И нанесение упрочняющих покрытий

Для обеспечения износостойкости и поверхностного упрочнения деталей машин и инструментов развиваются и получают применение в промышлен-ности методы воздействия на поверхностные слои лазерным излучением, ионными лучами (ионная имплантация), электронными пучками с испарением вещества и последующей его конденсацией из парогазовой фазы на поверхность изделия (электронно-лучевая технология), газофазное осаждение, плазменное напыление и др. Студенту может быть задана тема курсового проекта по одной из вышеуказанных технологий. Изучение подобных технологических процессов проводится по монографиям и журнальным статьям, рекомендуемым руководителями проекта.

Пример. Для изготовления отрезных кругов, применяемых при разрезании тонких пластин кремния с группой изделий электронной техники на отдельные элементы по разделительным дорожкам, испольуются, в частности, абразивные материалы на основе меди, никеля или железа с содержанием 25% по объему алмазных микропорошков. С целью повышения износостойкости режущей кромки отрезных кругов для них применяют различные методы поверхностного упрочнения.

Изучена возможность упрочнения железоалмазногоматериала методом имплантации ионов азота при помощи ионного источника непрерывного излучения. Энергия внедрения ионов азота составила 30 килоэлектроновольт при дозе 5 ´ 105 ион/см². Глубина ионного легирования азотом равна        180 нанометров с образованием в диффузионной зоне нитридов. Ионная имплантация увеличила микротвердость металлической основы с 2500 до 3500 МПа и снизила радиальный износ отрезных кругов (Т.М. Колосова).

Рекомендации по выбору марки среднеуглеродистой улучшаемой стали, назначению закалки и высокого отпуска деталей машин

Среднеуглеродистые улучшаемые стали с содержанием 0,3…0,5 % углерода выбираются в случае необходимости обеспечения объемного упрочнения детали по всему сечению или части сечения. Это достигается проведением полной закалки с нагревом выше А_{С 3}, и последующим высокотемпературным отпуском (500…650 °С). Далее необходимо выбрать группу стали по степени нагруженности (табл. 16), а из этой группы выбрать разновидность стали по наличию легирующих элементов и конкретную марку стали в зависимости от заданного в условиях задачи численного значения предела текучести, ударной вязкости и других показателей с учетом поперечных размеров детали. Подробные сведения о механических свойствах сталей приведены в соответствующей справочной литературе и компьютерной базе данных СТАЛЬ (содержит сведения о 600 марках сталей).

Затем по справочнику проверяется, обеспечивается ли заданный предел текучести, ударная вязкость и другие показатели для выбранной марки стали в том сечении, которое имеет деталь, после проведения закалки и высокого отпуска. При необходимости проводят повторный выбор марки стали с более высоким уровнем свойств и ее проверку.

Пример 1. Задание. На деталь машины (шатун ДВС) с поперечным сечением 30 мм действуют равномерно распределенные по сечению напряжения растяжения. Предел текучести материала не ниже 700 МПа. Требуется выбирать марку стали для рассматриваемой детали.

Решение. Из технических условий задания следует, что необходимо объемное упрочнение по всему поперечному сечению детали. Используем группу улучшаемых конструкционных сталей, у которых прокаливаемость при закалке не менее 30 мм. По табл. 16 это разновидность улучшаемых сталей для средненагруженных деталей машин (прокаливаемость в сечениях до 20...50мм). Предварительно выбираем более дешевую группу хромистых сталей.

Далее назначаем конкретную марку улучшаемой хромистой стали. Из табл. 17 видно, что в качестве такой стали можно выбрать сталь 40Х. Эта сталь предназначена для деталей с поперечным размером 25...35 мм.

Упрочнение детали обеспечивается проведением полной закалки и высокотемпературного отпуска. Это позволяет у стали 40Х получить предел текучести 800 МПа. Применение стали 40Х обеспечивает в соответствии с техническими требованиями задания сквозное упрочнение по сечению детали 30 мм с достижением предела текучести в сердцевине не ниже 700 МПа.

 

                                                                                                                                  Таблица 17