|
|
 |
|
|
 |
Ученые ПНИПУ выяснили, как остатки смазочной жидкости влияют на прочность металла
Исследование представлено на конференции «Инновационные технологии в материаловедении и машиностроении (ИТММ-2023)».
Важнейший этап производства деталей – обработка для повышения прочности и устойчивости к коррозии. Одна из часто применяемых технологий – ионное азотирование, когда стальную поверхность насыщают азотом. Такой способ увеличивает эксплуатационный ресурс деталей более чем в два раза. Однако перед началом этого процесса детали должны иметь чистые поверхности, без следов коррозии, мазута, грязи и смазочно-охлаждающих жидкостей. Последние из них повсеместно применяют при механической обработке. В результате детали загрязняются разными примесями, и это приводит к появлению серьезных дефектов при азотировании. Ученые ПНИПУ выяснили и описали влияние смазочно-механических жидкостей на процесс обработки. Результаты исследования помогут доказать важность очистки и избежать негативных последствий после азотирования.
Способов упрочнения поверхности существует достаточно много, например цементация, хромирование, обработка токами высокой частоты. Но такие методы имеют ряд ограничений и менее эффективны в массовом использовании. Ионное азотирование – универсальный процесс, позволяющий упрочнять детали любой конфигурации массой от нескольких грамм до тонн.
Сейчас эта технология изучается в Германии, Австрии, Белоруссии, Болгарии и других странах. Она нашла применение во всех отраслях промышленности, в том числе нефтегазовой, трубопроводной, машиностроительной. Однако исследование ученых Пермского Политеха позволило создать обширную базу производственных данных и выявить практическое влияние смазочно-охлаждающих жидкостей на процесс упрочнения. Так были обнаружены и зафиксированы дефекты, которые ранее не были описаны.
Пермские политехники взяли две партии деталей трубопроводной промышленности: задвижки, переводники и др., поступившие на производство со следами смазочно-охлаждающих жидкостей после механической обработки. При визуальном осмотре на поверхности деталей ученые ПНИПУ сразу заметили белые разводы, пятна и въевшуюся технологическую грязь. Наиболее загрязненными местами оказались отверстия и резьба.
Каждую деталь, в том числе внешний и внутренний диаметр, мелкие отверстия и резьбу вручную промыли бензином, ацетоном, поверхностно активными веществами (ПАВ) с теплой водой и раствором холодного химического обезжиривания. Затем протерли насухо белой ветошью, чтобы отследить чистоту поверхности. В результате на первой партии деталей после применения бензина и ПАВ поверхности были чистыми. На остальных деталях даже после применения всех средств устранить полностью следы смазочно-охлаждающей жидкости не удалось.
Затем на всех деталях провели ионное азотирование и повторный осмотр. Ученые зафиксировали дефекты и измерили поверхностную твердость деталей при помощи специального устройства – ультразвукового твердомера.
– В процессе ионной обработки остатки смазочно-охлаждающей жидкости и примеси выгорали, искрились и загрязнили камеру установки и вакуумную систему. Мы наблюдали неравномерное свечение плазмы на деталях во время температурной выдержки. Обычно после упрочнения поверхность металла становится равномерно матово-серой или черной, а у нас цвет был неравномерным на всех деталях. На второй партии появились ярко выраженные радужные пятна, поскольку в процессе закалки частицы смазочно-охлаждающих жидкостей образуют тонкие полимерные пленки, которые тормозят проникновение азота вглубь металла, – рассказывает аспирант кафедры механики композиционных материалов и конструкций ПНИПУ Ирина Соколова.
– Результаты измерений поверхностной твердости, которые были проведены, доказывают неравномерность и дефектность полученного упрочнения. Твердость таких деталей оказалась либо на 20-40% ниже, чем на однородной поверхности, либо не изменилась в сравнении с незакаленным металлом, – подводит итог профессор кафедры механики композиционных материалов и конструкций ПНИПУ Светлана Порозова.
Так ученые Пермского Политеха выяснили, что различные жидкости влияют на образование азотированного слоя по-разному. Например, в одной из рассмотренных жидкостей оказались трудноудаляемые тяжелые фракции органических веществ, температура выгорания которых может достигать 1000 °C. Полностью очистить поверхность деталей от смазочно-охлаждающих жидкостей можно с использованием специальных химических растворов, но их необходимо подбирать исходя из анализа состава.
Благодаря исследованиям пермских политехников стало ясно, что перед ионным азотированием детали необходимо очищать от смазочно-охлаждающих жидкостей, поскольку их остатки замедляют процесс проникновения азота и становятся причиной возникновения внешних дефектов. Проведенная работа позволит усовершенствовать технологические процессы, чтобы повысить производительность и качество изделий, сократить количество бракованных деталей, например, для строительства автомобилей. Результаты исследований уже нашли свое применение на практике – их учитывают при приеме деталей для азотирования специалисты компании ООО «Ионные технологии», которые занимаются химико-термической обработкой деталей, инструмента, узлов механизмов из сталей, чугуна, титана и сплавов.
Контактное лицо: Дарья Биянова (написать письмо автору)
Компания: ПНИПУ (все новости этой организации)
Добавлен: 08:02, 19.03.2024
Количество просмотров: 167
Страна: Россия
| Исследование ученых Пермского Политеха улучшит долговечность 3D-изделий, ПНИПУ, 04:25, 18.12.2024, Россия |
15 |
| Аддитивные технологии широко используются в тяжелом машиностроении и позволяют создавать очень точные и сложные конструкции, что невозможно при традиционных методах. Однако неравномерные свойства этих материалов снижают срок их службы, поэтому изменения нужно отслеживать. Ученые ПНИПУ расширили экспериментальную базу программ жизненного цикла 3D-изделий, чтобы обеспечить их качество и долговечность. |
|
| Ученые Пермского Политеха улучшили модель беспламенного горения в двигателях, ПНИПУ, 03:43, 18.12.2024, Россия |
26 |
| Турбулентные завихрения, возникающие внутри авиадвигателя, перемешивают кислород с топливом, что увеличивает скорость реакции горения. Моделирование этих процессов может предсказать поведение материалов и улучшить работу двигателя. Ученые Пермского Политеха выяснили, какой показатель турбулентности корректно использовать для построения модели. |
 |
| Дан старт проекту «Наука от Первых»: площадка для прямого диалога науки, бизнеса и власти, Пресс-служба, 03:35, 18.12.2024, |
17 |
| 10 декабря 2024 года в Москве состоялся торжественный запуск проекта «Наука от Первых», ставший важным шагом на пути к объединению усилий науки, бизнеса и государства. Цель данного амбициозного проекта заключается в интеграции передовых научно-технологических решений в реальный сектор экономики России, что должно способствовать устойчивому развитию и технологическому прогрессу в стране. |
|
| Ученые Пермского Политеха предложили модель для оптимизации гибки стальных листов, ПНИПУ, 04:36, 12.12.2024, Россия |
552 |
| В строительстве часто используют холодную гибку: металлу под давлением придают определенную форму без применения высоких температур. Однако если неправильно задать условия процесса, то можно получить некачественную деталь. Ученые Пермского Политеха предложили модель для оптимизации этого метода, что поможет подобрать лучшие режимы изготовления. |
 |
|
|
|
|
|
|
Разделы //
Новости по странам //
Сегодня у нас публикуются //
|
|
