Финишное плазменное упрочнение

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