Ионноплазменное азотирование Технологии упрочнения инструментов и деталей машин Доцент А.В. Циркин Ионно-плазменное азотирование - ИПА Описание технологии ИПА – это ХТО деталей машин, инструмента, штамповой и литьевой оснастки, обеспечивающая диффузионное насыщение стали и чугуна азотом (азотом и углеродом) в азотно-водородной плазме при температуре 450 – 600 С, титана и титановых сплавов при температуре 800 – 950 С в азотной плазме. ЭФФЕКТ от ИПА достигается за счет повышения износостойкости, усталостной выносливости, антизадирных свойств, теплостойкости и коррозионной стойкости поверхностного слоя. 2 Ионно-плазменное азотирование - ИПА Назначение ИПА При применении ИПА наблюдаются следующие эффекты: Повышение износостойкости, теплостойкости, коррозионной стойкости, антифрикционных свойств. Снижение прилипания расплава металла к формам, налипов при резании. Основные области применения ИПА: Упрочнение деталей машин в серийном и массовом производстве, инструментов для обработки металлов давлением и резанием, а также литьевых форм 3 Ионно-плазменное азотирование - ИПА Требования к упрочняемым изделиям Детали машин В случае обработки деталей машин ИПА эффективно в условиях крупносерийного производства однотипных деталей (шестерни, валы, оси, валышестерни и т.п.) Для деталей из цементуемых низко- и среднеуглеродитсых сталей перед ИПА необходимо проводить улучшение поковок, затем механическую обработку, затем отжиг в среде защитного газа, потом – ИПА. Материалы деталей – стали 18ХГТ, 20ХН3А, 20ХГНМ, 25ХГТ, 40Х, 40ХН, 45ХГСА и др. 4 Ионно-плазменное азотирование - ИПА Требования к упрочняемым изделиям Штамповая и литьевая оснастка Перед окончательной механической обработкой до ИПА необходимо проводить отжиг в среде инертного газа при температуре на 20 С ниже температуры отпуска Сначала производится закалка и отпуск на вторичную твердость, затем размерная обработка, затем ИПА Материалы деталей оснастки – стали 5ХНМ, 4Х5МФС, 3Х2В8, 3Х3М3Ф, 4Х5В2ФС, 4Х4ВМФС, 38Х2МЮА, Х12, Х12М, Х12Ф1 5 Ионно-плазменное азотирование - ИПА Требования к упрочняемым изделиям Режущий инструмент Материалы – быстрорежущие стали Р6М5, Р18, Р6М5К5, Р12Ф4К5 Шестерни и пуансон на загрузочном устройстве-катоде Протяжки в камере 6 Ионно-плазменное азотирование - ИПА Эффективность ИПА Повышение ресурса поверхности деталей машин в 2 – 5 раз, стойкости штамповой и литьевой оснастки в 1,2 – 6 раз, режущего инструмента в 2 – 8 раз Примеры: Матрицы, пуансоны, пресс-формы (Даймлер-Крайслер, США-Германия) Коленчатые валы (Ауди, Германия) Распределительные валы (Фольксваген, Германия) Шестерни (МЗКТ, Беларусь) Шестерни и другие детали (МАЗ, Беларусь) Впускные и выпускные клапаны, коленвалы (КамАЗ, Россия) Фрезы, протяжки и др. (Минский завод шестерен, Беларусь) Детали гидроаппаратуры (ГСКТБ гидроаппаратуры, Беларусь) 7 Ионно-плазменное азотирование - ИПА Преимущества ИПА Более высокая твердость по сравнению с газовым азотированием Отсутствие деформаций деталей после ИПА Более низкая температура обработки по сравнению с газовым азотированием Возможность обработки глухих и сквозных отверстий Теплостойкость азотированного слоя до 600 – 650 С 8 Ионно-плазменное азотирование - ИПА Экономические показатели при использовании ИПА Стоимость упрочнения представителей (партия общей массой 500 кг): Режущий инструмент – 56 руб/кг Штамповая оснастка – 162 руб/кг Детали машин – 202 руб/кг 9 Ионно-плазменное азотирование - ИПА Оборудование для ИПА Вакуумная камера УЗ-линия обезжиривания Характеристики установки для ИПА Мощность установки АР-63, кВт до 75 Расход газов (сумм.), куб. м/час до 0,15 Расход «Сетола», г/ч до 1 Расход воды, куб. м/ч до 0,9 Масса загрузки, кг 1000 Занимаемая площадь, кв. м 60 Дополнительное оборудование: Линия обезжиривания 10