37 Упрочнение с изменением энергетического запаса поверхностного слоя

Обработка в магнитном поле

Магнитное упрочнение материалов успешно применяется для упрочнения инструмента и деталей машин. При этом магнитное воздействие может непосредственно влиять на характеристики поверхностного слоя или изменять условия эксплуатации изделия за счёт проявления остаточной намагниченности.

Принцип непосредственного магнитного воздействия основан на явлениях магнитострикции и магнитодисперсионного упрочнения стали, приводящих к модификации структуры материала. После магнитной обработки сталей в последних образуется дополнительное количество карбидов, а остаточный парамагнитный аустенит превращается в мартенсит. В результате износостойкость изделий возрастает в 1,3–3 раза, твёрдость на 1–3 единицы HRC, коррозионная стойкость – на 10–15%.

При магнитной обработке изделие полностью или частично помещают в рабочую камеру индуктора или перемещают через неё, обеспечивая заданное время воздействия (1–2 мин). Как правило, применяется импульсное магнитное поле. Этот вид обработки позволяет получить упрочнение поверхностного слоя глубиной до 5 мм, что обеспечивает сохранение высоких физико-механических свойств металлорежущего инструмента при его переточке. Достоинства метода: простота реализации,дешевизна технологического оборудования, высокий уровень автоматизации, большая производительность при низкой энергоёмкости, экологическая чистота, наличие многочисленных установок («Импульс-ЗМ», «Магнит» и др.).

Применяемые на практике методы магнитной обработки материалов различаются по своим физическим методам и технологии производства.

Методы магнитной обработки:

- одним импульсом постоянного магнитного поля напряженностью 100–1000кА/м при различной длительности воздействия: 10–300 с и более;

- импульсным магнитным полем напряженностью 50–2000 кА/м при длительности импульса 0,110с и с различным количеством импульсов.

Методы обработки постоянным магнитным полем:

- обработка одним импульсом с последующим размагничиванием через 8–24 часа;

- обработка направленной (локальной) концентрацией магнитного потока на заготовку;

- обработка без последующего размагничивания;

- динамическая обработка, когда деталь в поле постоянной напряженности вращается с некоторым ускорением частоты вращения в течение 1–5 секунд;

- обработка при свободном перемещении заготовки в полости индуктора;

- обработка детали при свободном перемещении в непосредственной близости от полости индуктора.

Методы импульсной магнитной обработки:

- обработка без последующего размагничивания;

- многоцикловая обработка (2–10 циклов) с выдерживанием между циклами 1–20 минут;

- обработка с применением ферромагнитных сердечников и локальных концентраторов магнитного поля;

- обработка в металлических контейнерах или камерах с применением ферромагнитной жидкости или ферромагнитного порошка;

- комбинированные методы.

Обработка в электрическом поле

Упрочнение в электрическом поле нашло своё отражение в электрофизических, электрохимических и комбинированных методах обработки материалов. К таким методам обработки материалов относят все методы изменения размеров, формы, внешнего вида и внутренних свойств обрабатываемых поверхностей заготовок, происходящего под воздействием электрического тока и его разрядов, электромагнитного поля, электронного и оптического излучения, плазменной струи, а также высокоэнергетических импульсов и магнитострикционного эффекта.

Все электро-физико-химические и комбинированные методы обработки группируют по характеру явлений, происходящих вследствие воздействия на заготовку электрического тока. При этом выделяют группы методов, основанные на использовании:

- химического воздействия электрического тока (разновидности электрохимической обработки);

- теплового воздействия электрического тока (разновидности электроэрозионной обработки);

- механического воздействия электрического тока или электромагнитного поля (разновидности ультразвуковой, электрогидроимпульсной, электроимпульсной, магнитно-импульсной, магнитно-абразивной и др. обработок);

- сочетаний различных воздействий электрического тока или электромагнитного поля одновременно друг с другом, а также с различными процессами механической обработки (резанием или давлением).