Yoga-mgn.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Упрочнение структуры термодиффузионной обработкой деталей

Лекция 1

1. Физические основы деформационного упрочнения металлов

1.1 Параметры состояние поверхностного слоя деталей машин

Поверхностный слой детали — это слой, у которого структура, фазовый и химический состав отличаются от основного материала, из которого сделана деталь.

Рис.1.1. Схема поверхностного слоя детали.

В поверхностном слое можно выделить следующие основные зоны (рис.1.1):

зона адсорбированных из окружающей среды молекул и атомов органических и неорганических веществ. Толщина слоя 10,001 мкм.

зона продуктов химического взаимодействия металла с окружающей средой ( обычно оксидов). Толщина слоя 101 мкм.

граничная зона толщиной несколько межатомных расстояний, имеющая иную, чем в объеме, кристаллическую и электронную структуру.

зона с измененными по сравнению с основным металлом 5 структурой, фазовым и химическим составом, который возникает при изготовлении детали и изменяется в процессе эксплуатации.

Толщина и состояние указанных слоев поверхностного слоя могут изменяться в зависимости от состава материала, метода обработки, условий эксплуатации. Оценка этого состояния осуществляется методами химического, физического и механического анализа. Многообразие параметров состояния поверхностного слоя и методов их оценки не позволяет выделить единственный параметр, определяющий качество поверхностного слоя. Поэтому в научной и инженерной практике состояние поверхностного слоя оценивается набором единичных или комплексных, с той или иной стороны оценивающих качество поверхностного слоя.

Укрупнено эти параметры характеризуют:

геометрические параметры неровностей поверхности;

Геометрические параметры неровностей поверхности оцениваются параметрами шероховатости, регулярных микрорельефов, волнистости.

Шероховатость поверхности – это совокупность неровностей с относительно малыми шагами. Примерное отношение высоты неровностей к шагу менее 50.

Волнистость поверхности — это совокупность неровностей, имеющих шаг больший, чем базовая длина, используемая для измерения шероховатости. Отношение высоты к шагу более 50 и менее 1000.

Волнистость в России не стандартизирована, то для ее оценки используют параметры шероховатости.

Регулярные микрорельефы – это неровности, которые в отличие от шероховатости и волнистости, одинаковы по форме, размерам и взаиморасположению.

Регулярный микрорельеф получают обработкой резанием или поверхностным пластическим деформированием роликами, шариками, алмазами.

Физическое состояниеповерхностного слоя деталей в технологии упрочнения наиболее часто характеризует параметрами структуры и фазового состава.

Структура — это характеристика металла, зависящая от методов изучения его строения. Выделяют следующие типы структур:

Металлы представляют собой кристаллы с трехмерной периодичностью. Основой кристаллической структуры является трехмерная решетка, в пространстве которой располагаются атомы. В зависимости от характера расположения атомов в кристаллической решетке структуры чистых металлов разделяются на ряд типов ( рис.1.2).

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

К ВОПРОСУ ПРИМЕНИМОСТИ РАСЧЕТНОГО МЕТОДА ОЦЕНКИ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗНОСУ ДЛЯ ДЕТАЛЕЙ ПОСЛЕ ТЕРМОДИФФУЗИОННОГО УПРОЧНЕНИЯ

Полный текст:

  • Аннотация
  • Об авторах
  • Список литературы
  • Cited By
Аннотация

Введение. В данной статье рассмотрены вопросы применимости расчетного метода оценки сопротивления износу для деталей из серого чугуна после термодиффузионного упрочнения. Целью работы является проверка применимости расчетной модели для определения интенсивности изнашивания в случае переменной твердости поверхностного слоя.

Материалы и методы исследования. В качестве модели используется зависимость интенсивности изнашивания для контакта двух дисков фрикционной передачи. Расчетное определение параметров изнашивания выполнено для двух вариантов: контакт стального диска и диска из серого чугуна с упрочненным слоем и контакт стального диска и диска из закаленного высокопрочного чугуна. Делается допущение, что в зоне контакта сформирована шероховатость, соответствующая приработанной поверхности. Экспериментальная проверка полученных результатов выполнялась посредством определения удельной работы абразивного износа для серого чугуна с упрочненным слоем и высокопрочного закаленного чугуна.

Результаты. В ходе проведенных расчетов установлено, что износостойкость деталей из серого чугуна с упрочненным слоем сопоставима с высокопрочным чугуном после закалки. Результаты экспериментальной проверки подтвердили справедливость расчетов, т.к. значения параметров износостойкости, полученные расчетным и экспериментальным путем, хорошо согласуются между собой. Таким образом, возможность использования расчетной методики оценки износостойкости для рассматриваемого случая можно считать доказанной, а, следовательно, ее можно использовать при проектных расчетах узлов трения, содержащих детали из серого чугуна с упрочненным слоем.

Обсуждение и заключение. Рассматриваемый способ поверхностного упрочнения необходимо применять в зависимости от особенностей эксплуатации узла трения. В том случае, когда допускаемые значения износа изменяются в широких пределах (например, тормоза, сцепление и т.д.) имеет смысл не подвергать поверхностный слой механической обработке, чтобы формирование оптимальных параметров поверхностей трения происходило естественным путем, в противном случае нужно удалять припуск. Использование расчетного метода определения сопротивления слоя износу, позволяет определить конкретные значения припуска, который необходимо удалять.

Ключевые слова

Об авторах

Овсянников Виктор Евгеньевич – кандидат технических наук, доцент кафедры «Инноватика и менеджмент качества».

640020, Курган, ул. Советская 63, стр. 4

Васильев Валерий Иванович – доктор технических наук, профессор кафедры «Автомобильный транспорт и автосервис».

640020, Курган, ул. Советская 63, стр. 4

Список литературы

1. Майоров В.С., Майоров С.В. Закалка чугунных деталей излучением твердотелого лазера // Металловедение и термическая обработка металлов. 2009. №3. С. 6-8.

2. Криштал М.А. Механизм диффузии в железных сплавах. М.: Металлургия, 1972. 400 с.

3. Поветкин В.В., Ковенский И.М. Структура электролитических покрытий. М.: Металлургия, 1989. 136 с.

4. Эдигаров В.Р., Алимбаева Б.Ш., Перков П.С. Комбинированная электромеханоультразвуковая обработка поверхностных слоев деталей машин // Вестник СибАДИ. 2017. № 2(54). С. 42-47. DOI:10.26518/2071-7296-20172(54)-42-47

5. Коротаев Д.Н., Иванова Е.В. Особенности формирования функциональных покрытий при электроискровом модифицировании металлических материалов // Вестник СибАДИ. 2017. № 3(55). С. 62-68. DOI:10.26518/20717296-2017-3(55)-62-68

6. Nisitani H., Tanaka S., Todaka T. Relation between microcrack and coaxing effect of aged 0,15% С steels after quenching at law temperatures // J. Soc. Mat. Sei Japan. 1980. №26. p.317

7. Cooper R.E., Rowlanel W.D., Beasley D. Atom. Weapons Res Estable//Atom Energy Auth Rept. 1971. -0,25/71. p. 32-36.

8. PlenardЕ Cast iron domping capacity, structure and property relation // Modern Castings. 1962. — V41/ P. 14-26.

9. Gilbert G.N. Variation of the microstructure of flakegraphite cast iron after stressing in tension and compression // BCJRA Journal. 1964. 1. P. 18-25.

10. Lampman S., Introduction to surface hardening of steels, ASM Handbook, Vol. 4, Heat Treating, ASM International, Materials Park, OH, pp. 259-267,. 1997. p.

11. Ruglic T., Flame hardening, ASM Handbook, Vol. 4, Heat Treating, ASM International, Materials Park, OH. pp.268-285, 1997.p.

12. John C. Ion, “Laser processing of Engineering Materials”,Elsevier ButterworthHeinemann, 2005. p.

13. Rana J, Goswami G L, Jha S K, Mishra P K, Prasad B V S SS, 2007, Experimental studies on the micro structure and hardness of laser – treated steel specimens, Optics and Laser Technology, 39, 385-393.

14. Гуревич Ю.Г., Овсянников В.Е., Фролов В.А. Влияние катализатора (железа) на взаимодействие оксидов с основой феррито-перлитного серого чугуна, обеспечивающее закалку и диффузионное легирование: монография. Курган: Изд-во КГУ, 2013. 102 с.

15. Износостойкость сопрягающихся деталей механического оборудования наземных транспортных систем / Н.В. Асеев, Е.Н. Асеева, Э.Ф. Крейчи, М.М. Матлин. Волгоград: ВолгГТУ, 2000. 99 с.

16. Мур Д. Основы и применения трибоники. М.: Мир, 1978. 488 с.

17. Суслов, А. Г. Технологическое обеспечение параметров состояния поверхностного слоя деталей / А. Г. Суслов; Брян. ин-т трансп. машиностроения. М.: Машиностроение, 1987. 208 с.

18. Хайнике Г. Трибохимия. М.: Мир, 1987. 584 с.

19. Крагельский И.В. Трениеиизнос. М.: Машиностроение, 1968. 480 с.

20. Vasiliev V.I., Ovsyannikov V.E., Nekrasov R. Yu. Determination of quenching modes after thermodiffusionhardeninig of parts from gray cast iron. // Proceeding of international conference actual issues of mechanical engineering (AIME, 2017), AER-Advances in Engineering Research, B.133 p.537-542.

Для цитирования:

Овсянников В.Е., Васильев В.И. К ВОПРОСУ ПРИМЕНИМОСТИ РАСЧЕТНОГО МЕТОДА ОЦЕНКИ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗНОСУ ДЛЯ ДЕТАЛЕЙ ПОСЛЕ ТЕРМОДИФФУЗИОННОГО УПРОЧНЕНИЯ. Научный рецензируемый журнал «Вестник СибАДИ». 2018;15(3):412-420. https://doi.org/10.26518/2071-7296-2018-3-412-420

For citation:

Ovsyannikov V.E., Vasilyev V.I. QUESTION OF APPLICABILITY OF THE CALCULATION ASSESSMENT METHOD OF RESISTANCE FOR DETAILS AFTER THERMAL DIFFUSION HARDENING. The Russian Automobile and Highway Industry Journal. 2018;15(3):412-420. (In Russ.) https://doi.org/10.26518/2071-7296-2018-3-412-420


Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

Способы упрочнения деталей, материалов

Способы упрочнения деталей, материалов.

Читать еще:  Смолы HIKOTACK, HIKOREZ, SUKOREZ для термоклея (5431 просмотров)

Действенным средством снижения массы является повышение прочности материалов. В отличие от способа увеличения напряжений путем снижения фактического запаса прочности, сопряженного с риском ослабления детали, надежность в данном случае не уменьшается (если сохраняется запас прочности). Другое отличие заключается в том, что этот способ применим ко всем деталям без исключения, тогда как первый способ охватывает только расчетные детали.

Основные способы упрочнения материалов следующие:

  • горячая обработка давлением;
  • легирование;
  • упрочняющая термическая и химико-термическая обработка;
  • обработка методами холодной пластической деформации.

При горячей обработке давлением упрочнение происходит в результате превращения рыхлой структуры слитка в уплотненную структуру с ориентированным направлением кристаллитов. Пустоты между кристаллитами уковываются и завариваются, прослойки примесей по стыкам кристаллитов дробятся и под действием высокой температуры и давления растворяются в металле.

Наибольшее значение для прочности имеет процесс рекристаллизации, протекающий при остывании металла в определенном интервале температур (для сталей 450—700°С). Из обломков кристаллитов, разрушенных в процессе пластической деформации, возникают новые мелкие зерна. При росте рекристаллизованных зерен примеси остаются в растворенном состоянии в кристаллитах. Для ковкого металла характерна структура, состоящая из мелких округлых зерен, хорошо связанных друг с другом, что обусловливает его повышенную прочность и вязкость.

Кованым и особенно прокатанным металлам свойственна анизотропия механических свойств в направлениях вдоль и поперек волокон.

Особенно резко влияет направление волокон на вязкость (рис. 77).

Направление волокон в кованых и штампованных деталях должно быть согласовано с конфигурацией деталей и направлением действия рабочих нагрузок. Штампованные коленчатые валы (рис. 78, б) и другие фасонные детали (рис. 78, г) с волокнами, следующими контуру, значительно прочнее деталей, изготовленных из сортового проката с перерезкой волокон (рис. 78, а, в).

Горячее накатывание зубьев шестерен (с последующим холодным калиброванием) обеспечивает правильное направление волокон относительно действующих на зуб нагрузок (рис. 78, д, e). Повышенной прочностью обладает накатанная резьба (рис. 78, ж, з).

Главное назначение легирования — повышение прочности с дифференцированным улучшением частных характеристик: вязкости, пластичности, упругости, жаропрочности, хладостойкости, сопротивления износу, коррозионной стойкости и др. Присадка некоторых элементов (Ni и особенно микроприсадка В) увеличивает прокаливаемость сталей, что позволяет получать повышенные механические свойства по всему сечению детали. Для получения высоких механических качеств легирование должно быть дополнено термообработкой.

В табл. 8 приведены сравнительные (средние) характеристики легированных и углеродистых сталей.

Упрочняющая термическая обработка (закалка с высоким, средним и низким отпуском, изотермическая закалка) вызывает образование неравновесных структур с повышенной плотностью дислокаций и сильно деформированной атомно-кристаллической решеткой (сорбит, троостит, мартенсит, бейнит). Регулируя режимы термообработки, можно получать стали с различным содержанием этих структур, размерами и формой зерен и соответственно с различными механическими свойствами. Для конструкционных сталей чаще всего применяют улучшение (закалка с высоким отпуском на сорбит), обеспечивающее наиболее благоприятное сочетание прочности, вязкости и пластичности.

Закалка с индукционным нагревом поверхностного слоя ТВЧ помимо технологических преимуществ (экономичность, высокая производительность) дает значительный упрочняющий эффект, обязанный возникновению в закаленном поверхностном слое остаточных напряжений сжатия.

Химико-термическая обработка заключается в насыщении поверхностного слоя углеродом (цементация) или азотом (азотирование) с образованием (в последнем случае) нитридов железа и легирующих элементов. При комплексных процессах (цианирование, нитроцементация) поверхность насыщается одновременно углеродом и азотом с образованием карбидов и карбонитридов. Эти виды химико-термической обработки придают поверхности высокую твердость и износостойкость. Вместе с тем они увеличивают прочность (особенно в условиях циклической нагрузки) благодаря образованию в поверхностном слое напряжений сжатия.

Разновидностью химико-термической обработки является термодиффузионное поверхностное легирование (насыщение поверхностного слоя атомами легирующих элементов), которое применяют для повышения прочности и твердости, а также придания поверхности особых свойств (табл. 9).

ПроцессСущность процессаТехнология процессаНазначение
Диффузионное хромированиеОбразование в поверхностном слое карбидов и α-твердых растворов Cr в железеВыдержка в среде летучих хлоридов хрома: CrСl2; CrСl3 (газовое хромирование) при 800—1200 °С (5—6 ч)Повышение твердости (HV 1200—1500) и термостойкости
ТитанированиеОбразование в поверхностном слое α-твердых растворов Ti, карбидов титана TiC и интерметаллидов типа Fe2TiВыдержка при 1100—1200°С в смеси порошков ферротитана (80%) и хлористого аммония (6—8 ч)Повышение твердости (HV 1600—2000), увеличение коррозие- и эрозиостойкости
БериллизанияОбразование в поверхностном слое α-твердых растворов Be и бериллидовВыдержка при 900—1100°С в смеси 20% Be, 75% BeO и 5% MgCl2 (4—8 ч)Повышение твердости (HV 1100—1200), увеличение коррозиестойкости
БорированиеОбразование в поверхностном слое α-твердых растворов В и боридов FeВыдержка при 900—1100° С в смеси порошков карбида бора В4С и буры Na2B4O7 (5—6 ч)Повышение твердости (HV 1500—1800) и термостойкости
СульфидированиеОбразование в поверхностном слое сульфидов FeВыдержка в расплаве сернокислых солей при 550—600°С (2—4 ч)Повышение износостойкости, придание противозадирных свойств, повышение стойкости против сваривания
СилидированиеОбразование в поверхностном слое α-твердых растворов Si и силицидов FeВыдержка в атмосфере моносилана SiH4 с газами-разбавителями при 1000° С (6—10 ч)Повышение износостойкости, увеличение горячей коррозиестойкости
СеменированиеОбразование в поверхностном слое α-твердых растворов Se и селенидовОбработка 20%-ным раствором селенистой кислоты H2SeO3 с добавкой небольшого количества хромпикаПовышение износостойкости, придание противозадирных свойств
АлитированиеОтложение на поверхности кристаллической пленки Аl2О3. Образование в поверхностном слое α-твердых растворов Аl и алюминидовВыдержка в смеси порошков ферроалюминия и Аl2O3 при 900—1000°С (6—8 ч)Повышение горячей коррозиестойкости

Разработаны процессы комплексного диффузионного легирования: хромалитирование (насыщение Сr и Аl), сульфоцианирование (S, С и N2), бороцианирование (В, С и N2), бороалитирование (В и Аl), хромомарганцевирование (Cr и Мn) и др.

Технология судоремонта

  • Нормы времени на судоремонтные работы. Сборник № 2. Судокорпусные работы. Изготовление и ремонт судовых устройств и металлических дельных вещей
  • Организация и технология судоремонта
  • Судоремонтные заводы и их оборудование

Рассмотрена организация ремонта морских судов, современные методы контроля, способы восстановления и упрочнения деталей.
Изложены методы ремонта корпуса судна, главных дизелей, паровых котлов и турбин, автоматики, электрооборудования, валопроводов, гребных винтов, вспомогательных механизмов и трубопроводов.
Сведения по дефектации, разборке, ремонту, сборке и испытанию механизмов, узлов и систем приведены с учетом требований, предъявляемых Регистром СССР, и положений о технической эксплуатации морского флота. Особое внимание уделено вопросам безопасности труда в процессе судоремонта.
Книга предназначена в качестве учебника для учащихся мореходных училищ специальности «Ремонт судов» и учебного пособия специальностей «Эксплуатация судовых энергетических установок» и «Эксплуатация судовых автоматизированных систем».

Содержание
Раздел первый. Наблюдение за техническим состоянием судов и их освидетельствование
Глава 1. Организация судоремонта
§ 1. Регистр СССР — государственный орган технического надзора
§ 2. Виды ремонта
§ 3. Документация, применяемая при ремонте суд
§ 4. Наблюдение за ремонтом судов и их приемка
Глава II. Дефекты и методы дефектоскопии деталей
§ 5. Классификация дефектов
§ 6. Основные виды изнашивания и разрушения
§ 7. Выявление дефектов и методы испытаний
§ 8. Выявление внутренних дефектов и плотности соединений
Раздел второй. Восстановление и упрочнение деталей механизмов
Глава III. Восстановление деталей
§ 9. Механическая обработка деталей, система ремонтных размеров
§ 10. Ручная дуговая и газовая наплавка
§ 11. Автоматическая наплавка на токарных станках
§ 12. Восстановление посадок эластомером
§ 13. Электромеханический метод наращивания и электроискровая обработка
§ 14. Электролитический метод наращивания
§ 15. Металлизация распиливанием
§ 16. Восстановление размеров и формы деталей деформированием
§ 17. Восстановление и защита деталей клеящими составами
§ 18. Восстановление деталей насадками, накладками, штифтами и стяжками
§ 19. Заварка трещин в чугунных деталях
§ 20. Охрана труда при процессах восстановления
Глава IV. Методы упрочнения и повышения долговечности деталей
§ 21. Механическое упрочнение
§ 22. Термическое упрочнение
§ 23. Упрочнение структуры термодиффузионной обработкой
§ 24. Электромеханическое упрочнение
§ 25. Охрана труда при процессах упрочнения
Раздел третий. Ремонт корпуса судна и судовых устройств
Глава V. Дефекты корпуса и их устранение
§ 26. Повреждения элементов судна
§ 27. Дефектация корпуса и порядок ее проведения
§ 30. Вварка вставок
§ 31. Замена отдельных листов или частей корпуса судна
§ 32. Правка судовых конструкций
§ 33. Огневые работы с использованием инертных газов
§ 34. Ремонт литых и кованых частей корпуса
§ 35. Секционно-блочный ремонт корпуса
§ 36. Ремонт нестальных корпусов судов
§ 37. Охрана труда и противопожарная защита
Глава VI. Ремонт подводной части судов
§ 38. Судоподъемные средства и их классификация
§ 39. Подготовка судов к докованию
§ 40. Постановка судна в док и вывод его из дока
§ 41. Механизация корпусных работ
§ 42. Очистка корпуса судна
§ 43. Окраска корпуса судна
§ 44. Ремонт подводной части корпуса судна на плаву
§ 45. Испытание корпуса судна в процессе ремонта
§ 46. Охрана труда и противопожарная защита при ремонте корпуса судна
Глава VII. Ремонт деревянных частей корпуса судна и изоляционные работы
§ 47. Ремонт и смена деревянных покрытий
§ 48. Мастичные и прочие палубные покрытия
§ 49. Изоляция и отделка жилых и служебных помещений
§ 50. Охрана труда и противопожарная защита при ремонте деревянных изоляционных и отделочных покрытий
Глава VIII. Ремонт судовых устройств
§ 51. Освидетельствования и дефектация рулевого устройства
§ 52. Баллер, перо руля и их сборка
§ 53. Штыри и петли рудерпоста
§ 54. Сборка и испытание рулевого устройства
§ 55. Якорное и швартовное устройства
§ 56. Грузовое устройство и люковые закрытия
Раздел четвертый. Ремонт паровых котлов и теплообменных аппаратов
Глава IX. Подготовка котлов и теплообменных аппаратов к ремонту
§ 57. Очистка котлов
§ 58. Освидетельствование и дефектация водотрубных котлов
§ 59. Материалы, применяемые для ремонта котлов, и предъявляемые к ним требования
Глава X. Ремонт котлов и теплообменных аппаратов
§ 60. Коллекторы
§ 61. Замена водогрейных труб
§ 62. Каркас, обшивка и изоляция
§ 63. Кирпичная кладка и топочные устройства
§ 64. Котельная арматура
§ 65. Теплообмйнные аппараты
§ 66. Вспомогательные и утилизационные котлы
§ 67. Испытание и сдача котлов в эксплуатацию
§ 68. Охрана труда и противопожарная защита при ремонте и испытании котлов
Раздел пятый. Ремонт главных двигателей
Глава XI. Подготовка дизелей к ремонту
§ 69. Подготовка дизелей к демонтажу и разборке
§ 70. Типовая технология демонтажа, разборки и ремонта
§ 71. Очистка, дефектация и сортировка деталей
§ 72. Проверка раскепов коленчатого вала
Глава XII. Дефектация и ремонт основных неподвижных деталей дизелей
§ 73. Чугунные и стальные фундаментные рамы
§ 74. Станины, параллели и блоки цилиндров
§ 75. Крышки цилиндров
§ 76. Втулки цилиндров
§ 77. Вкладыши подшипников
Глава XIII. Дефектация и ремонт основных подвижных деталей дизелей
§ 78. Поршни .
§ 79. Технология изготовления поршневых колец методом термофиксации
§ 80. Технология изготовления поршневых колец методом двух проточек
§ 84. Поршневые пальцы и крейцкопфы
§ 82. Штоки
§ 83. Шатуны, замена шатунных болтов
§ 84. Коленчатые валы
§ 85. Технология обработки рамовых шеек по спрямленной и упругой оси
§ 86. Технология обработки мотылевых шеек на станках
§ 87. Зубчатые и цепные приводы механизма газораспределения
§ 88. Продувочно-наддувочные агрегаты и реверсивные устройства
§ 89. Турбокомпрессоры
Глава XIV. Дефектация и ремонт клапанов и топливной аппаратурь
§ 90. Клапаны
§ 91. Распределительные валы и кулачковые шайбы .
§ 92. Топливные насосы
§ 93. Форсунки
Глава XV. Сборка главных дизелей
§ 94. Сборка шатунно-поршневых групп тронковых И крей цкопфных дизелей
§ 95. Установка и центровка фундаментной рамы
§ 96. Укладка коленчатых валов
§ 97. Установка станин, параллелей и блоков цилиндров
§ 98. Затяжка анкерных связей
§ 99. Запрессовка втулок цилиндров
§ 100. Установка шатунно-поршневых групп
§ 101. Установка крышек цилиндров
§ 102. Сборка деталей механизма газораспределения
§ 103. Установка топливной аппаратуры и систем дизелей
§ 104. Ремонт дизелей агрегатным методом
Глава XVI. Регулировочные работы, швартовные и ходовые испытания
§ 105. Регулирование масляных и тепловых зазоров, опреде ление высоты камеры сжатия
§ 106. Проверка и регулировка моментов газораспределения и топливоподачи
§ 107. Испытания и обкатка дизелей на стенде .
§ 108, Швартовные испытания
§ 109. Ходовые испытания
§ 110. Охрана труда при ремонте дизелей .
Раздел шестой. Ремонт паровых турбин
Глава XVII. Разборке, дефектация и ремонт деталей паровых турбин
§ 111. Освидетельствование, разборка и дефектация турбин
§ 112. Статоры турбин
§ 113. Роторы турбин
Глава XVIII. Сборка турбозубчатого агрегата и его испытания
§ 114. Сборка ротора турбины
§ 115. Уравновешивание вращающихся деталей
§ 116. Общая сборка и закрытие турбины . ,
§ 117. Ремонт и сборка редукторов
§ 118. Монтаж и центровка турбозубчатого агрегата
§ 119. Швартовные и ходовые испытания
§ 120. Охрана труда при ремонте турбин
Раздел седьмой. Ремонт автоматики
Глава XIX. Ремонт регуляторов частоты вращения и систем регулирования
§ 121. Регуляторы частоты вращения
§ 122. Система регулирования паровых турбин
§ 123. Испытание и наладка регуляторов частоты вращения
Глава XX. Ремонт регуляторов давления, температуры и расхода массы
§ 124. Регуляторы давления
§ 125. Регуляторы температуры
§ 126. Регуляторы уровня и расхода массы
§ 127. Клрпанные и золотниковые пары регуляторов
§ 128. Мембраны и сильфоны, зарядка ампул .
§ 129. Испытание и наладка регуляторов давления ратуры
Раздел восьмой. Ремонт валопроводов и гребных винтов .
Глава XXI. Ремонт деталей валопроводов
§ 130. Дефектация и разборка валопроводов
§ 131. Дейдвудные трубы
§ 132. Гребные, промежуточные и упорные валы
§ 133. Дейдвудные втулки
§ 134. Гребные винты
Глава XXII. Центровка и монтаж валопровода .
§ 135. Пробивание оси валопровода
§ 136. Сборка валопровода
§ 137. Насадка гребных винтов
§ 138. Охрана труда при ремонте валопроводов и гребных винтов
Раздел девятый. Ремонт вспомогательных механизмов и систем
Глава XXIII. Ремонт вспомогательных механизмов
§ 139. Палубные вспомогательные механизмы
§ 140. Насосы, компрессоры и холодильные установки
§ 141. Теплообменные аппараты
§ 142. Монтаж вспомогательных механизмов
Глава XXIV. Ремонт судовых систем
§ 143. Материалы, применяемые при ремонте систем
§ 144. Разборка, очистка и дефектация трубопроводов
§ 145. Ремонт трубопроводов
§ 146. Изготовление новых трубопроводов
§ 147. Сборка труб и защита их от коррозии
§ 148. Теплоизоляция трубопроводов
§ 149. Монтаж и испытание трубопроводов на судне
§ 150. Охрана труда при ремонте систем
Список литературы

Читать еще:  Ножи строгальные из быстрорежущей стали HSS TIGRA

Уменьшение массы. Упрочнение материалов.

Действенным средством снижения массы является повышение прочности материалов. В отличие от способа увеличения напряжений путем снижения фактического запаса прочности, сопряженного с риском ослабления детали, надежность в данном случае не уменьшается (если сохраняется величина запаса прочности). Другое отличие заключается в том, что этот способ применим ко всем деталям без исключения, тогда как способ увеличения напряжений применим только для расчетных деталей.

Основные способы упрочнения материалов:

— горячая обработка давлением;

— упрочняющая термическая и химико-термическая обработка;

— обработка методом холодной пластической деформации.

При горячей обработке давлением упрочнение происходит в результате превращения рыхлой структуры слитка в уплотненную структуру с ориентированным направлением кристаллитов. Пустоты между кристаллитами упаковываются и завариваются, прослойки примесей по стыкам кристаллитов дробятся и под действием высоких температуры и давления растворяются в металле.

Направление волокон в кованых и штампованных деталях должно быть согласовано с конфигурацией деталей и направлением действия рабочих нагрузок. Штампованные коленчатые валы (рисунок 1, б) и другие фасонные детали (рисунок 1, г) с волокнами, следующими контуру, значительно прочнее деталей, изготовленных из сортового проката с перерезкой волокон (рисунок 1, а, в). Горячее накатывание зубьев шестерен (с последующим холодным калиброванием) обеспечивает правильное направление волокон относительно действующих на зуб нагрузок (рисунок 1, д, е). Повышенной прочностью обладает накатанная резьба (рисунок 1, ж, з).

Главное назначение легирования – повышение прочности с дифференцированным улучшением частных характеристик: вязкости, пластичности, упругости, жаропрочности, сопротивления износу, коррозионной стойкости и др. Для получения высоких механических качеств легирование дополняют термообработкой.

Упрочняющая термическая обработка (закалка с высоким, средним и низким отпуском, изотермическая закалка) вызывает образование неравновесных структур с повышенной плотностью дислокаций и сильно деформированной атомно-кристаллической решеткой. Для конструкционных сталей чаще всего применяют улучшение (закалка с высоким отпуском на сорбит), обеспечивающее наиболее благоприятное сочетание прочности, вязкости и пластичности. Закалка с индукционным нагревом поверхностного слоя токами высокой частоты помимо технологических преимуществ (экономичность, высокая производительность) дает значительный упрочняющий эффект, за счет остаточных напряжений сжатия возникающих в закаленном поверхностном слое.

Читать еще:  Металлопрокат: обзор технологий горячего и холодного проката

Химико-термическая обработка заключается в насыщении поверхностного слоя углеродом (цементация) или азотом (азотирование) с образованием (в последним случае) нитридов железа и легирующих элементов. При комплексных процессах (цианирование, нитроцементация) поверхность насыщается одновременно углеродом и азотом с образованием карбидов и карбонитридов. Эти виды термообработки придают поверхности высокую твердость и износостойкость.

Разновидностью химико-термической обработки является термодиффузионное поверхностное легирование (насыщение поверхностного слоя атомами легирующих элементов), которое применяют для повышения прочности и твердости, а так же придания поверхности особых свойств.

Таблица 1. Поверхностное диффузионное легирование.

Более 100 лет применения термодиффузионного цинкования

При разводке системы отопления и водопровода в квартирах-новостройках или при капитальном ремонте владельцы квартир, заинтересованные в долговечности этих систем, стараются заказать их из оцинкованных труб. Речь идёт в первую очередь о трубах, внутренняя и внешняя поверхность которых покрыта цинком по методу, предложенному в начале прошлого века английским инженером Шерардом. В первое время метод даже носил название по фамилии изобретателя – «шерардизация», а сейчас известен как т ермодиффузионное цинкование.

Промышленность и потребители быстро оценили нововведение: экономический эффект от использования оцинкованных труб многократно перекрывал затраты на их производство и приобретение. И дело было не только в антикоррозийных свойствах оцинкованных покрытий, но и в их способности оставаться чистыми, незабитыми даже после многолетней эксплуатации.

История

До инновационных разработок инженера Шерарда тоже применялась защита стали цинком, но защитное покрытие наносилось гальваническим методом, у которого была масса недостатков:

  • «Водородное охрупчивание» стали при нанесении цинка на неё гальваникой. От этого процесса больше всего страдают высокопрочные стали, а также сплавы титана и никеля. Суть его в рекомбинации атомарного водорода в молекулярный, который, оставаясь в нанопорах, затем может под влиянием температурных скачков расширяться или сжиматься, что со временем вызывает микротрещины.
  • Неравномерность защитного слоя на металле.
  • Невозможность гальванического нанесения цинка на детали сложной формы.
  • Низкая стойкость цинковых гальванических покрытий (не более 140 часов в агрессивных средах).

Термодиффузионное цинкование появилось в первых десятилетиях ХХ века не случайно: именно к этому времени уровень технологического развития позволил лидеру в этом деле Англии создать контейнеры-автоклавы для процесса горячего анодного внедрения цинка в трубы и прокат.

Термодиффузия

Суть химического процесса термодиффузии выражается в том, что используется свойство отрицательных значений окислительно-восстановительных потенциалов пары Zn 2+ /Zn . То есть цинк в таком виде покрытия защищает сталь электрохимически, анодно, то есть в случае воздействия агрессивных и просто неблагоприятных для железа в составе стали сред сначала «страдает» цинк. Но процесс это медленный, и сталь успеет прослужить очень долгое время, которое будет зависеть от глубины проникновения атомов цинка в кристаллическую структуру стали или других подвергнувшихся термодиффузионной оцинковке металлов. Химически это выглядит как образование на поверхностях металлических изделий так называемого интерметаллида со сложной фазовой структурой с большим процентом содержания металлического цинка.

Технологически же процесс покрытия металлов цинком и его термодиффузии осуществлялся в герметично закрытом контейнере с поддержанием в нём постоянной температуры порядка 300-450⁰С. Такой температурный разброс зависит от марки стали, покрываемой цинком, типа и конфигурации стальных изделий, а также от тех требований, которые предъявлялись к оцинковке заказчиками. Достаточно сказать, что за годы монопольного производства Англией оцинкованных изделий полученный металлургической промышленностью доход составил такие суммы, которые помогли пережить отрасли разразившийся в конце 20 годов мировой экономический кризис.

Технология термодиффузионного покрытия цинком позволила с помощью заранее заданной в процессе температуры и времени регулировать глубину диффузного проникновения защитного цинкового слоя в металл. Этот слой формируется порошком из цинконасыщенной смеси. Детали, подлежащие покрытию цинком, и эта смесь загружаются в специальной формы термостойкий контейнер, а уже он помещается в большую муфельную печь.

Преимущества нового материала

Революционным преимуществом метода стала равномерность такого проникновения во все самые сложные по форме изделия. Это позволило оцинковывать сделанные ранее из обычной, подверженной коррозии, стали трубы, прокат, изделия сложной формы.

Цинкуются изделия решётчатой формы, с высверленными отверстиями любого диаметра, сваренные методами дуговой и газовой сварки, а также резьбовые. При оцинковке термодиффузионным способом линейные размеры изделий не изменяются или почти не изменяются, так как цинка не откладывается на поверхности обрабатываемого этим методом металла, а диффузно проникает вглубь. Глубина же проникновения зависит от температуры процесса и его длительности – что открывало широчайшие возможности защиты металлоконструкций в будущем, что и произошло в реальности.

Без оцинковки стали до изобретения метода в промышленности, на транспорте, в армии и в других сферах убытки от коррозии составляли многомиллиардные суммы в результате выхода из строя стальных конструкций из-за их коррозии. С внедрением метода в гальванической паре Fe+Zn железо со всеми его присадками, превращающее его в сталь, перестало разрушаться, переложив последствия разрушения от неблагоприятных сред на цинк – более дешёвый и легко возобновляемый ресурс.

Ограничение метода прослеживается только в одном: нельзя подвергать термодиффузионному цинкованию слишком габаритные детали. Или приходится создавать для них подходящие по размеру контейнеры.

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.

Особенности технологии

При замкнутом технологическом цикле предусмотрены дробеметная обработка загружаемых в контейнеры деталей и их ультразвуковая очистка. Особенности химического процесса на холоднокатанных сталях диктуют и загрузку их в контейнеры без предварительных обработок.

Время цинкования длится от полутора до трёх часов, и время разогрева печей до рабочей температуры, а также их остывания до безопасно в технологический цикл не входит. А чтобы это время не внесло отрицательные коррективы в прочность образуемого слоя, время до и время после отжига максимально сокращают использованием особых режимов вентиляции и ускоренного равномерного остывания.

Контейнеры в загруженными в них деталями постоянно вращаются и останавливаются только на момент выгрузки готовых изделий.

Цинковый слой, наносимый с помощью цинково-порошковой смеси Термишин© от 5 до 100 мкм, и она зависит от весового количества загружаемой в контейнеры смеси.

Пассивация изделий

Происходит в специально разработанных пассивационных растворах, и сам процесс принадлежит фирме на правах ноу-хау. Работают они исключительно в режиме комнатной температуры, находятся при обработке изделий в герметичных бассейнах, не связанных с системами канализации, и постоянно регенерируются, восстанавливаясь до исходного состояния после каждого контакта с оцинкованными изделиями.

Пассивационные растворы не имеют в своём составе агрессивных или вредных для здоровья обслуживающего персонала компонентов и просты в использовании.

Заключение

За 100 прошедших лет термодиффузионное цинкование стальных сплавов не претерпело сколько-нибудь заметных изменений. Они коснулись лишь совершенствования способов перемешивания смесей в контейнерах да составов этих смесей, которые стали более удобными в работе и менее токсичными. Но цинк оказался именно тем материалом, который пока незаменим ничем иным.

Электролитической заменой этому порошковому металлу является ещё кадмий, но используется он крайне редко из-за своей токсичности. Так что будущее как было, так и остаётся за цинком.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector