Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Поверхне́ве загартува́ння (англ. surface hardening) — термічна обробка гартуванням, при якій гартується лише поверхневий шар виробу на задану глибину, тоді як серцевина виробу залишається незагартованою. В результаті поверхневий шар має високу міцність і твердість, а серцевина виробу залишається пластичною і в'язкою, що забезпечує високу зносостійкість і одночасно стійкість до динамічних навантажень.
Види поверхневого гартування
В промисловості знайшли застосування наступні методи поверхневого гартування:
- загартування з індукційним нагріванням струмами високої частоти (СВЧ) при масовому обробленні сталевих виробів;
- загартування з електроконтактним нагріванням;
- газополуменеве поверхневе загартування з нагріванням полум'ям газових чи ацетилен-кисневих пальників (температура полум'я може перевищувати 3000 °С) для одиничних крупних виробів;
- загартування в електроліті для невеликих деталей у масовому виробництві;
- лазерне загартування, що дозволяє суттєво збільшити зносостійкість та контактну міцність.
Усі перелічені вище способи, якими здійснюється поверхневе загартування сталей мають спільне те, що поверхневий шар деталі нагрівають до температури вищої за критичну точку A3 (див. діаграма стану сплавів залізо-вуглець), а потім швидко охолоджують з отриманням у поверхневому шарі структури мартенситу (загартованої сталі).
Найбільшого поширення отримало поверхневе загартування сталей з індукційним нагріванням СВЧ. Дещо рідше, в основному для крупних виробів, використовують метод з нагріванням газовим полум'ям.
Поверхневе загартування з нагріванням СВЧ
Сутність процесу поверхневого гартування сталі при нагріванні струмами високої частоти полягає в тому, що деталь нагрівають на спеціальній установці за допомогою мідного індуктора, виконаного за формою деталі, що гартується. Через нього пропускають струм високої частоти. Поверхня деталі нагрівається за декілька секунд на необхідну глибину. Після цього струм вимикають і швидко охолоджують деталь. У процесі загартування всередині індуктора циркулює вода для відведення тепла, і тому він не нагрівається.
Поверхневе індукційне загартування сталі струмами високої частоти тіл складної форми, таких як зірочки, шліцьові вали та зубчасті колеса має на меті забезпечити рівномірну твердість і однакову глибину загартованого шару по всьому периметру зуба і западини. Тут вирішальний вплив на якість гартування деталей складної форми робить частота, на якій ведеться індукційне гартування, а також питома потужність нагрівання. Для кожної конкретної деталі зі сталі розробляється власна технологія гартування на основі комп'ютерного моделювання нагрівання та охолодження, лабораторних металографічних досліджень загартованого шару сталі й експериментального відпрацювання режимів загартування на зразках.
Поверхневе загартування з електроконтактним нагріванням
Метод поверхневого гартування сталі з електроконтакним нагріванням полягає в наступному. Нагрівання деталі відбувається при виділенні тепла в місці контакту деталі з електродом, виконаним у формі мідного ролика, прикріпленого до спеціального пристосування. Охолоджують поверхню гартування деталі за допомогою душу, що переміщається слідом за електродом.
Поверхневе загартування з нагріванням газовим пальником
Поверхневе загартування сталі методом нагрівання газополуменевим пальником полягає у тому, що поверхню деталі нагрівають у полум'ї ацетилен-кисневого пальника до необхідної температури загартування, а потім швидко охолоджують струменем холодної води. Відбувається це таким чином: газовий пальник з певною швидкістю рухається над поверхнею гартування деталі, а за пальником, з тією ж швидкістю переміщається гартівна трубка, через яку здійснюється подавання води. Полум'я ацетилен-кисневого пальника має температуру 2500…3200 °С, і тому, воно нагріває поверхню виробу до необхідної для загартування температури за дуже короткий проміжок часу. За той час шари сталі, що лежать під поверхнею, не встигають прогрітися до критичної точки і не загартовуються. Товщина загартованого шару становить 2…4 мм, а твердість сягає HRC 50…56. Поверхневе загартування сталі газополуменевим методом менше деформує деталь із сталі, ніж об'ємне гартування. Такий метод поверхневого гартування сталі є рентабельнішим для великих деталей, ніж гартування з індукційним нагріванням СВЧ.
Поверхневе загартування в електроліті
Спосіб поверхневого загартування в електроліті полягає в тому, що деталь, що підлягає гартуванню занурюється на деяку глибину в розчин кальцинованої соди. Тоді через розчин (електроліт) і деталь пропускають електричний струм. Різниця між гальванічними ваннами гальванічних цехів і нагріванням в електроліті під загартування полягає в тому, що напруга електричного струму в гальванічних ваннах становить лише декілька вольт, тоді як при загартуванні в електроліті напруга є значно вищою: 200 В і більше.
Під впливом електричного струму навколо зануреної частини деталі утворюється тонкий шар, що складається з бульбашок водню. Внаслідок слабкої електропровідності водню опір проходженню струму зростає, занурений кінець деталі швидко нагрівається. Після того як деталь нагріється, струм вимикають і деталь гартують у воді або оливі.
Лазерне поверхневе загартування
Поверхневе загартування конструкційних сталей і сплавів лазерним променем значно збільшує термін служби навантажених вузлів (у 3…5 разів). Вплив лазерного випромінювання на поверхню дозволяє отримати глибину зміцнення до 1,5 мм при ширині одиничних смуг 2…15 мм. Обробці зазвичай піддаються деталі, що працюють в умовах інтенсивного зношування: напрямні верстатів, деталі двигунів внутрішнього згоряння, кільця підшипників, вали, барабани, запірна арматура, різальний інструмент, штампове оснащення.
Джерела
- Лахтин Ю. М. Основы металловедения. — М.: Металлургия, 1988. — 320 с.
- Бернштейн М. Л., Рахштадт А. Г. Металловедение и термическая обработка стали. Справочник в 3 томах. Том 3: Термическая обработка металлопродукции. М.: Машиностроение, 1983. — 216 с.
- Бучинський М.Я., Горик О.В., Чернявський А.М., Яхін С.В. ОСНОВИ ТВОРЕННЯ МАШИН / [За редакцією О.В. Горика, доктора технічних наук, професора, заслуженого працівника народної освіти України]. – Харків : Вид-во «НТМТ», 2017. — 448 с. : 52 іл.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Poverhne ve zagartuva nnya angl surface hardening termichna obrobka gartuvannyam pri yakij gartuyetsya lishe poverhnevij shar virobu na zadanu glibinu todi yak sercevina virobu zalishayetsya nezagartovanoyu V rezultati poverhnevij shar maye visoku micnist i tverdist a sercevina virobu zalishayetsya plastichnoyu i v yazkoyu sho zabezpechuye visoku znosostijkist i odnochasno stijkist do dinamichnih navantazhen Vidi poverhnevogo gartuvannyaV promislovosti znajshli zastosuvannya nastupni metodi poverhnevogo gartuvannya zagartuvannya z indukcijnim nagrivannyam strumami visokoyi chastoti SVCh pri masovomu obroblenni stalevih virobiv zagartuvannya z elektrokontaktnim nagrivannyam gazopolumeneve poverhneve zagartuvannya z nagrivannyam polum yam gazovih chi acetilen kisnevih palnikiv temperatura polum ya mozhe perevishuvati 3000 S dlya odinichnih krupnih virobiv zagartuvannya v elektroliti dlya nevelikih detalej u masovomu virobnictvi lazerne zagartuvannya sho dozvolyaye suttyevo zbilshiti znosostijkist ta kontaktnu micnist Usi perelicheni vishe sposobi yakimi zdijsnyuyetsya poverhneve zagartuvannya stalej mayut spilne te sho poverhnevij shar detali nagrivayut do temperaturi vishoyi za kritichnu tochku A3 div diagrama stanu splaviv zalizo vuglec a potim shvidko oholodzhuyut z otrimannyam u poverhnevomu shari strukturi martensitu zagartovanoyi stali Najbilshogo poshirennya otrimalo poverhneve zagartuvannya stalej z indukcijnim nagrivannyam SVCh Desho ridshe v osnovnomu dlya krupnih virobiv vikoristovuyut metod z nagrivannyam gazovim polum yam Poverhneve zagartuvannya z nagrivannyam SVCh Sutnist procesu poverhnevogo gartuvannya stali pri nagrivanni strumami visokoyi chastoti polyagaye v tomu sho detal nagrivayut na specialnij ustanovci za dopomogoyu midnogo induktora vikonanogo za formoyu detali sho gartuyetsya Cherez nogo propuskayut strum visokoyi chastoti Poverhnya detali nagrivayetsya za dekilka sekund na neobhidnu glibinu Pislya cogo strum vimikayut i shvidko oholodzhuyut detal U procesi zagartuvannya vseredini induktora cirkulyuye voda dlya vidvedennya tepla i tomu vin ne nagrivayetsya Poverhneve indukcijne zagartuvannya stali strumami visokoyi chastoti til skladnoyi formi takih yak zirochki shlicovi vali ta zubchasti kolesa maye na meti zabezpechiti rivnomirnu tverdist i odnakovu glibinu zagartovanogo sharu po vsomu perimetru zuba i zapadini Tut virishalnij vpliv na yakist gartuvannya detalej skladnoyi formi robit chastota na yakij vedetsya indukcijne gartuvannya a takozh pitoma potuzhnist nagrivannya Dlya kozhnoyi konkretnoyi detali zi stali rozroblyayetsya vlasna tehnologiya gartuvannya na osnovi komp yuternogo modelyuvannya nagrivannya ta oholodzhennya laboratornih metalografichnih doslidzhen zagartovanogo sharu stali j eksperimentalnogo vidpracyuvannya rezhimiv zagartuvannya na zrazkah Poverhneve zagartuvannya z elektrokontaktnim nagrivannyam Metod poverhnevogo gartuvannya stali z elektrokontaknim nagrivannyam polyagaye v nastupnomu Nagrivannya detali vidbuvayetsya pri vidilenni tepla v misci kontaktu detali z elektrodom vikonanim u formi midnogo rolika prikriplenogo do specialnogo pristosuvannya Oholodzhuyut poverhnyu gartuvannya detali za dopomogoyu dushu sho peremishayetsya slidom za elektrodom Poverhneve zagartuvannya z nagrivannyam gazovim palnikom Poverhneve zagartuvannya stali metodom nagrivannya gazopolumenevim palnikom polyagaye u tomu sho poverhnyu detali nagrivayut u polum yi acetilen kisnevogo palnika do neobhidnoyi temperaturi zagartuvannya a potim shvidko oholodzhuyut strumenem holodnoyi vodi Vidbuvayetsya ce takim chinom gazovij palnik z pevnoyu shvidkistyu ruhayetsya nad poverhneyu gartuvannya detali a za palnikom z tiyeyu zh shvidkistyu peremishayetsya gartivna trubka cherez yaku zdijsnyuyetsya podavannya vodi Polum ya acetilen kisnevogo palnika maye temperaturu 2500 3200 S i tomu vono nagrivaye poverhnyu virobu do neobhidnoyi dlya zagartuvannya temperaturi za duzhe korotkij promizhok chasu Za toj chas shari stali sho lezhat pid poverhneyu ne vstigayut progritisya do kritichnoyi tochki i ne zagartovuyutsya Tovshina zagartovanogo sharu stanovit 2 4 mm a tverdist syagaye HRC 50 56 Poverhneve zagartuvannya stali gazopolumenevim metodom menshe deformuye detal iz stali nizh ob yemne gartuvannya Takij metod poverhnevogo gartuvannya stali ye rentabelnishim dlya velikih detalej nizh gartuvannya z indukcijnim nagrivannyam SVCh Poverhneve zagartuvannya v elektroliti Sposib poverhnevogo zagartuvannya v elektroliti polyagaye v tomu sho detal sho pidlyagaye gartuvannyu zanuryuyetsya na deyaku glibinu v rozchin kalcinovanoyi sodi Todi cherez rozchin elektrolit i detal propuskayut elektrichnij strum Riznicya mizh galvanichnimi vannami galvanichnih cehiv i nagrivannyam v elektroliti pid zagartuvannya polyagaye v tomu sho napruga elektrichnogo strumu v galvanichnih vannah stanovit lishe dekilka volt todi yak pri zagartuvanni v elektroliti napruga ye znachno vishoyu 200 V i bilshe Pid vplivom elektrichnogo strumu navkolo zanurenoyi chastini detali utvoryuyetsya tonkij shar sho skladayetsya z bulbashok vodnyu Vnaslidok slabkoyi elektroprovidnosti vodnyu opir prohodzhennyu strumu zrostaye zanurenij kinec detali shvidko nagrivayetsya Pislya togo yak detal nagriyetsya strum vimikayut i detal gartuyut u vodi abo olivi Lazerne poverhneve zagartuvannya Poverhneve zagartuvannya konstrukcijnih stalej i splaviv lazernim promenem znachno zbilshuye termin sluzhbi navantazhenih vuzliv u 3 5 raziv Vpliv lazernogo viprominyuvannya na poverhnyu dozvolyaye otrimati glibinu zmicnennya do 1 5 mm pri shirini odinichnih smug 2 15 mm Obrobci zazvichaj piddayutsya detali sho pracyuyut v umovah intensivnogo znoshuvannya napryamni verstativ detali dviguniv vnutrishnogo zgoryannya kilcya pidshipnikiv vali barabani zapirna armatura rizalnij instrument shtampove osnashennya DzherelaLahtin Yu M Osnovy metallovedeniya M Metallurgiya 1988 320 s Bernshtejn M L Rahshtadt A G Metallovedenie i termicheskaya obrabotka stali Spravochnik v 3 tomah Tom 3 Termicheskaya obrabotka metalloprodukcii M Mashinostroenie 1983 216 s Buchinskij M Ya Gorik O V Chernyavskij A M Yahin S V OSNOVI TVORENNYa MAShIN Za redakciyeyu O V Gorika doktora tehnichnih nauk profesora zasluzhenogo pracivnika narodnoyi osviti Ukrayini Harkiv Vid vo NTMT 2017 448 s 52 il ISBN 978 966 2989 39 7