Palitra21.ru

Домашний уют — журнал
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Технология термодиффузионного цинкования Термишин

Технология термодиффузионного цинкования Термишин

Суть технологии термодиффузионного цинкования состоит в образовании на поверхности металлоизделия нового сплава или интерметаллида сложной фазовой структуры с высоким содержанием цинка. Детали и цинк-насыщенная смесь «Термишин» (далее по тексту порошок Термишин) загружаются в специальный контейнер (реторту), которая далее помещается в специальную муфельную печь.

Далее обеспечивается равномерный, рассчитанный по времени разогрев контейнера с деталями и порошком Термишин©.

Описание технологии и ее назначение

Метод диффузионной металлизации позволяет получить обработанную толщину слоя стали от 10 микрон до 3 миллиметров. Вне зависимости от того, каким металлом насыщают поверхностный слой носителя, технология получения имеет несколько сходных этапов:

  1. Физическая очистка детали, которая будет подвержена диффузионной металлизации. На этом этапе с поверхности удаляются любая грязь, пыль, жировые образования и слой окисла.
  2. Помещение изделия в рабочую среду. Это может быть окунание в жидкий расплав, засыпка металлсодержащими порошками, распыление металла на поверхность детали.
  3. В некоторых случаях, как при диффузии алюминия, присутствует этап нанесения жаропрочного покрытия поверх распыленного на заготовку расплава.
  4. Помещение внутрь специальной печи, где создается высокая температура, иногда превышающая 1000 градусов по Цельсию. На этом этапе под термическим воздействием печи атомы проникают в поверхностный слой изделия, что может длиться очень долго.
  5. После обработки деталь достают из бокса, промывают, проводят удаление остатков порошка.

Чтобы заготовка имела хороший вид (особенно это касается металлизации декоративных элементов), ее следует подвергнуть дополнительной обработке методом механической полировки.

Как происходит процесс обработки

Специалисты нашей компании для получения цинкового покрытия высокого качества используют современное оборудование немецко-австрийской фирмы KVK KOERNER и чешской компании EKOMOR. Процесс обработки проводится в несколько этапов:

  1. Очистка конструкции при помощи механического, химического или ультразвукового воздействия. На нашем предприятии для этих целей применяют пескоструйное, дробеметное и ультразвуковое оборудование.
  2. Помещение изделий в рабочий бокс (контейнер), в который впоследствии добавляют цинкосодержащий порошок.
  3. Герметизация рабочего контейнера, создание и поддержание внутри бокса требуемой температуры (на уровне 450 °C). В зависимости от величины обрабатываемой площади и заданной толщины цинкового слоя детали содержат в боксе от 1 до 4 часов. В течение этого времени молекулы цинка испаряются и проникают в кристаллическую решетку металлической поверхности изделия.
  4. Обработанные детали извлекают из бокса, с их поверхности удаляют остатки частиц порошка, а затем моют.
  5. Для придания деталям декоративных свойств их подвергают пассивации.

Сфера использования

Этот способ обработки создает однородный слой даже в труднодоступных местах. Микронная толщина слоя позволяет обрабатывать мелкие детали. Термодиффузионному цинкованию подвергают:

  • арматуру для нефтяной, газовой, строительной и железнодорожной отраслей;
  • ограждения мостов, дорог;
  • метизы;
  • мебельную фурнитуру;
  • фитинги;
  • конструкции ЛЭП;
  • элементы автомобилей.

Цинковый состав – Термишин

В России в металлургии во время термодиффузионного цинкования используют разработанный в компании «Термишин Рус» цинковый состав – Термишин©, со специальными присадками, обеспечивающими ровное и устойчивое диффузионное покрытие металла порошковым цинком.

После закрытия в контейнере изделия и порошка с присадками обеспечивают ещё и вращение агрегата, что достигается сложной системой приводов. Во время этого вращения происходит постоянное смешивание деталей и присадок, что и обеспечивает равномерность и однородность цинкового покрытия. После отжига изделия дополнительно обрабатываются в ваннах с пассивазиционным раствором.

Порошковые цинковые смеси Термишин© позволяют:

  • наносить на изделиях и деталях термодиффузионное покрытие толщиной внедрение от 5 до 10 мкм;
  • не использовать традиционные для такой технологии раньше вредные вещества;
  • придать покрытию дополнительную антикоррозионную стойкость;
  • обеспечивают товарный вид, придавая поверхности изделий «морозный» узор.

Оборудование для термодиффузионного цинкования

Стандартная линия организации покрытия металла слоем цинка должна иметь следующий перечень оборудования для термодиффузионного цинкования:

  • оборудование печное в виде камеры или бокса с плотно закрывающейся крышкой, ретортами сменного типа или стационарными с объемом пространства для загрузки до 600 килограммов;
  • оборудование отсыпное для реторт;
  • установка для фосфатной пассивации;
  • шкафы сушильные или печи сушильные проходные;
  • электронные контроллеры толщины слоя цинка, раствора пассивационного;
  • оснастка вспомогательного назначения.

Уважаемые посетители сайта, кто имеет представление о технологическом процессе термодиффузионного цинкования, поделитесь своим опытом в комментариях, поддержите тему.

Особенности и сферы применения

Такой метод защиты металлических изделий от коррозии и старения, как термодиффузионное цинкование, общие требования к которому регламентирует ГОСТ Р 9.316-2006, основан на явлении диффузии молекул металла, протекающей при относительно высокой температуре (400–470°). В данном случае в поверхностный слой обрабатываемого изделия диффузируют молекулы легирующего элемента – цинка.

В результате применения такой технологии на поверхности металлической детали формируется однородный цинковый слой. При этом однороден такой слой даже в труднодоступных местах обрабатываемого изделия.

При термодиффузионной обработке детали покрываются равномерном слоем цинка, включая отверстия и внутренние полости

Диффузионному поверхностному цинкованию, выполняемому при термическом воздействии на обрабатываемую деталь, чаще всего подвергают:

  • арматуру, применяемую в нефтяной и газовой отраслях;
  • ограждающие дорожные и мостовые конструкции;
  • элементы трубных коммуникаций и строительную арматуру;
  • фурнитуру, используемую для изготовления мебели;
  • арматуру, применяемую для укрепления железнодорожного полотна;
  • конструктивные элементы автотранспортных средств;
  • конструктивные элементы ЛЭП (линии электропередачи).
Читать еще:  Закалка металла графитом в домашних условиях

Термодиффузионное цинкование позволяет получать на поверхности металла цинковый слой минимальной толщины, благодаря чему подвергать такой обработке можно даже детали, отличающиеся очень небольшими размерами.

При повышении температуры обработки по данной технологии до 470° термодиффузия молекул цинка в поверхностный слой металла становится более интенсивной, но полученное в итоге покрытие не обладает требуемыми характеристиками. Оно не только отличается повышенной хрупкостью и легко отслаивается от поверхности изделия, но и не способно обеспечить требуемый уровень антикоррозионной защиты.

Промышленная линия термодиффузионного цинкования

Чтобы сформировать на поверхности металлического изделия термодиффузионное цинковое покрытие заданной толщины, обладающее высокими защитными характеристиками, необходимо предусмотреть ряд дополнительных процедур.

  • Проводится тщательная очистка поверхности изделия, которое будет подвергаться обработке.
  • Необходимо обеспечить герметичность контейнера для термодиффузионного цинкования.
  • Когда герметичность контейнера обеспечена, в нем необходимо создать инертную или восстановительную среду. Следует иметь в виду, что в окислительной среде цинкование выполнять нельзя.

Детали обработаны и загружены в специальную емкость для термодиффузионного цинкования

При выполнении самого термодиффузионного цинкования в рабочую среду желательно вносить специальные флюсующие элементы, которые называют активаторами.

Если придерживаться всех вышеуказанных рекомендаций и строго соблюдать все технологические режимы, то на поверхности металлического изделия можно сформировать термодиффузионное цинковое покрытие, которое будет соответствовать как заданной толщине, так и требуемым защитным характеристикам.

Сравнительный анализ коррозионной стойкости

Алгоритм нанесения термодиффузионного цинкового покрытия выглядит следующим образом.

  • Обрабатываемая поверхность тщательно очищается (в производственных условиях для этого используют дробеметные, пескоструйные и ультразвуковые установки).
  • Изделие и специальную смесь, за счет которой будет осуществляться насыщение его поверхности цинком, помещают в герметичный контейнер.
  • В контейнере создается требуемая температура, при которой и протекает диффузионное поверхностное цинкование.

Печь для термодиффузионного цинкования

После окончания цинкования деталь извлекают из контейнера и очищают ее поверхность от остатков использованной смеси. Затем остается выполнить пассивирование уже оцинкованной поверхности и дать ей полностью остыть.

Для выполнения диффузионного поверхностного цинкования используются различные насыщающие смеси, одной из которых является «Левикор». Высокую популярность у отечественных специалистов смесь «Левикор» завоевала благодаря тому, что ее отличает высокая проникающая способность, а ее применение позволяет получать цинковые покрытия требуемой толщины, обладающие исключительными защитными свойствами.

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.

Контейнеровоз Heinrich Ehler, Кильский канал
Источник: www.shipspotting.com

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

Влияние структуры и свойств поверхностного слоя на усталостную прочность закаленных сталей, упрочненных комбинированной электромеханической обработкой

  • Аннотация
  • Об авторах
  • Список литературы
  • Cited By

Аннотация

На примере закаленных углеродистых сталей марок 45 и У8 рассмотрены особенности влияния комбинации различных технологий (с использованием электромеханической обработки, поверхностного пластического деформирования и безабразивной ультразвуковой финишной обработки и их комбинации) поверхностного упрочнения на изменения структурного состояния и микротвердости поверхности, циклической долговечности упрочненных образцов, а также механизмов усталостного разрушения. Исследования проведены с использованием методов оптической и растровой электронной микроскопии, микротвердости, усталостных испытаний. Показано, что для исследуемых сталей в закаленном состоянии высокоскоростное импульсное термодеформационное воздействие в ходе электромеханической обработки сопровождается повышением (более чем на 50 %) микротвердости поверхности и снижением (на 20 – 30 %) предела выносливости. Такое изменение свойств связано с образованием в поверхностном слое существенно неравновесных, неоднородных по химическому составу ультрадисперсных фаз, обладающих повышенной твердостью. При этом в приповерхностных объемах металла протекают процессы отпуска закаленной структуры с образованием зон разупрочнения и формированием растягивающих остаточных напряжений, что сопровождается снижением микротвердости в этих зонах и предела выносливости образцов. Подобные эффекты снижения некоторых эксплуатационных характеристик материалов в ходе поверхностного упрочнения различных материалов, равно как и способы повышения свойств таких изделий за счет дополнительных технологических операций, требуют более глубокого изучения. Комбинированное поверхностное упрочнение (на основе электромеханической обработки, поверхностного пластического деформирования и безабразивной ультразвуковой финишной обработки) углеродистых сталей позволяет за счет вариации интенсивности температурного и деформационного воздействий целенаправленно изменять структурно-фазовый состав и напряженно-деформированное состояние поверхностных и приповерхностных слоев металла. В результате этого появляется возможность в зависимости от предварительной термической обработки стали формировать сбалансированный комплекс прочностных и усталостных характеристик образцов. Операции поверхностного пластического деформирования и безабразивной ультразвуковой финишной обработки, проведенные после электромеханического упрочнения, за счет интенсивной пластической деформации обеспечивают выглаживание поверхности, залечивание приповерхностных дефектов и позволяют корректировать напряженно-деформированное состояние обрабатываемого металла. Это обеспечивает повышение микротвердости в зоне отпуска на 20 – 25 % и предела выносливости образцов на 25 – 30 %.

Читать еще:  Нож из дамасской стали с тысячью слоев

Ключевые слова

Об авторах

Доктор технических наук, профессор кафедры «Сопротивление материалов»

400005, Волгоград, пр. им. Ленина, 28

Кандидат технических наук, доцент кафедры «Детали машин и подъемно-транспортные устройства»

400005, Волгоград, пр. им. Ленина, 28

Доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Сопротивление материалов»

400005, Волгоград, пр. им. Ленина, 28

Магистрант кафедры «Процессы и аппараты химических и пищевых производств»

400005, Волгоград, пр. им. Ленина, 28

Магистрант кафедры «Техническая эксплуатация и ремонт автомобилей»

400005, Волгоград, пр. им. Ленина, 28

Список литературы

1. Garcia-Giron A., Romano J.M., Liang Y., Dashtbozorg B. etс. Combined surface hardening and laser patterning approach for functionalising stainless steel surfaces // Applied Surface Science. 2018. Vol. 439. P. 516 – 524.

2. Lu J., Huang T., Liu Zh., Zhang X., Xiao R. Long-term wettability of titanium surfaces by combined femtosecond laser micro/nano structuring and chemical treatments // Applied Surface Science. 2018. Vol. 459. P. 257 – 262.

3. Lesyk D.A., Martinez S., Mordyuk B.N., Dzhemelinskyi V.V. etс. Effects of laser heat treatment combined with ultrasonic impact treatment on the surface topography and hardness of carbon steel AISI 1045 // Optics and Laser Technology. 2019. Vol. 111. P. 424 – 438.

4. Tsuji N., Tanaka S., Takasugi T. Effect of combined plasma-carburizing and deep-rolling on notch fatigue property of Ti-6Al-4V alloy // Materials Science and Engineering: A. 2009. Vol. 499. No. 1-2. P. 482 – 488.

5. Gill A.S., Telang A., Chang Y. Localized plastic deformation and hardening in laser shock peened // Materials Characterization. 2018. Vol. 142. P. 15 – 26.

6. Borko K., Hadzima B., Jacková M.N. Corrosion Resistance of Domex 700 Steel After Combined Surface Treatment in Chloride Environment // Procedia Engineering. 2017. Vol. 192. P. 58 – 63.

7. Chenakin S.P., Mordyuk B.N., Khripta N.I. Surface characterization of a ZrTiNb alloy: Effect of ultrasonic impact treatment // Applied Surface Science. 2019. Vol. 470. P. 44 – 55.

8. Zenker R. Electron meets nitrogen: combination of electron beam hardening and nitriding // International Heat Treatment & Surface Engineering. 2009. Vol. 3. No. 4. P. 141 – 146.

9. Ivanov Yu.F., Gromov V.E., Konovalov S.V., Zagulyaev D.V., Petrikova E.A., Semin A.P. Modification of structure and surface properties of hypoeutectic silumin by intense pulse electron beams // Progress in Physics of Metals. 2018. Vol. 19. No. 2. P. 197 – 222.

10. Romanov D.A., Sosnin K.V., Gromov V.E., Bataev V.A., Ivanov Yu.F., Glezer A.M., Sundeev R.V. Titanium – zirconium coatings formed on the titanium implant surface by the electroexplosive method // Materials Letters. 2019. Vol. 242. P. 79 – 82.

11. Иванов Ю.Ф., Громов В.Е., Соскова Н.А., Денисова Ю.А, Тересов А.Д., Петрикова Е.А., Будовских Е.А. Электронно-пучковая обработка поверхности сплавов на основе титана, модифицированных плазмой электрического взрыва проводящего материала // Известия РАН. Серия Физическая. 2012. Т. 76. № 11. С. 1393 – 1399.

12. Бащенко Л.П., Иванов Ю.Ф., Будовских Е.А. Модификация структуры поверхностных слоев титана ВТ1-0 при электровзрывном карбоборировании и электронно-пучковой обработке // Изв. вуз. Черная металлургия. 2013. № 3. С. 68 – 70.

13. Иванов Ю.Ф., Будовских Е.А., Громов В.Е., Бащенко Л.П., Соскова Н.А., Райков С.В. Формирование нанокомпозитных слоев на поверхности титана ВТ1-0 при электровзрывном науглероживании и электронно-пучковой обработке // Изв. вуз. Черная металлургия. 2012. № 6. С. 67 – 70.

Читать еще:  Циркониевые сплавы: состав, свойства, применение

14. Эдигаров В.Р. Технологии и оборудование комбинированных способов электромеханической обработки. – Омск: ОАБИИ, 2014. – 280 с.

15. Дудкина Н.Г. Оценка усталостной прочности термообработанной среднеуглеродистой конструкционной стали после комбинированного упрочнения (ЭМО + ППД) // Mechanika (Lietuva). 1998. № 4. С. 28 – 32.

16. Эдигаров В.Р., Литау Е.В. Исследование некоторых технологических аспектов нового комбинированного способа поверхностной обработки ЭМОт + ППД закаленных сталей // Национальные приоритеты России. Серия 1: Наука и военная безопасность. 2015. Т. 3. № 3. С. 125 – 130.

17. Матлин М.М., Дудкина Н.Г., Дудкин А.Д. Особенности формирования упрочненного слоя при электромеханической обработке с динамическим силовым воздействием // Упрочняющие технологии и покрытия. 2007. № 6. С. 39, 40.

18. Яковлев С.А. Результаты исследований износостойкости деталей после антифрикционной электромеханической обработки // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2011. № 3. С. 116 – 120.

19. Эдигаров В.Р., Килунин И.Ю. Рентгенографическое исследование стали 38ХС, подвергнутой фрикционно-электрическому модифицированию // Металлообработка. 2011. № 4. С. 24 – 29.

20. Яковлева А.П., Омельченко И.С. Повышение нагрузочной способности стальных деталей методом комбинированной обработки // Авиационная промышленность. 2013. № 2. С. 62 – 64.

21. Эдигаров В.Р., Алимбаева Б.Ш., Перков П.С. Комбинированная электромеханоультразвуковая обработка поверхностных слоев деталей машин // Вестник Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. 2017. Т. 54. № 2. С. 42 – 47.

22. Ivannikov A.Yu., Kalita V.I., Komlev D.I. etс. The effect of electromechanical treatment on structure and properties of plasma sprayed Fe – 6W – 5Mo – 4Cr – 2V – C coating // Surface and Coatings Technology. 2018. Vol. 335. P. 327 – 333.

23. Wang Y., Zhu Sh., Gu W., Qi X. Electric Contact Strengthening to Improve the Bonding Between WC – Co Coating and 45# Steel Substrate // Journal of Thermal Spray Technology. 2010. Vol. 19. No. 5. P. 1142 – 1146.

24. Xu M., Zhu Sh., Ding H. Electrical contact strengthening of induction-clad Ni – 40 % WC composite coatings on 40Cr substrates // Surface and Coatings Technology. 2015. Vol. 279. P. 32 – 38.

25. Яковлев С.А., Замальдинов М.М., Татаров Л.Г. Влияние электромеханической обработки на структуру и твердость титанового сплава ВТ22 // Упрочняющие технологии и покрытия. 2017. Т. 13. № 10 (154). С. 464 – 467.

26. Bagmutov V.P., Vodop’yanov V.I., Zakharov I.N., Denisevich D.S. Relation between the fracture laws and the fatigue life of a surface-hardened pseudo-α titanium alloy // Russian Metallurgy (Metally). 2016. Vol. 2016. No. 7. P. 663 – 668.

27. Stachowiak G.W., Batchelor A.W. Surface Hardening and Deposition of Coatings on Metals by a Mobile Source of Localized Electrical Resistive Heating // Journal of Materials Processing Technology. 1996. No. 57. P. 288 – 297.

28. Холопов Ю.В., Зинченко А.Г., Савиных А.А. Безабразивная ультразвуковая финишная обработка металлов. – Л.: ЛДНТП, 1988. – 18 с.

29. Паршин А.М., Кириллов Н.В. Физические и структурные аспекты обработки сплавов концентрированными источниками энергии // Металлы. 1995. № 3. С. 122 – 127.

30. Багмутов В.П., Захаров И.Н., Денисевич Д.С. Особенности решения технологических задач механики неоднородных металлических тел со структурой, трансформирующейся в ходе термосилового нагружения // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. 2016. № 1. C. 5 – 25.

Для цитирования:

Багмутов В.П., Дудкина Н.Г., Захаров И.Н., Романенко М.Д., Чекунов В.В. Влияние структуры и свойств поверхностного слоя на усталостную прочность закаленных сталей, упрочненных комбинированной электромеханической обработкой. Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2019;62(6):438-450. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-6-438-450

For citation:

Bagmutov V.P., Dudkina N.G., Zakharov I.N., Romanenk M.D., Chekunov V.V. Influence of structure and properties of surface layer on fatigue durability of hardened steels strengthened by combined electromechanical treatment. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2019;62(6):438-450. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-6-438-450


Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

Преимущества термообработки

Термообработка стали – это технологический процесс, который стал обязательным этапом получения комплектов деталей из стали и сплавов с заданными качествами. Этого позволяет добиться большое разнообразие режимов и способов термического воздействия. Термообработку используют не только применительно к сталям, но и к цветным металлам и сплавам на их основе.

Стали без термообработки используются лишь для возведения металлоконструкций и изготовления неответственных деталей, срок службы которых невелик. К ним не предъявляются дополнительные требования. Повседневная же эксплуатация наоборот диктует ужесточение требований, именно поэтому применение термообработки предпочтительно.

В термически необработанных сталях абразивный износ высок и пропорционален собственной твердости, которая зависит от состава химических элементов. Так, незакаленные матрицы штампов хорошо сочетаются при работе с калеными пуансонами.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector
×
×