizojnë në mënyrë aktive pajisjet, do të komisionojnë kapacitete të reja për prodhimin e biletave me cilësi të lartë dhe prodhimin e tubave që plotësojnë standardet ndërkombëtare.
E ardhmja e industrisë globale ruse qëndron në tregjet e huaja dhe vendase. Në tregun e huaj, niveli tashmë arrin deri në 25% të tubacioneve të prodhuara në vend; Ka edhe perspektiva të mira në tregun e brendshëm, duke marrë parasysh pozicionin udhëheqës të Rusisë në rezervat e naftës dhe gazit, distancat e gjata për transportin e tyre dhe zbatimin e një numri projektesh të mëdha tubacionesh.
Nevoja për të rritur forcën strukturore të çeliqeve përcakton kalimin në teknologji metalurgjike me precizion të lartë dhe me njohuri intensive. Për tubat e klasave të forta të larta, perspektiva e çeliqeve me karbon të ulët me forcim kompleks dhe një strukturë heterofaze që përmban produkte të dekompozimit në temperaturë të ulët të austenitit dhe përdorimin e teknologjisë së kontrolluar të rrotullimit, e cila bën të mundur marrjen e kombinimeve optimale të forcës dhe rezistencës. Vetitë e produkteve të përfunduara të petëzuara pa përdorimin e trajtimit termik dhe me një konsum më të ulët të aditivëve të pakët aliazh janë të dukshme.
Zotërimi i prodhimit të produkteve të tilla kërkon një ndryshim cilësor në kapacitetet kryesore të ndërmarrjeve metalurgjike vendase bazuar në përdorimin e teknologjive moderne që përdoren gjerësisht në praktikën botërore.
Bibliografi:
1.Agjencia e Informacionit Ekonomik “Prime”
2. Portali analitik “Monitorimi i Çmimeve”
3. Bronfin B.M., Emelyanov A.A., Shveikin V.P. Çelikë feritiko-martensitik dyfazorë të përforcuar me karbide vanadiumi / Kimia, teknologjia dhe aplikimi i komponimeve të vanadiumit: Abstrakte të Konferencës IV All-Union. Nizhny Tagil, 1982. F. 106.
4. Bronfin B.M., Emelyanov A.A., Shveikin V.P. Forcimi nënstrukturor i çeliqeve feritiko-martensitik dyfazor // Forcimi nënstrukturor i metaleve dhe metodat e kërkimit të difraksionit. Kiev: Naukova Dumka. 1985. faqe 133-135.
5. Grachev S.V., Baraz V.R., Bogatov A.A., Shveikin V.P. Metalurgji fizike. Libër mësuesi për universitetet. Ekaterinburg. Ed. 2, shtoni. Dhe e saktë. Shtëpia botuese USTU-UPI, 2001, f. 534.
Shumë pjesë makinerike funksionojnë në kushte fërkimi dhe i nënshtrohen ngarkesave të goditjes dhe përkuljes, kështu që ato duhet të kenë një sipërfaqe të fortë, rezistente ndaj konsumit, një bërthamë të fortë dhe në të njëjtën kohë viskoze dhe plastike. Kjo arrihet me forcimin e sipërfaqes.
Qëllimi i forcimit të sipërfaqes është të rrisë forcën, fortësinë dhe rezistencën ndaj konsumit të shtresave sipërfaqësore të pjesëve duke ruajtur një bërthamë viskoze, plastike për të thithur ngarkesat e ndikimit.
Në pjesët e makinerive që funksionojnë nën ngarkesa dinamike dhe ciklike, në shtresat sipërfaqësore shfaqen çarje lodhjeje nën ndikimin e sforcimeve në tërheqje. Nëse në sipërfaqe krijohen sforcime të mbetura shtypëse, atëherë sforcimet në tërheqje nga ngarkesat në punë do të jenë më të vogla dhe kufiri i qëndrueshmërisë (lodhjes) do të rritet. Krijimi i sforcimeve shtypëse në shtresat sipërfaqësore të pjesëve është qëllimi i dytë i forcimit të sipërfaqes.
Kushtet teknike për prodhimin e një pjese përcaktojnë fortësinë dhe thellësinë e shtresës së ngurtësuar, si dhe forcën dhe qëndrueshmërinë e bërthamës.
Metodat kryesore të forcimit të sipërfaqes mund të ndahen në tre grupe:
deformim mekanik - plastik i shtresave sipërfaqësore, krijimi i ngurtësimit (forcimit);
forcim termik - sipërfaqësor;
trajtim kimik dhe termik (çimentim, nitrizim, kromim dhe të tjera).
3.1. Forcimi mekanik i sipërfaqes
Ngurtësimi i metalit nën ndikimin e deformimit të ftohtë plastik quhet forcim i ftohtë ose forcim i ftohtë. Në këtë rast, struktura e metalit ndryshon: grila kristalore është e shtrembëruar dhe kokrrat janë deformuar, d.m.th., nga ekuiakse ato kthehen në jo ekuiakse (në formën e një keku, petull, Fig. 1). Kjo shoqërohet me një rritje të fortësisë dhe forcës me 1.5 - 3 herë. Sforcimet kompresive që lindin në shtresën e ngurtësuar rrisin rezistencën ndaj lodhjes. Ngurtësimi i sipërfaqes nga deformimi plastik rrit besueshmërinë e pjesëve, zvogëlon ndjeshmërinë ndaj përqendruesve të stresit, rrit rezistencën ndaj konsumit dhe rezistencën ndaj korrozionit dhe eliminon gjurmët e përpunimit të mëparshëm.
Oriz. 1. Ndikimi i deformimit plastik në mikrostrukturën e metalit:
a – para deformimit; b – pas deformimit
Shumica e operacioneve të ngurtësimit mund të kryhen në makinat universale të prerjes së metaleve (torno, rrafshues, trap) duke përdorur pajisje që janë të thjeshta në dizajn. Këto operacione forcimi janë më efektive për metalet me fortësi deri në HB250 - 280.
Përkulje me rrotulla dhe topa– një operacion në të cilin një rul (top) prej çeliku i ngurtësuar, që rrotullohet rreth sipërfaqes që do të ngurtësohet nën një ngarkesë (presion) të caktuar, deformon, d.m.th., shtyp shtresën sipërfaqësore të metalit në një thellësi të caktuar (Fig. 2). Ndodh ngurtësimi - ngurtësimi. Thellësia e shtresës së ngurtësuar është 0,5 – 2,0 mm. Kjo metodë kryesisht forcon pjesë të tilla si trupat rrotullues (boshte, boshte, mëngë) ose që kanë sipërfaqe të mëdha të sheshta.
Shpërthim me armë zjarri– një operacion në të cilin grimcat e metalit të fortë (të qëlluar), që fluturojnë nga një blaster me një shpejtësi të madhe (90 - 150 m/s), godasin sipërfaqen që ngurtësohet dhe ndodh ngurtësimi. Forca, fortësia dhe forca e lodhjes janë rritur. Trashësia e shtresës së ngurtësuar është 0,2 – 0,4 mm. Sustat, sustat, ingranazhet, boshtet e rrotullimit, etj. i nënshtrohen peenimit me goditje. Për shembull, fletët e sustës pas përpunimit termik përpara se të montohen në një paketë i nënshtrohen prushit me goditje, gjë që rrit ndjeshëm jetën e shërbimit të sustës (tre deri në pesë herë ).
D 
Shpërthimi i fortë është operacioni i fundit teknologjik për pjesët pas trajtimit mekanik dhe termik. Pajisja është e shtënë blasters. Më të zakonshmet janë blasteret mekanike me rendiment të lartë. Të shtënat janë grimca sferike të bëra prej çeliku të fortë ose gize të bardhë. Gërmimi me prerje të çelikut të klasës së normalizuar 20 rrit fortësinë me 40%, dhe të çelikut të klasës 45 me 20%; stresi i mbetur i shtypjes në sipërfaqe - deri në 80 MPa.
Oriz. 2. Skemat e sipërfaqeve të rrotullimit (a, b) dhe të rrotullimit (c, d).
D 
Shpërthimi i fortë përdoret si një metodë efektive për rritjen e qëndrueshmërisë së produkteve të çelikut të falsifikuar dhe të derdhur dhe për forcimin e gizës me rezistencë të lartë.
Këto metoda forcimi janë më të zakonshmet në inxhinierinë mekanike. Krahas tyre përdoret rrotullimi me vibracion (Fig. 3), kalibrimi i vrimave (Fig. 4), zbutja e diamantit etj.
Oriz. 4. Skemat për kalibrimin e vrimave: a – me top; b, c – mandrel
Përpunimi termo-mekanik i çelikut
Një nga proceset teknologjike të trajtimit të ngurtësimit është trajtim termomekanik (TMT).
Trajtimi termo-mekanik i referohet metodave të kombinuara të ndryshimit të strukturës dhe vetive të materialeve.
Përpunimi termo-mekanik kombinon deformimin plastik dhe trajtimin termik (ngurtësimi i çelikut të paradeformuar në gjendje austenitike).
Avantazhi i trajtimit termomekanik është se me një rritje të konsiderueshme të forcës, karakteristikat e duktilitetit zvogëlohen pak, dhe forca në goditje është 1.5 ... 2 herë më e lartë në krahasim me forcën e goditjes për të njëjtin çelik pas shuarjes me kalitje të ulët.
Në varësi të temperaturës në të cilën kryhet deformimi, bëhet një dallim midis trajtimit termomekanik me temperaturë të lartë (HTMT) dhe trajtimit termomekanik me temperaturë të ulët (LTMT).
Thelbi i trajtimit termomekanik me temperaturë të lartë është ngrohja e çelikut në temperaturën e gjendjes austenitike (sipër A 3). Në këtë temperaturë, çeliku deformohet, gjë që çon në ngurtësimin e austenitit. Çeliku me këtë gjendje austeniti i nënshtrohet ngurtësimit (Fig. 16.1 a).
Përpunimi termomekanik i temperaturës së lartë praktikisht eliminon zhvillimin e brishtësisë së temperamentit në intervalin e rrezikshëm të temperaturës, dobëson brishtësinë e pakthyeshme të temperamentit dhe rrit në mënyrë dramatike rezistencën në temperaturën e dhomës. Pragu i temperaturës për brishtësinë e ftohtë zvogëlohet. Trajtimi termomekanik me temperaturë të lartë rrit rezistencën ndaj thyerjes së brishtë dhe zvogëlon ndjeshmërinë ndaj plasaritjes gjatë trajtimit termik.
Oriz. 16.1. Skema e mënyrave të trajtimit termomekanik të çelikut: a – trajtim termomekanik me temperaturë të lartë (HTMT); b – trajtim termomekanik me temperaturë të ulët (LTMT).
Përpunimi termomekanik me temperaturë të lartë mund të përdoret në mënyrë efektive për çeliqet e karbonit, aliazhit, strukturave, sustave dhe veglave.
Kalitja e mëvonshme në një temperaturë prej 100...200 o C kryhet për të ruajtur vlerat e larta të forcës.
Përpunimi termomekanik në temperaturë të ulët (ausforming).
Çeliku nxehet në një gjendje austenitike. Më pas mbahet në temperaturë të lartë, ftohet në temperaturë mbi temperaturën e fillimit të transformimit martensitik (400...600 o C), por nën temperaturën e rikristalizimit dhe në këtë temperaturë kryhet trajtimi dhe shuarja me presion ( Fig. 16.1 b).
Trajtimi termomekanik me temperaturë të ulët, megjithëse jep forcim më të lartë, nuk zvogëlon tendencën e çelikut për të zbutur brishtësinë. Përveç kësaj, ajo kërkon shkallë të lartë të deformimit (75...95%), prandaj kërkohen pajisje të fuqishme.
Përpunimi termomekanik me temperaturë të ulët zbatohet për çeliqet e aliazhit të karbonit mesatar të ngurtësuar me martenzit që kanë qëndrueshmërinë dytësore të austenitit.
Rritja e forcës gjatë trajtimit termomekanik shpjegohet me faktin se si rezultat i deformimit të austenitit, kokrrat (blloqet) e tij grimcohen. Dimensionet e blloqeve zvogëlohen nga dy deri në katër herë në krahasim me forcimin konvencional. Dendësia e dislokimit gjithashtu rritet. Me shuarjen e mëvonshme të austenitit të tillë, formohen pllaka më të vogla martensit dhe reduktohen streset.
Vetitë mekanike pas llojeve të ndryshme të TMT për çeliqet inxhinierike mesatarisht kanë karakteristikat e mëposhtme (shih Tabelën 16.1):
Tabela 16.1. Vetitë mekanike të çeliqeve pas TMT
Përpunimi termo-mekanik përdoret edhe për lidhjet e tjera.
Forcimi sipërfaqësor i pjesëve të çelikut
Forca strukturore shpesh varet nga gjendja e materialit në shtresat sipërfaqësore të pjesës. Një nga metodat e forcimit sipërfaqësor të pjesëve të çelikut është forcimi i sipërfaqes.
Si rezultat i forcimit të sipërfaqes, ngurtësia e shtresave sipërfaqësore të produktit rritet me një rritje të njëkohshme të rezistencës ndaj gërryerjes dhe kufirit të qëndrueshmërisë.
E zakonshme për të gjitha llojet e forcimit të sipërfaqes është ngrohja e shtresës sipërfaqësore të pjesës në temperaturën e ngurtësimit, e ndjekur nga ftohja e shpejtë. Këto metoda ndryshojnë në metodat e ngrohjes së pjesëve. Trashësia e shtresës së ngurtësuar gjatë forcimit të sipërfaqes përcaktohet nga thellësia e ngrohjes.
Më të përhapurit janë forcimi elektrotermik me ngrohjen e produkteve me rryma me frekuencë të lartë (HFC) dhe forcimi me flakë gazi me ngrohje me flakë gaz-oksigjen ose oksigjen-vajguri.
Ngurtësim me rryma me frekuencë të lartë.
Metoda u zhvillua nga shkencëtari sovjetik V.P. Vologdin.
Ajo bazohet në faktin se nëse një pjesë metalike vendoset në një fushë magnetike alternative të krijuar nga një përcjellës-induktor, atëherë në të do të induktohen rryma vorbullash, duke shkaktuar ngrohjen e metalit. Sa më e lartë të jetë frekuenca aktuale, aq më e hollë është shtresa e ngurtësuar.
Në mënyrë tipike, përdoren gjeneratorë makinerish me një frekuencë prej 50 ... 15000 Hz dhe gjeneratorë tubash me një frekuencë prej më shumë se 10 6 Hz. Thellësia e shtresës së ngurtësuar është deri në 2 mm.
Induktorët janë bërë nga tuba bakri, brenda të cilëve qarkullon uji, kështu që ata nuk nxehen. Forma e induktorit korrespondon me formën e jashtme të produktit, ndërsa hendeku midis induktorit dhe sipërfaqes së produktit duhet të jetë konstant.
Diagrami i procesit teknologjik të forcimit të HDTV është paraqitur në Fig. 16.2.
Oriz. 16.2. Skema e procesit teknologjik të ngurtësimit me frekuencë të lartë
Pas ngrohjes së induktorit 2 për 3...5 s, pjesa 1 zhvendoset shpejt në një pajisje ftohëse të posaçme - spërkatës 3, përmes vrimave të së cilës lëngu shuarës spërkatet në sipërfaqen e nxehtë.
Një shkallë e lartë e ngrohjes i zhvendos transformimet fazore në temperatura më të larta. Temperatura e ngurtësimit gjatë ngrohjes me rryma me frekuencë të lartë duhet të jetë më e lartë se gjatë ngrohjes konvencionale.
Në kushtet e duhura të ngrohjes, pas ftohjes, fitohet struktura e martensitit me gjilpërë të imët. Fortësia rritet me 2...4 HRC në krahasim me forcimin konvencional, rezistenca ndaj konsumit dhe rritja e kufirit të qëndrueshmërisë.
Para ngurtësimit me nxehtësi me frekuencë të lartë, produkti i nënshtrohet normalizimit dhe pas ngurtësimit kalitje të ulët në temperaturën 150...200 o C (vetëkalitje).
Është më e këshillueshme të përdoret kjo metodë për produktet e çelikut me përmbajtje karboni më shumë se 0.4%.
Përparësitë e metodës:
· efikasitet më i madh, nuk ka nevojë të ngrohni të gjithë produktin;
· veti më të larta mekanike;
· mungesa e dekarburizimit dhe oksidimit të sipërfaqes së pjesës;
· zvogëlimi i defekteve në deformim dhe formimi i çarjeve forcuese;
· mundësia e automatizimit të procesit;
· përdorimi i ngurtësimit me frekuencë të lartë bën të mundur zëvendësimin e çeliqeve të aliazhuar me çeliqe karboni më të lirë;
· lejon forcimin e pjesëve individuale të pjesës.
Disavantazhi kryesor i metodës– kosto e lartë e instalimeve me induksion dhe induktorëve.
Këshillohet të përdoret në prodhim serik dhe masiv.
Forcimi i flakës së gazit.
Ngrohja kryhet me flakë acetilen-oksigjen, gaz-oksigjen ose vajgur-oksigjen me temperaturë 3000...3200 o C.
Struktura e shtresës sipërfaqësore pas ngurtësimit përbëhet nga martensiti, martenziti dhe ferriti. Trashësia e shtresës së ngurtësuar është 2...4 mm, fortësia 50...56 HRC.
Metoda përdoret për forcimin e produkteve të mëdha me një sipërfaqe komplekse (ingranazhe spirale, krimba), për forcimin e rrotullave të rrotullimit të çelikut dhe gize. Përdoret në prodhim masiv dhe individual, si dhe për punë riparimi.
Kur ngrohni produkte të mëdha, ndezësit dhe pajisjet ftohëse lëvizin përgjatë produktit, ose anasjelltas.
Disavantazhet e metodës:
· produktivitet i ulët;
· vështirësi në rregullimin e thellësisë së shtresës së ngurtësuar dhe temperaturës së ngrohjes (mundësia e mbinxehjes).
Plakja
Kalitja zbatohet për lidhjet që janë shuar me një transformim polimorfik.
Zbatohet për materialet që i nënshtrohen ngurtësimit pa transformim polimorfik. plakjes.
Ngurtësimi pa transformim polimorfik është një trajtim termik që rregullon në një temperaturë më të ulët gjendjen karakteristike të aliazhit në temperatura më të larta (tretësirë e ngurtë e mbingopur).
Plakja– trajtimi termik, në të cilin procesi kryesor është zbërthimi i një solucioni të ngurtë të mbingopur.
Si rezultat i plakjes, vetitë e lidhjeve të ngurtësuara ndryshojnë.
Ndryshe nga kalitja, pas plakjes, forca dhe fortësia rriten dhe duktiliteti zvogëlohet.
Plakja e lidhjeve shoqërohet me tretshmëri të ndryshueshme të fazës së tepërt, dhe ngurtësimi gjatë plakjes ndodh si rezultat i reshjeve të shpërndarjes gjatë dekompozimit të një solucioni të ngurtë të mbingopur dhe streseve të brendshme që rezultojnë.
Në lidhjet e vjetruara, reshjet nga solucionet e ngurta ndodhin në format e mëposhtme kryesore:
· pllakë e hollë (në formë disku);
· ekuiakse (sferike ose kubike);
· në formë gjilpëre.
Forma e precipitateve përcaktohet nga faktorët konkurrues: energjia sipërfaqësore dhe energjia e deformimit elastik, të cilat priren në minimum.
Energjia sipërfaqësore është minimale për precipitatet ekuiakse. Energjia e shtrembërimeve elastike është minimale për precipitat në formën e pllakave të holla.
Qëllimi kryesor i plakjes është rritja e forcës dhe stabilizimi i vetive.
Plakja dallohet midis deformimit natyror, artificial dhe pas deformimit plastik.
Plakja natyraleështë një rritje spontane e forcës dhe ulje e duktilitetit të një aliazhi të ngurtësuar që ndodh gjatë ekspozimit të tij në temperaturë normale.
Ngrohja e aliazhit rrit lëvizshmërinë e atomeve, gjë që përshpejton procesin.
Rritja e forcës gjatë ekspozimit në temperatura të ngritura quhet plakje artificiale.
Rezistenca në tërheqje, forca e rrjedhshmërisë dhe fortësia e aliazhit rriten me rritjen e kohëzgjatjes së plakjes, arrijnë një maksimum dhe më pas zvogëlohen (fenomeni i mbiplakjes)
Me plakjen natyrale, mbiplakja nuk ndodh. Me rritjen e temperaturës, faza e mbiplakjes arrihet më herët.
Nëse një aliazh i ngurtësuar që ka strukturën e një zgjidhjeje të ngurtë të mbingopur i nënshtrohet deformimit plastik, atëherë proceset që ndodhin gjatë plakjes gjithashtu përshpejtohen - kjo është tendosje plakjes.
Plakja mbulon të gjitha proceset që ndodhin në një tretësirë të ngurtë të mbingopur: proceset që përgatitin ndarjen dhe vetë proceset e ndarjes.
Për praktikë, periudha e inkubacionit ka një rëndësi të madhe - koha gjatë së cilës zhvillohen proceset përgatitore në një aliazh të ngurtësuar, kur ruhet plasticitet i lartë. Kjo lejon deformimin e ftohtë pas shuarjes.
Nëse gjatë plakjes ndodhin vetëm proceset e sekretimit, atëherë fenomeni quhet forcim dispersioni.
Pas plakjes, forca rritet dhe duktiliteti i çeliqeve me karbon të ulët zvogëlohet si rezultat i precipitimit të shpërndarë të çimentitit terciar dhe nitrideve në ferrit.
Plakja është metoda kryesore e forcimit të lidhjeve të aluminit dhe bakrit, si dhe shumë lidhjeve me temperaturë të lartë.
Përpunimi i ftohtë i çelikut
Çeliqet me karbon të lartë dhe shumë çeliqe të aliazhuara kanë një temperaturë transformimi në fund të martenzitit (M te) nën 0 o C. Prandaj, në strukturën e çelikut pas ngurtësimit, vërehet një sasi e konsiderueshme austeniti i mbajtur, i cili ul fortësinë e produktit dhe gjithashtu përkeqëson karakteristikat magnetike. Për të eliminuar austenitin e mbetur, kryhet ftohja shtesë e pjesës në rajonin e temperaturave negative, në një temperaturë nën t. M k(- 80 o C). Për këtë zakonisht përdoret akulli i thatë.
Ky përpunim quhet përpunimi i ftohtë i çelikut.
Trajtimi i ftohtë duhet të kryhet menjëherë pas shuarjes për të parandaluar stabilizimin e austenitit. Rritja e fortësisë pas trajtimit të ftohtë është zakonisht 1...4 HRC.
Pas trajtimit të ftohtë, çeliku i nënshtrohet kalitjes së ulët, pasi trajtimi i ftohtë nuk redukton streset e brendshme.
Pjesët e kushinetave të topit, mekanizmat e saktë dhe instrumentet matëse i nënshtrohen trajtimit të ftohtë.
Ngurtësimi nga deformimi plastik
Qëllimi kryesor i metodave mekanike të forcimit të sipërfaqes është rritja e forcës së lodhjes.
Metodat e forcimit mekanik - forcimi i shtresës sipërfaqësore në një thellësi prej 0,2 ... 0,4 mm.
Varietetet përfshijnë shpërthimin me goditje dhe përpunimin me rul.
Shpërthimi me armë zjarri - Përpunimi i shtënë i sipërfaqes së pjesëve të përfunduara.
Ajo kryhet duke përdorur njësi të posaçme të shpërthimit me goditje që nxjerrin të shtëna çeliku ose gize në sipërfaqen e pjesëve që përpunohen. Diametri i goditjes – 0,2…4 mm. Ndikimet me goditje shkaktojnë deformim plastik në një thellësi prej 0,2...0,4 mm.
Përdoret për të forcuar pjesët në brazda dhe zgjatime. Produkte të tilla si susta, susta, lidhje zinxhirësh, shina, astar, piston, ingranazhe i nënshtrohen ekspozimit.
Në përpunimi me rul deformimi kryhet duke shtypur një rul të fortë metalik në sipërfaqen e pjesës së punës.
Kur forcat në rul tejkalojnë forcën e rrjedhjes së materialit që përpunohet, ngurtësimi ndodh në thellësinë e kërkuar. Përpunimi përmirëson mikrogjeometrinë. Krijimi i sforcimeve të mbetura shtypëse rrit kufirin e lodhjes dhe qëndrueshmërinë e produktit.
Rrotullimi me rul përdoret gjatë përpunimit të ditarëve të boshtit, telit dhe kur kalibroni tubacionet dhe shufrat.
Nuk kërkohet pajisje speciale; mund të përdoren torno ose planer.
Tabela 1.3.5.1
|
Forcimi me metoda fizike dhe fiziko-kimike
Për të rritur rezistencën ndaj konsumit dhe ngurtësinë e sipërfaqes së pjesëve të makinës që funksionojnë në temperatura të ngritura në gazra inerte, përdoret rezistenca ndaj nxehtësisë dhe rezistenca ndaj korrozionit të sipërfaqes, ngurtësimi duke përdorur metodat e përpunimit të shkëndijës elektrike. Kjo metodë konsiston në lidhjen e shtresës sipërfaqësore të metalit të produktit (katodës) me materialin e elektrodës (anodës) gjatë shkarkimit të shkëndijës në një mjedis ajri. Si rezultat i reaksioneve kimike të metalit aliazh me azotin, karbonin dhe metalin e pjesës, në shtresat sipërfaqësore formohen struktura forcuese dhe komponime kimike komplekse dhe shfaqet një shtresë e ngurtësuar rezistente ndaj konsumit me difuzion me fortësi të lartë. Për të aplikuar veshje me shumë shtresa, përdoren metoda të përpunimit të jon-plazmës.
Forcimi me metoda deformimi plastik
Forcimi kryhet me qëllim rritjen e rezistencës ndaj lodhjes dhe ngurtësisë së shtresës sipërfaqësore të metalit dhe formimin e sforcimeve të brendshme të drejtuara në të, kryesisht sforcimet e shtypjes, si dhe një lehtësim të rregulluar të mikrovrazhdësisë në sipërfaqe.
Trajtimi i ngurtësimit nga deformimi plastik i sipërfaqes përdoret në mënyrë efektive në operacionet e përfundimit të procesit teknologjik të prodhimit të pjesëve të makinerive në vend të operacioneve të përpunimit përfundimtar me prerje me teh ose mjete gërryese.
Deformimi plastik i sipërfaqes, i kryer pa përdorimin e nxehtësisë së jashtme dhe duke siguruar krijimin e grupit të specifikuar të vetive të shtresës sipërfaqësore, quhet forcim i ftohtë.
Prandaj, shtresa e metalit në të cilën shfaqen këto veti quhet e punuar në të ftohtë.
Si rezultat i forcimit të ftohtë, të gjitha karakteristikat e rezistencës së metalit ndaj deformimit rriten, duktiliteti i tij zvogëlohet dhe fortësia e tij rritet.
Sa më i butë të jetë çeliku, aq më i lartë është intensiteti i ngurtësimit; në çeliqet jo të ngurtësuar, si rezultat i deformimit të sipërfaqes, është e mundur të arrihet një rritje e fortësisë prej më shumë se 1000%, dhe në çeliqet e ngurtësuar vetëm me 10-15%. Rritja e fortësisë përcaktohet nga struktura e çelikut të deformuar.
Forcimi i sipërfaqes kryhet duke e bombarduar atë me një rrymë prej çeliku ose gize, toptha ose suspension që përmban grimca gërryese; rrotullim me rula, topa ose një mjet rrotullues, ndjekje.
Shtrëngimi i gjuajtjes siguron deformim të cekët plastik deri në 0,5-0,7 mm. Përdoret për sipërfaqet e pjesëve të vogla me forma komplekse, si dhe për pjesët me ngurtësi të ulët si susta, susta me gjethe, etj.
Përdoret kryesisht gjuajtje çeliku me diametër 0,8-2 mm. Thellësia e ngurtësimit gjatë shpërthimit me plumb nuk kalon 0,8 mm.
Sipërfaqja e pjesës fiton njëfarë vrazhdësie dhe nuk i nënshtrohet përpunimit të mëtejshëm.
Mënyra e përpunimit përcaktohet nga shpejtësia e futjes së goditjes, konsumi i goditjes për njësi të kohës dhe ekspozimi - koha gjatë së cilës sipërfaqja e trajtuar është e ekspozuar ndaj goditjeve. Sipërfaqja e pjesës duhet të mbulohet plotësisht me shenja të gërvishtjeve.
Fortësia e sipërfaqes së materialit të përpunuar dhe thellësia e deformimit plastik varen nga mënyrat e forcimit, vetitë fizike dhe mekanike, struktura dhe përbërja kimike e materialit. Ndikimin më të madh në fortësinë e sipërfaqes e ushtron presioni specifik i elementit deformues në kontakt me copën e punës dhe shpeshtësia e aplikimit të këtij presioni. Tejkalimi i presionit maksimal të lejuar ose numri i cikleve të ngarkimit shoqërohet me një ndalim të rritjes së fortësisë dhe uljen e tij për shkak të forcimit, d.m.th., shkatërrimit të shtresës sipërfaqësore të metalit që rezulton nga kufiri i arritur i deformimit plastik të rrjetës së tij kristalore. .
Për ngurtësimin e produkteve me fortësi deri në HRC65, përdoret metoda e shkrirjes së diamantit. Mund të zëvendësojë operacionet përfundimtare të bluarjes dhe lustrimit të sipërfaqes. Metoda është gjerësisht universale. Është racionale për përpunimin e pjesëve të ngurtësuara nga çeliku dhe jo të ngurtësuara termikisht, me dhe pa veshje sipërfaqësore, si dhe pjesë të bëra nga metale dhe lidhje me ngjyra.
Ngurtësimi i shtresës sipërfaqësore me një rrymë suspensioni (lëng + grimca gërryese) përdoret për rastet kur kërkohet thellësia më e madhe e shtresës së ngurtësuar.
Forcimi me energjinë e shpërthimit mund të rrisë rezistencën ndaj konsumit gjatë gërryerjes, ngurtësinë e shtresës sipërfaqësore, kufijtë e forcës dhe rendimentit, forcën statike (të nyjeve të salduara si rezultat i forcimit përmes punës së zonës së saldimit dhe të zonës së prekur nga nxehtësia), forcën ciklike dhe përmirëson cilësia e shtresës sipërfaqësore të metalit.
Forcimi nën ngarkesa impulse nga shpërthimi ndryshon ndjeshëm nga forcimi në kushte normale.
Kur goditet me shpejtësinë më të lartë të lidhur me një shpërthim, efekti i ngurtësimit rritet me rritjen e shpejtësisë së goditjes. Temperaturat e larta lokale mund të lindin në metal, duke shkaktuar transformime fazore në zonat lokale. Në të njëjtën kohë, funksionojnë proceset e qenësishme të ngurtësimit me ritme normale deformimi, të tilla si binjakëzimi, prerja dhe fragmentimi.
Sipërfaqet e teheve i nënshtrohen ngurtësimit pas trajtimit përfundimtar mekanik dhe termik.
Forcimi i një pjese me mikrorruaza ju lejon të:
a) të krijojë forcim të hollë në pjesët që kanë skaje të mprehta ose rreze të vogla të prerjeve dhe brazdave të filetos;
b) eliminimin e sforcimeve të mbetura në tërheqje të mundshme pas trajtimit mekanik në shtresën sipërfaqësore dhe krijimin e sforcimeve të mbetura shtypëse;
c) rrit fortësinë e sipërfaqes;
d) rritja dhe stabilizimi i kufirit të qëndrueshmërisë;
e) rrit pastërtinë e sipërfaqes me një ose dy klasa në 0.63 ...0.32
Forcimi tejzanor zë një vend të veçantë midis teknologjive të forcimit. Forcimi i metalit me përpunim tejzanor ka një numër karakteristikash - shpejtësi, efikasitet të lartë dhe aftësi për të përpunuar produkte që nuk mund të ngurtësohen me metoda të tjera. Përveç kësaj, kombinimi i ultrazërit me disa trajtime të tjera forcuese shpesh mund të rrisë efektivitetin e këtij të fundit. Përparësitë e forcimit me ultratinguj përfshijnë gjithashtu mundësinë e krijimit të forcimit të sipërfaqes dhe vëllimit për një klasë të caktuar pjesësh, si dhe kombinimet e tyre. Në këtë rast, arrihet një shpërndarje e favorshme e streseve të brendshme në metal dhe një gjendje strukturore në të cilën është e mundur të rriten kufijtë e sigurisë së pjesëve që veprojnë nën ngarkesa të ndryshueshme me 2-3 herë, dhe të rritet jeta e tyre e shërbimit dhjetëra herë.
Trajtimi i forcimit me ultratinguj mund të kryhet ose në një lëng në të cilin përhapen dridhjet tejzanor, ose me ndihmën e trupave deformues që vibrojnë në një frekuencë tejzanor.
Procesi i valës tejzanor në një lëng shoqërohet me shfaqjen e një numri më të madh të çarjeve, në formën e flluskave të vogla gjatë gjysmëperiudhës së shtrirjes dhe kolapsit të tyre gjatë gjysmëperiudhës së ngjeshjes - kavitacionit. Në momentin që flluskat shemben, zhvillohen presione të menjëhershme lokale, duke arritur në qindra atmosfera. Flluskat e kavitacionit e kanë origjinën kryesisht në sipërfaqen e produkteve të vendosura në lëng. Kur flluskat shemben, ndodh ngurtësimi i sipërfaqes së pjesës. Thellësia e ngurtësimit, ngurtësia dhe rrjedhimisht rezistenca ndaj konsumit të shtresës së ngurtësuar.
Forcimi tejzanor i pjesëve duke përdorur trupa deformues mund të kryhet sipas dy skemave teknologjike:
a) duke prekur drejtpërdrejt sipërfaqen që trajtohet me mjet;
b) ekspozimi i sipërfaqes së trajtuar ndaj mjedisit punues (topa çeliku).
Shumë pjesë funksionojnë në kushte të rritjes së konsumit të sipërfaqes. Prandaj, ekziston nevoja për të mbrojtur disi këtë sipërfaqe. Kjo arrihet me metoda të forcimit sipërfaqësor.
Të ngurtësosh një sipërfaqe do të thotë të rritësh vetitë e sipërfaqes: ngurtësinë, rezistencën ndaj konsumit, rezistencën ndaj korrozionit. Nëse është e nevojshme të ndryshohen vetitë, kjo do të thotë se struktura e shtresës sipërfaqësore duhet të ndryshojë. Për të ndryshuar strukturën, mund të përdorni deformimin, trajtimin termik me ngrohje në mënyra të ndryshme, ndryshimin e përbërjes kimike të sipërfaqes dhe aplikimin e shtresave mbrojtëse.
Kryesisht Metodat e forcimit të sipërfaqes mund të ndahen në dy grupe kryesore:
1) forcimi i produktit pa ndryshuar përbërjen kimike të sipërfaqes, por me një ndryshim në strukturë. Forcimi arrihet me forcim sipërfaqësor, deformim plastik sipërfaqësor dhe metoda të tjera.
2) forcimi i produktit me një ndryshim në përbërjen kimike të shtresës sipërfaqësore dhe strukturës së saj. Forcimi kryhet me metoda të ndryshme të trajtimit kimiko-termik dhe aplikimit të shtresave mbrojtëse.
Metodat për ndryshimin e strukturës
Nga metodat e forcimit pa ndryshuar përbërjen kimike të sipërfaqes, por me ndryshim në strukturën e saj, metodat më të zakonshme janë forcimi sipërfaqësor dhe i ndryshëm. llojet e deformimeve plastike sipërfaqësore (SPD).
Në thelb, deformimi i sipërfaqes është mënyra më e thjeshtë në të cilën rriten karakteristikat e forcës së një sipërfaqeje. Këtu përdoret parimi i mëposhtëm. Nëse kujtojmë lakoren e forcimit të sforcimit, rezulton se sa më shumë ta shtrijmë metalin, aq më shumë reziston metali, aq më e madhe është forca tërheqëse P max (deri në një kufi të caktuar, sigurisht). Metali forcohet si gjatë rrotullimit ashtu edhe gjatë ngjeshjes. Në teknologjitë SPD, shtresa sipërfaqësore e metalit deformohet (ngurtësohet) në mënyra të ndryshme.
Qëllimi kryesor i PPD është të rrisë forcën e lodhjes duke ngurtësuar sipërfaqen në një thellësi prej 0,2-0,4 mm. Varietetet e PPD-së janë shpërthimi me plumb, përpunimi me rul, bluarja me gjilpërë, rrotullimi i relievit, etj.
Shpërthim me armë zjarri- përpunimi me goditje të sipërfaqes së pjesëve të përfunduara. Përdoret për të ngurtësuar pjesët dhe për të hequr shkallët. Produkte të tilla si sustat, sustat me gjethe, lidhjet e zinxhirit, binarët, astarët, pistonët dhe ingranazhet i nënshtrohen shpërthimit me plumb.
Kur përpunohet me rula, deformimi kryhet duke shtypur një rul të fortë metalik në sipërfaqen e pjesës së punës. Kur forcat në rul tejkalojnë forcën e rrjedhjes së materialit që përpunohet, ngurtësimi ndodh në thellësinë e kërkuar.
Përpunimi me rul përmirëson mikrogjeometrinë e produktit. Krijimi i sforcimeve të mbetura shtypëse rrit kufirin e lodhjes dhe qëndrueshmërinë e produktit. Rrotullimi me rul përdoret gjatë përpunimit të boshteve, kalibrimin e tubave dhe shufrave. Në Fig. Figura 1 tregon shtresën sipërfaqësore të ngurtësuar të një kampioni të një boshti çeliku të një makine hekurudhore prej çeliku 45. Mikrostruktura e shtresës përbëhet nga kokrriza të deformuara të ferritit dhe perlitit. Rrotullimi me rul rafinoi strukturën; në shtresën sipërfaqësore, kokrrizat individuale janë të padallueshme (Fig. 1, a). Aty ku deformimi ishte më i vogël, është e mundur të dallohet një strukturë që ka një karakteristikë drejtimi të deformimit (Fig. 1, b). Thellësia e ngurtësimit kontrollohet nga ndryshimet në mikrofortësinë (Fig. 2).
 |
|
| A | b |
Figura 1. Mikrostruktura e shtresës sipërfaqësore të çelikut 45 pas rrotullimit me rul
Figura 2. Ndryshim i mikrofortësisë përgjatë thellësisë së seksionit kryq të boshteve me diametra të ndryshëm.
Mulliri me gjilpërë duke përdorur prerëse, në sipërfaqen e të cilave ka nga 200 mijë deri në 40 milion gjilpëra të dendura të bëra prej teli çeliku me rezistencë të lartë me diametër 0,2-0,8 mm, gjithashtu bën të mundur ngurtësimin e sipërfaqes së pjesëve. Përdoret bluarja me gjilpërë për përpunimin e sipërfaqeve të sheshta dhe cilindrike, si dhe për pastrimin e pjesëve nga peshore. Gjatë bluarjes me gjilpërë, formohet edhe një shtresë sipërfaqësore e ngurtësuar (Fig. 3). Në këtë rast, shtresa e forcuar përbëhet nga kokrra të deformuara të ferritit dhe perlitit (Fig. 3, a). Në sipërfaqen e përpunuar duken gjurmët e prerësit (Fig. 3, b).
Figura 3. Mikrostruktura e shtresës së përforcuar të çelikut 20ХНР (a), gjendja fillestare - normalizimi; sipërfaqe pas bluarjes me gjilpërë (b).
Thelbi i forcimit sipërfaqësor është se shtresat sipërfaqësore të një pjese çeliku nxehen shpejt mbi temperaturën e ngurtësimit dhe më pas ftohen me një shpejtësi mbi atë kritike. Qëllimi kryesor i forcimit të sipërfaqes: rritja e fortësisë, rezistencës ndaj konsumit dhe kufirit të qëndrueshmërisë së sipërfaqes duke ruajtur një bërthamë viskoze. Ngrohja, në parim, mund të kryhet në mënyra të ndryshme. Në industri, metoda më e zakonshme e forcimit të sipërfaqes është forcimi me induksion me ngrohje me rryma me frekuencë të lartë. Si rregull, shtresa e përforcuar tashmë është e dukshme gjatë analizës makrostrukturore (Fig. 4). Në të majtë është një seksion i pazbuluar i mostrës. Ai reflekton më shumë dritën kur shkrep, kështu që duket e errët. Në të djathtë është zona pas gdhendjes. Shtresa e ngurtësuar është qartë e dukshme.
Figura 4. Fragment i një pjese automobilistik; makrostrukturë
Analiza makrostrukturore dhe mikrostrukturore (Fig. 5a) tregon se zona e forcuar përbëhet nga 2 shtresa: dritë në sipërfaqe dhe më pas më e errët. Shtresa e sipërme e dritës ka strukturën e martensitit të shuar (Fig. 5b). Martensiti u formua kur sipërfaqja u ftoh me shpejtësi. Shtresa më e errët është martensiti i kalitur (Fig. 5c). Ky është martensiti që gjithashtu u formua gjatë ftohjes së përshpejtuar, por mbeti në një temperaturë të ngritur më gjatë, gjë që doli të ishte e mjaftueshme për kalitjen. Bërthama e pjesës mund të përmbajë sorbitol ose troostit në thellësi të ndryshme (Fig. 5d).
Figura 5. Mikrostruktura e shtresës (në figurën 4) e përftuar nga shuarja me frekuencë të lartë: a - shtresa martensiti të shuar dhe të kalitur, b - martensit i shuar, c - martenzit i kalitur, d - troostit dhe martensit në bërthamë.
Metodat për ndryshimin e strukturës dhe përbërjes
Metodat e ngurtësimit me ndryshime në përbërjen kimike dhe strukturën e sipërfaqes përfshijnë trajtimin kimiko-termik (CHT). Ai konsiston në ngopjen e shtresës sipërfaqësore të çelikut me elementë të ndryshëm në temperaturë të lartë. Në varësi të elementit të ngopjes, ekzistojnë llojet e mëposhtme të trajtimit kimiko-termik: karburizim, nitrizim, nitrokarburizim (cianidim), boriding, metalizim me difuzion(alitizimi, kromimi, silikoni, etj.). E zakonshme për të gjitha llojet e forcimit të sipërfaqes është rritja e fortësisë së shtresës sipërfaqësore. Zgjedhja e metodës së forcimit të sipërfaqes për një pjesë varet nga kushtet e funksionimit, forma, madhësia, klasa e çelikut të zgjedhur dhe faktorë të tjerë.
Më e përdorur gjerësisht karburizimi - ngopja e sipërfaqes së çelikut me karbon. Karburizimi i jep sipërfaqes së çelikut fortësi të lartë dhe rezistencë ndaj konsumit duke ruajtur një bërthamë të fortë dhe duktile. Produktet e çimentuara fitojnë vetitë e tyre përfundimtare pas ngurtësimit dhe kalitjes së ulët. Çimentimi zakonisht kryhet në pjesët e bëra prej çeliku me përmbajtje karboni deri në 0.25%, që funksionojnë në kushte të konsumit të kontaktit dhe aplikimit të ngarkesave alternative: ingranazhet e mesme, tufat, kunjat e pistonit, kamerat, boshtet e kutisë së marsheve të makinave, individuale. pjesët e drejtimit etj. d.
Shtresa e çimentuar ka një përqendrim të ndryshueshëm të karbonit në të gjithë trashësinë e saj, duke u ulur nga sipërfaqja në thelbin e pjesës së çelikut. Prandaj, struktura që formohet gjatë çimentimit në shtresën sipërfaqësore do të ketë një raport të ndryshëm të perlitit, ferritit dhe çimentitit. Ekzistojnë katër zona kryesore të një produkti çeliku pas karburizimit (Fig. 6):
Oriz. 6. Mikrostruktura e çelikut hipoeutektoid karboni 10 pas karburizimit.
1 - zonë hipereutektoide, e përbërë nga rrjetë pearliti dhe çimentiti (Fig. 7a);
2 - zona eutektoide, e cila është perlit (Fig. 7b);
3 - zona hipoeutektoide, në të cilën, ndërsa i afroheni bërthamës, sasia e karbonit dhe e perlitit zvogëlohet dhe sasia e ferritit rritet (Fig. 7c);
4 - origjinale, pa ndryshime pas karburizimit, struktura e produktit të çelikut.
Thellësia e shtresës së çimentuar “h” merret si shuma e hipereutektoidit, eutektoidit dhe gjysma e zonës hipoeutektoide, ku sasia e ferritit dhe e perlitit është 50% secili.
Figura 7. Struktura e zonave të një pjese të çimentuar: a - zonë hipereutektoide (çimentit + perlit), b - zonë eutektoide (perlit), c - zonë hipoeutektoide (perlit + ferrit).
Figura 8. Ndryshimi i fortësisë në shtresën sipërfaqësore pas karburizimit dhe trajtimit termik
Azotimiështë procesi i ngopjes së shtresës sipërfaqësore të çelikut me azot dhe më së shpeshti kryhet në temperatura 500-600 o C. Azotimi, ashtu si karburizimi, rrit fortësinë dhe rezistencën ndaj konsumit të sipërfaqes së çelikut. Figura 9 tregon një seri dhëmbësh kur matni mikrofortësinë në një seksion tërthor të një kampioni të nitriduar. Në krye është një shtresë e ngurtësuar (shirit i errët). Diametri i printimeve zvogëlohet ndërsa afrohen në sipërfaqe. Fortësia është më e lartë atje.
Figura 9. “Gjurma” e gjurmëve të mikrofortësisë; pjesë çeliku pas nitrizimit
Shtresa e nitriduar është zakonisht e bardhë. Vetë shtresa nuk ndryshon gjatë gdhendjes metalografike dhe poshtë çelikut ka një strukturë që korrespondon me trajtimin termik (Fig. 10). Figura 11 tregon një pjesë të automobilit dhe ndryshimin e mikrofortësisë përgjatë "dhëmbëve" të ndryshëm.
Figura 10. Shtresë e nitriduar në çelik 40ХГНМ
 |
 |
| A | b |
Figura 11. Pjesa automobilistike (a) dhe ndryshimi i mikrofortësisë (b) të shtresës sipërfaqësore të saj pas nitridimit
Aktualisht, nitrimi i plazmës dhe jon-plazmës përdoret gjerësisht. Struktura e shtresës sipërfaqësore pas një trajtimi të tillë është martensit i shpërndarë imët (1), nën të cilin ka një zonë tranzicioni (2); struktura e pandryshuar (3) ndodhet më thellë (Fig. 12).
Figura 12. Struktura e shtresës sipërfaqësore pas trajtimit me plazmë azotike; U8A çeliku
Boriding është një proces i trajtimit kimiko-termik, ngopjes së difuzionit të sipërfaqes së metaleve dhe lidhjeve me bor kur nxehet. Boriding çon në një rritje të konsiderueshme të fortësisë së sipërfaqes. Boridimi kryhet në përzierjet e pluhurit me elektrolizë. Ekziston gjithashtu boriding i lëngshëm pa elektrolizë, boriding jon dhe boriding nga veshjet (pasta). Boridimi më së shpeshti kryhet me elektrolizë të boraksit të shkrirë (Na 2 B 4 O 7). Produkti shërben si katodë. Temperatura e ngopjes 930–950 °C, koha e mbajtjes 2–6 orë.
Pas derdhjes, në sipërfaqen e kampionit formohet një shtresë e bardhë e dendur boridesh (Fig. 13). Shtresa e bardhë përbëhet nga ndërthurja e kristaleve kolone të përbërjes FeB dhe Fe 2 B. Struktura e shtresës boride ndikohet nga përbërja e çelikut. Në çelikun 25KhGT (Fig. 13, a) dhe në çelikun 45 (Fig. 13, b) ekziston një zonë zgjidhje e ngurtë midis kristaleve të boridit. Në çelikun 40X (Fig. 13, c) shtresa përbëhet vetëm nga gjilpëra të zgjatura boride. Një ndërfaqe zigzag është formuar midis shtresës së boruar dhe bërthamës.
 |
 |
 |
| A | b | V |
Figura 13. Struktura e shtresave të boruara në çeliqet 25KhGT (a), 45 (b), 40Kh (c)
