О методах упрочняющей обработки стальных изделий Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 621

О МЕТОДАХ УПРОЧНЯЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ © 2016 Д. В. Колмыков1, В. В. Катенев2, Е. А. Косинов3

1канд. техн. наук, доцент кафедры безопасности жизнедеятельности и сервиса транспортных средств e-mail: d.v.kolmykov@gmail.ru

Курский государственный университет

2 3аспиранты кафедры машиностроительных технологий и оборудования

Юго-Западный государственный университет

Описаны и проанализированы современные способы упрочняющей обработки стальных изделий и деталей машин, используемые в машиностроительной и ремонтной промышленности

Ключевые слова: восстановление деталей, упрочнение деталей, химико-термическая обработка, закалка сталей, термическая обработка, механическая обработка стали, структура стали

В современных условиях производство конкурентоспособной продукции машиностроения и эффективная реновация невозможны без использования упрочняющих технологий, особенно таких, которые позволяют сформировать на поверхности изделий покрытия или слои, отличающиеся повышенными эксплуатационными характеристиками [Колмыков и соавт. 2013; Колмыков, Серебровский 2008]. В арсенале методов упрочняющей обработки конструкционных и инструментальных материалов, разработанных к настоящему времени, имеются как традиционные [Рассказов 2002], хорошо освоенные технологии, так и принципиально новые технологии (лазерные, электрофизические, электронно-лучевые, импульсные и др.), позволяющие получать тонкие покрытия (или слои) на самых различных материалах.

Примерная классификация основных методов упрочняющей обработки металлических материалов представлена в таблице. Использование того или иного метода упрочняющей обработки определяется требованиями, предъявляемыми к конкретным изделиям.

Методы упрочнения металлических материалов

Класс упрочняющей обработки Методы обработки Технологические процессы

1. Упрочнение изменением структуры всего объема изделия [Рассказов 2002] 1.1. Термическая обработка 1.2. Криогенная обработка Закалка (обычная, низкотемпературная, ступенчатая и др.) Закалка с обработкой холодом.

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Класс упрочняющей обработки Методы обработки Технологические процессы

2. Упрочнение изменением шероховатости поверхности 2.1. Обработка резанием с уменьшением шероховатости [Рассказов 2002] 2.2. Электрохимическое полирование Шлифование, хонингование, полирование, суперфиниширование и т.п. Обработка в электролизных ваннах, обработка в проточном электролите.

3. Упрочнение изменением химического состава поверхностного слоя металла 3.1. Диффузионное насыщение неметаллами 3.2. Диффузионная металлизация [Рассказов 2002] 3.3. Диффузионное насыщение комплексом элементов [Колмыков, Росляков 2009; Колмыков и соавт. 2007] Азотирование, цементация, нитроцементация [Колмыков, Росляков 2009], цианирование и сульфацианирование, борирование, силицирование, оксидирование и нитрооксидирование и др. Хромирование, алитирование, никелирование, титанирование и др. Карбохромирование, хромоазотирование, хромотитанирование, хромосилицирование, борохромирование, цирконосилицирование, бороцирконикелирование и др.

4. Упрочнение изменением структуры поверхностного слоя [Колмыков, Серебровский 2008] 4.1. Термическая обработка поверхности 4.2. Механическая обработка пластическим деформированием (наклеп) 4.3. Электрофизическая обработка Закалка токами высокой частоты (ТВЧ), лазерная закалка, плазменная закалка Накатка, раскатка, дробеструйная обработка, чеканка, вибрационная обработка, обработка взрывом, термомеханическая обработка и др. Электроимпульсная обработка, электроконтактная обработка, электроэрозионная обработка, ультразвуковая обработка и др.

5. Упрочнение нанесение покрытий на поверхность 5.1. Наплавка легированным металлом 5.2. Напыление и металлизация 5.3. Химическое осаждение 5.4. Электрохимическое осаждение [Колмыков, Росляков 2009] 5.5. Электрофизические методы 5.6. Осаждение твердых покрытий из газопаровой фазы Электродуговая наплавка, газопламенная наплавка, плазменная наплавка, наплавка лазерным лучом, наплавка пучком ионов Газотермическое напыление (порошком и присадочной проволокой), плазменное напыление порошковыми материалами, детонационное напыление, лазерное напыление и др. Оксидирование, фосфатирование, никелирование, осаждение покрытий из полимеров и минералов Электролитическое хромирование, электроосаждение железа и его сплавов, электроосаждение никеля и его сплавов, цинкование, меднение, кадмирование, электроосаждение благородных металлов и т.п. Электроискровое легирование, электроакустическое нанесение покрытий, лазерное легирование, ионное нанесение покрытий и т. п. Термическое испарение тугоплавких соединений, катодно-ионная бомбардировка, электронно-лучевое испарение, электрохимическое испарение

Auditorium. Электронный научный журнал Курского государственного университета. 2016. № 4 (12)

Колмыков Д. В., Катенев В. В., Косинов Д. А. О методах упрочняющей обработки стальных изделий

Класс упрочняющей обработки Методы обработки Технологические процессы

6. Упрочнение изменением энергетического запаса поверхностного слоя 6.1. Обработка в магнитном поле Электромагнитная обработка, обработка магнитным импульсом

В последнее время, когда значительно повысились требования к прочности, износостойкости и другим эксплуатационным свойствам деталей современных машин [Переверзев и соавт. 1981], ввиду увеличения их мощности и производительности, возрастает интерес к использованию более эффективных методов упрочнения таких деталей. Кроме того, перед современным машиностроением все более остро встает проблема экономии легированных высокопрочных сталей из-за дефицитности и чрезвычайно высокой стоимости легирующих материалов. Наконец, при упрочнении деталей в условиях массового производства упрочняющие технологии должны соответствовать технологическим возможностям машиностроительных предприятий [Рассказов 2002].

Учитывая вышеизложенное, весьма интересными выглядят методы поверхностного упрочнения стальных изделий, сочетающие нанесение на рабочие поверхности таких изделий, которые могут быть изготовлены из простых углеродистых или низколегированных сталей, тонких высоколегированных покрытий, обеспечивающих им высокую твердость и износостойкость.

Библиографический список

Колмыков В.И., Горожанкин В.В., Романенко Д.Н. [и др.] Прогнозирование абразивной износостойкости двухфазных структур в металлических композитах // Заготовительные производства в машиностроении. 2013. №5. С. 40-42.

Колмыков В.И., Росляков И.Н. Низкотемпературная нитроцементация как способ повышения эксплуатационных свойств деталей, восстановленных железнением // Автомобильная промышленность. 2009. №11. С. 28-32.

Колмыков Д.В., Серебровский В.И. Структура и свойства гальванических железных покрытий, упрочненных низкотемпературной нитроцементацией // Аграрная наука. 2008. №1. С. 32-35.

Колмыков Д.В., Ткаченко Ю.С., Мищенко М.В. [и др.] Анализ абразивной износостойкости цементованных деталей с карбидными включениями в металлической матрице // Вестник Воронежского государственного технического университета. Т. 3. 2007. №11. С. 135-137.

Переверзев В.М., Колмыков В.И, Воротников В. А. Стойкость цементитсодержащих диффузионных слоев против изнашивания кварцевым абразивом // Химико-термическая обработка металлов и сплавов. Мн.: БПИ, 1981. С. 85-86.

Рассказов М.Л. Перспективы производства, восстановления и упрочнения деталей. Краснодар: КГАУ, 2002. С. 236-237.