4.3.7.Термическая обработка деталей

Это технологический процесс, заключающийся в нагреве до определенной температуры, выдержке при этой температуре и охлаждении с определенной скоростью детали для изменения физико-механических и химических свойств детали.

Температура нагревания и время выдержки определяется в зависимости от марки материала согласно справочным данным или диаграмме железо-углерод. В зависимости от температуры и времени выдержки получаем различную структуру.

1. старение – это уменьшение внутренних напряжений, возникших в материале при изготовлении заготовок методами литья и штамповки, а также при снятии больших слоев при механической обработке;

2. отжиг – низкий (неполный) нагрев детали с последующим медленным охлаждением вместе с печью (дополнительное уменьшение напряжений). Используется дл средне- и высокоуглеродистых и легированных сталей перед механической обработкой для уменьшения твердости и увеличения обрабатываемости;

3. нормализация с отпуском – нагрев до определенной температуры, выдержка при этой температуре и охлаждение на воздухе. Осуществляется для снятия внутренних напряжений;

4. закалка – это процесс нагрева до определенной температуры, выдержки при этой температуре и быстрого охлаждения детали в охлаждающей среде (вода, масло, воздух). Температура нагревания и время выдержки определяется в зависимости от марки материала и твердости, которую нам необходимо получить. Осуществляется для придания высокой твердости и повышенных механических свойств для дальнейшей работы;

5. отпуск – нагрев до температуры 150-300 или 500-650 °С, выдержка при этой температуре и последующее охлаждение, быстрое или медленное. Осуществляется для увеличения ударной вязкости материала при сокращении предела прочности и уменьшении внутренних напряжений. Для поверхностной закалки используют установки ТВЧ.

Рисунок 46. Схема цементации в твердой фазе

Оборудование: электропечи (шахтные, камерные, вакуумные). Нагрев – при помощи электроспиралей.

Химико-термическая обработка эффективно позволяет создать в детали из низкоуглеродистой стали поверхностный слой, обладающий высокой твердостью, износостойкостью с относительно мягкой сердцевиной. Выделяют виды обработки:

- азотирование – насыщение поверхностного слоя элементом азотом. В зависимости от технологии осуществления процесса выделяют жидкий, твердофазный и газофазный процессы;

- цементация – насыщение поверхностного слоя элементом углеродом (0,5-2 мм) для последующей закалки. Осуществляется в среде карбюризатора. В зависимости от технологии осуществления процесса выделяют жидкий, твердофазный и газофазный процессы. При твердофазной цементации основная составная часть карбюризатора – древесный уголь и чугунная стружка, что позволяет закаливать детали сложной формы без окалины.

- цианирование – одновременное насыщение поверхностного слоя элементами азотом и углеродом. Обычно проводится по газофазному механизму.

4.3.8. Гальваническая обработка деталей

Осуществляется для защиты от коррозии поверхности детали, придания требуемых декоративных покрытий, сообщение поверхности твердости, электростойкости, электропроводимости. Обычно осуществляется при помощи металлических и неметаллических покрытий. Гальваническое покрытие основано на выделении металла из раствора его солей под действием тока. Деталь – катод (-), а анод (+) – нейтральный свинец. Основные виды:

- хромирование (покрытие поверхности хромом);

- никелирование;

- цинкование;

- оксидирование (покрытие поверхности СО).

Процесс осуществляется в специальных гальванических ваннах:

Рисунок 47. Гальваническая ванна

Основные узлы: 1 – корпус ванны; 2 – теплоизоляционная рубашка; 3 – электрообогрев; 4 – водяной обогрев; 5 – ванна с электролитом; 6 – медные штанги; 7 – подвески; 8 – выпрямитель постоянного тока.

Хромирование – 55-60 °С, оксидирование – > 100 °С. Подвески служат для обеспечения равномерного слоя. Для этого они должны хорошо проводить ток. Поверхность детали перед операцией должна быть подготовлена – иметь хорошую чистоту поверхности и обезжирена.

Хромирование придает детали большую коррозионную стойкость. Толщина слоя – до 12 мкм. Электролиты: основной компонент – хромовый ангидрид и серная кислота. На анод и катод подается постоянный ток, величина которого зависит от величины поверхности детали.

Оксидирование – образование искусственной оксидной пленки на поверхности стали (в основном – магнитные окиси железа). Это придает детали различную расцветку – золотисто-желтую, фиолетовую, синевато-черную, глубоко-черную. В оксидирующую ванну заправляется щелочной раствор с различными окислителями. Перед проведением процесса поверхность должна быть обезжирена. Состав раствора – сода каустическая, натриевая селитра, нитрит калия, хлористый калий в различных пропорциях.