IV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2012

Высокая износостойкость закладывается при проектировании и изготовлении за счет соответствующего выбора материала и способа упрочнения. Возможно ее повышение при восстановлении после износа до номинальных размеров за счет наплавки таких сплавов, как сормайты, вокар, ВК-3, имеющих в своем составе железо, хром, кобальт, никель, вольфрам, молибден. Для их нанесения эффективнее применять плазменную наплавку порошков этих сплавов, которая позволяет получить тонкий слой с хорошей привариваемостью и минимальным перемешиванием в переходном слое основного и наплавляемого металлов. Для механической обработки твердых сплавов могут использоваться инструменты, изготовленные из сверхтвердого материала белмор, созданного на основе кубического нитрида бора по твердости сравнимого с алмазом, химически инертного к железу, что позволяет использовать его для обработки любых сплавов.

Среди способов повышения износостойкости без изменения размеров можно отметить, кроме широко применяемой объемной закалки, поверхностную закалку токами высокой частоты (ТВЧ), при которой нагрев детали осуществляется за счет вихревых токов при перемещении вдоль нее медного индуктора с подводом к нему ТВЧ. Процесс может быть автоматизирован, позволяет получить требуемую глубину закаливаемого слоя, практически без деформации детали и окалины. Позволяет использовать вместо легированных сталей обычные углеродистые инструментальные стали. Особенно благоприятна закалка ТВЧ для зубчатых колес: обеспечивает твердую износостойкую поверхность и мягко-вязкую сердцевину.

Широкое применение имеют термодиффузионные методы:

• - Цементация - насыщение поверхности углеродом, осуществляемая при выдержки детали в печи-камере при температуре выше точки аустенитного превращения 8-12 часов в среде на углераживающей смеси - карбюризатора. Содержание углерода в поверхности - максимум 1.7 % для деталей, работающих без удара.
• - Термодиффузионное хромирование, в результате которого содержание хрома в поверхности составляет до 60%, но убывает до 0% на глубине доли миллиметра. При этом твёрдость по Бринеллю до 900 единиц, увеличивается стойкость к азотной кислоте.

Возможна диффузия других элементов.

При электро-искровом упрочнении между деталью и электродом, содержащим легирующие элементы, с помощью электро-магнитного генератора наводятся кратковременные импульсы, в результате чего с электрода в виде искр легирующие элементы проникают в поверхность, разрывая молекулярные связи, за счет этого чистота поверхности несколько ухудшается.

Для повышения износостойкости при усталостном износе рекомендуется наклеп (упрочнение) поверхности:

• - Дробеструйная обработка в камере со скоростью дроби до 120-150 м/с.
• - Обкатка роликами, особенно эффективна для тел качения. Вал вращается в центрах токарного станка, ролик - вместо резца. Улучшается чистота поверхности.
• - Обкатка шариками, при которой вместо ролика устанавливается сепаратор с шариками.
• - Электро-механическое упрочнение, при котором между роликом и деталью подается напряжение малой величины, в зоне контакта возникает ток, больше 400 А, за счет чего температура в точке контакта увеличивается до 600 С⁰. Имеет место эффект «горячего проглаживания».

В последнее врем;: получило распространение безабразивная, ультразвуковая финишная обработка (БУФО). Процесс аналогичен обкатке роликами, но с подачей ультразвука. В результате износостойкость повышается в несколько раз, а чистота поверхности улучшается с Ra=6,3 до Ra=0,6.

Все перечисленные способы могут быть использованы для повышения износостойкости деталей металлургического оборудования.