Технічні науки/8.Обробка матеріалів в машинобудуванні

Гончаренко М. В.

Центральноукраїнський національний технічний університет, Україна

Методи комбінованої термоциклічної обробки відновлених деталей

Як показали проведені дослідження, в силу специфіки процесів високотемпературного відновлення найбільший ефект термоциклічної обробки (дала ТЦО) може бути досягнутий у випадку її комбінації з основним технологічним процесом або з іншими методами активного чи пасивного впливу (до, після чи під час відновлення) на стан поверхневих шарів відновленого металу й на весь комплекс фізико-механічних характеристик деталей, які відновлюються [1]. За цими ознаками такі комбінації можна розділити на наступні групи:

1) попередній або попутній термоциклічний вплив при відновленні; відновлення під час ТЦО;

2) виконання ТЦО зі змінними параметрами;

3) комбінована термодеформаційна циклічна обробка відновленої деталі на різних етапах основного технологічного процесу, термоциклічне відновлення.

Одним з представників методів другої групи можна вважати спосіб відновлення деталей машин газотермічним напиленням порошкоподібних матеріалів у процесі ТЦО [2] (рис. 1).

Деталь установлюється на відповідне пристосування для напилення з індуктором місцевого нагрівання поверхні, яка відновляється, та газотермічного пальника. Попередньо включається індуктор, який виконує нагрівання металлу в межах першого циклу до температури вище точки А_С1 даного матеріалу на 30-50 °С з високою швидкістю, що приводить до утворення в поверхневому шарі металу відновлюваної деталі дрібнозернистої аустенітної структури. Далі індуктор відключається й виводиться з робочої зони.

Рис. 1 Схема газотермічного напилення в процесі ТЦО

Включається пальник і привід обертання деталі (якщо відновлюється поверхня обертання), на нагріту поверхню якої напиляється порошковий матеріал. Процес напилення продовжується до досягнення поверхнею, яка відновлюється, температури А_r1+ (30-50 °С), після чого пальник відключається. Охолодження деталі в межах першого циклу ведуть на повітрі до досягнення поверхнею деталі температури А_r1+ (30-50 °С), тобто температури, при якій фазові перетворення вже не протікають. Другий термоцикл виконується без напилення в температурному інтервалі А_C1+ (30 - 50 °С) – А_r1 - (30 - 50 °С). Третій і наступні непарні термоцикли виконують за схемою першого, а четвертий і наступні парні - за схемою другого.

У цьому випадку в процесі ТЦО розвиваються інтенсивні мікропластичні деформації, які супроводжують процес релаксації напружень і ведуть до формування субструктур, що підвищують дифузійну проникливість і прискорюють дифузію металу відновлення. Одночасно з цим більша, ніж у звичайних випадках, кількість дрібних зерен аустеніту сприяє збільшенню кількості центрів кристалізації розплавленого порошкового матеріалу і, як наслідок, утворенню дрібнодисперсних структур напиленого шару. У сукупності ці два фактори забезпечують формування перехідної дифузійної зони більшої товщини з відносно рівномірним розподілом легуючих і основних елементів і підвищують міцність зчеплення напиленого шару й основного металу. Зниження температури поверхні, яке викликане паузою під час відводу індуктора та включення пальника, компенсується температурою плями горіння на поверхні, що відновлюється. Накладання векторів температурних йолів охолоджуваної з температури А_C1 деталі й пальника також інтенсифікують дифузійні процеси в перехідній зоні. Нагрівання й охолодження деталі у другому та парних термоциклах виконує функції утворення над дрібнозернистої структури по перерізу деталі, яка відновлюється, подальшого вимірювання і стабілізації хімічного складу та внутрішніх напружень у напиленому шарі й основному металі, що виключає появу холодних тріщин. Загальна кількість термоциклів вибирається достатньою для повного відновлення відповідної поверхні. Охолодження в межах останнього циклу виконується природним шляхом, або примусово - у мастилі чи воді.

Засіб використовувався при газотермічному напиленні шийки первинного валу розподільної коробки з діаметрами поверхонь, які відновляються, 45 і 35 мм зі сталі 40ХНМ твердістю HRC = 35- 40.

Література

1. Бегунов И. С., Червоиванов В.И., Андреев В. П. Восстановление шестерен и шлицевых валов.- М: ЦНИИТЭИ Госкомсельхозтехники СССР, 1978.-33 с.

2. Пат. 97030951 України. Спосіб відновлення сталевих деталей / Коровайченко Ю. М. та ін. – 1997.