Читайте также:
|
|
Содержание Со, % | Лазер я форме круга d= 3 мм | Лазер в форме полосы 1,5 х 12 мм | при E= | ||
11,7 | 20,8 | 30,4 | 0,1 | ||
6,1 | 15,9 | 23,4 | 0,16 | ||
6,9 | 9,7 | 25,2 | 0,18 | ||
7,6 | 10,5 | 19,8 | 27,3 | 0,19 | |
9,7 | 13,7 | 25,2 | 35,6 | 0,21 |
9.14. Параметры лазерной обработки заготовок из твердого сплава в зависимости от содержания кобальта для мелкого зерна
Содержание Со, % | Лазер я форме круга d= 3 мм | Лазер в форме полосы 1,5 х 12 мм | при E= | ||
5,7 | 8,2 | 14,8 | 21.3 | 0,12 | |
5,7 | 8,2 | 14,8 | 21.3 | 0,15 | |
5,7 | 8,2 | 14,8 | 21,3 | 0,17 | |
5,7 | 8,2 | 14,8 | 21,3 | 0,18 | |
7,3 | 10,9 | 28,4 | 0,21 |
Упрочнение материалов, используемых для изготовления штампов инструмента лазерной закалкой с цианированием дало положительные результаты (табл. 9.15). Рекомендуемый состав и режимы обработки: обмазка - 25 % желез исто синеродистого калия (K4Fe(CN6)), связующее - клей БФ6, разведенный ацетоном (20 - 25 % по массе), энергия излучения 12... 16 Дж.
Лазерная обработка заготовок из сталей и чугунов значительно увеличивает износостойкость. В условиях трения скольжения стали 45 по твердому сплаву коэффициент трения после лазерной закалки непрерывным лазером уменьшается на 10 % по сравнению с коэффициентом трения при нормальном или улучшенном состоянии. Лазерную обработку нормализованных или отожженных сталей рекомендуется проводить при малых скоростях (менее 15 м/с) сканирования лазерного луча. Такие же результаты получаются при лазерной обработке заготовок из сталей после их закалки и высокого отпуска.
По данным проф. Григорьянца, обработка непрерывным излучением заготовок из сталей 09Г2, 35,45, 40Х, 75Г приводит к повышению предела выносливости до 520 МПа (в исходном состоянии 200... 300 МПа). Повышение предела выносливости и контактной прочности обеспечивается за счет образования высокотвердой мартенснтной структуры. Сравнительные испытания по упрочнению переходных поверхностей валов показали эффективность лазерного упрочнения (рис. 9.21, 9.22).
Для обеспечения глубины упрочнения до 300 мкм заготовки из чугуна СЧ18, оптимальная плотность энергии лазерного облучения должна быть 8... 10 Вт/см. Структура поверхностного слоя состоит из ледебуритных участков, которые придают поверхности противозадирные и износостойкие свойства. Оптимальные режимы без оплавления поверхности чугуна достигаются при обработке заготовки с плотностью энергии 2'104 Вт/см2. Получаемая твердость по Викерсу HV = 666... 677, до упрочнения HV = = 262.
9.15. Износ, мкм, поверхности заготовки после различных видов обработки
Материал заготовки,сталь | После термообработки (ТО) | ТО + лазерная закалка | ТО + лазерная закалка с цианированием |
40Х | 56,2 | 41,4 | 35,1 |
У8А | 44,2 | 37,0 | 23,2 |
У10А | 42,0 | 34,1 | 22,4 |
ХВГ | 30,6 | 25,6 | 19,3 |
Х12М | 27,1 | 22,0 | 15,6 |
Переходная поверхность
Рис. 9.21. Схема упрочнениия галтелей валов
Рис. 9.22. Кривые усталости ступенчатых обраэцон из стали 45 в зависимости от вида упрочнения переходной поверхности вала:
1 - без упрочняющей обработки; 2 ~ упрочнение роликом;
3 - электромеханическое упрочнение; 4 - лазерное упрочнение
В общей проблеме трения и изнашивания фреттинг занимает особое место в связи с широким комплексом физико-химических явлений. Лазерная обработка может эффективно повысить фреттингостойкость мест сопряжений деталей машины.
В табл. 9.16 приведены результаты влияния лазерного облучения на фреттинг-износ заготовок из сталей с различным содержанием углерода. Термоупрочнение проводили на установке «Квант-16». Режим обработки, энергия луча в импульсе 19 Дж, длительность импульса 7... 103 с, частота следования импульсов 1 Гц. Лазерная обработка во всех случаях приводит к уменьшению глубины повреждения, причем, чем больше процентное содержание углерода в стали, тем больше эффект. Глубина фреттинг- повреждения заготовки из стали 30 уменьшалась в 2,4 раза, из стали 50 - в 1,5 раза, из стали 70 - в 3,6 раза, из стали У10 - в 4,6 раза.
9.16. Фреттинг-износ, мкм, после лазерной обработки заготовки из стали
Материал заготовки, сталь | А = 34 мкм, = 35 МПа | А = 34 мкм, =113 МПа | Л = 112 мкм, = 35 МПа | Л = 112 мкм, = 113 МПа | ||||
до ЛО | после Л О | доЛО | после Л О | до ЛО | после ЛО | до ЛО | после ЛО | |
8,25 | 7,5 | 3,75 | 14,5 | 20,5 | ||||
9,5 | __ 5,5 | 21,5 | 8,5 | 38,0 | 13,5 | |||
2,5 | 6,5 | |||||||
7,5 | 10,5 | 5,25 | 4,5 | б | ||||
У10 | 3,25 | 6,25 | 2,5 | 23,5 |
Содержание углерода, %
Рис. 9.23. Зависимость минимальной глубины фреттинг-повреждений
от содержания углерода в стали:
А - 112 мкм; Р = 1,0 Я; а = 35 М1а; 7 - до J10; 2 - после J10
Содержание углерода, %
Рис. 9.24. Зависимость максимальной глубины фреттинг-повреждений от содержания углерода в стали:
А = 112 мкм; Р = 3,3 Я; о = 113 МПа; 1 - до ЛО; 2 - после ЛО
Увеличение амплитуды микроперемещений приводит к параболической зависимости износа от содержания углерода в стали. Для исходной поверхности оптимум соответствует стали с содержанием углерода 0,7 %. Лазерная обработка несколько смещает точку, соответствующую минимальному износу, в сторону уменьшения содержания углерода в стали (до 0,5 - 0,6 %) (рис. 9.23). Лазерная обработка наиболее эффективна для сталей с содержанием углерода от 0,3 до 0,5 %. Износостойкость в этом случае возрастает в 4 - 5 раз. С ростом нагрузки в месте контакта повышение износостойкости проявляется еще существеннее для всех рассматриваемых сталей (рис. 9.24).
9.5.Гальваннческне способы нанесения покрытий
В условиях жесткой конкуренции одним из направлений в повышении долговечности изделий машиностроения без их удорожания является использование различных покрытий.
Для улучшения эксплуатационных свойств рабочих поверхностей деталей машин, в основном, износостойкости, коррозионной и эрозионной стойкости, применяют различные способы нанесения металлических и неметаллических покрытий. Основные способы нанесения гальванических покрытий приведены в табл. 9.17.
9.17. Основные виды гальванических покрытий и области их применения
Способ нанесения покрытия | Толщина покрытия, мкм | Область применения |
Хромирование | Многослойное: 15 в легких условиях, 30 в средних условиях, 45 в тяжелых условиях | Хромовое покрытие стойко против действия окружающей среды, азотной и щелочной кислот, большинства газов и органических кислот, горячая концентрированная сериал кислота и галоидные кислоты растворяют хром, хромовое покрытие хорошо выдерживает равномерно распределенную динамическую нагрузку, но разрушается при сосредоточенном ударе |
Цинкование | 7 - 12 в легких условиях, 13 - 20 в средних условиях, 25 — 30 в тяжелых условиях | Для защиты от коррозии деталей, работающих во влажной окружающей среде, главным образом деталей из стали и чугуна, детали машин, стальные листы, детали ширпотреба, работающие на открытом воздухе, для повышения защитных свойств подвергают фосфатированию |
Кадмирование | 7 - 10 в легких условиях, 10 - 15 в средних условиях, 20 - 50 в тяжелых условиях, 35 — 45 в специальных условиях | Для защиты от коррозии конструкций, работающих в контакте с морской водой; защита от коррозии пружин, резьбовых и крепежных деталей, работающих в легких условиях |
Меднение | 5-35 | Медное покрытие не может служить защитой от коррозии для железа, поэтому применяют как подслой при никелевом и хромовом покрытиях |
Свинцевание | 75 - 100 в средних условиях, 100 - 200 и даже 400 в тяжелых условиях | Защита от коррозии металлических конструкций, работающих в условиях контакта с серной кислотой, растворами солей серной кислоты и сернистыми газами. Свинцеванию подвергают детали из стали, чугуна, меди, медных сплавов, алюминия и его сплавов. Для надежности защиты не должно быть пор |
Никелирование | Никель без подслоя: 12 в легких условиях, 24 в средних условиях, 36 в тяжелых условиях | Для защиты от коррозии и для получения декоративной поверхности, как подслой при хромировании, никелем покрывают также детали приборов, аппаратов, автомобилей |
Лужение | 3-5 консервная тара, 20 - 25 пищевые котлы и посуда, 1 — 2 контакты приборов | Лужению подвергают детали из железа, стали, чугуна, меди, латуни, широко применяют в пищевой промышленности для покрытия контактов приборов, для защиты медных кабелей от серы, находящейся в резине, для защиты деталей специальной аппаратуры. Защитные свойства покрытия на детапах из стаяи, железа, чугуна надежны только при отсутствии пор, беспорис- тость достигается увеличением толщины покрытия |
Латунирование | 3-5 | Латунные покрытия хорошо сцепляются с различными покрытиям и, обладают хорошей сцеп- ляемостью с каучуком, применяют как подслой при серебрении, никелировании, лужении и других покрытиях |
Гальваническое хромирование может быть декоративным или служить средством повышения коррозионной стойкости и износостойкости деталей. Если хромирование применяют для защиты от коррозии, то остальные детали предварительно покрывают слоем меди толщиной 0,03... 0,04 мм и слоем никеля толщиной 0,015... 0,02 мм или только слоем никеля, после чего наносят слой хрома толщиной 0,01... 0,2 мм. Подслои необходимы также, когда детали работают на износ в коррозионных средах.
Для повышения износостойкости деталей слой хрома толщиной до 0,1... 0,2 мм наносят непосредственно на стальную поверхность, В этих случаях часто применяют электролитическое хромирование. Электролитический хром обладает высокой коррозионной стойкостью, низким коэффициентом трения, высокой твердостью (НВ 1000... 1100) и жаростойкостью. Хромовые покрытия снижают коэффициент трения сопряженных пар, что уменьшает тепловыделение при трении. Износостойкость хромированных деталей возрастает в 5 - 15 раз. ГГри тщательной подготовке поверхности прочность сцепления хрома со сталью, чугуном, никелем, медью и латунью, при испытании на сдвиг достигает 300 МГТа. Однако стали с высоким содержанием вольфрама и кобальта, а также высокоуглеродистые стали и высококремнистые чугуны хромировать нельзя. Трудно получить хорошее сцепление хрома с поверхностью деталей, испытываюших значительные внутренние напряжения (например, в результате неправильной закалки).
В качестве электролита для хромирования обычно применяют хромовый ангидрид с добавками серной кислоты (табл. 9.18). Нерастворимые аноды изготовляют из свинца или сплава с сурьмой. Электролиты с более низкой концентрацией хромового ангидрида позволяют получить повышенную твердость хромового слоя. Однако при работе с ними нужно чаще корректировать состав ванны и применять более высокое напряжение.
Физико-механические свойства электролитических осадков хрома зависят от режима хромирования и толщины покрытия. Различают три основных типа хромовых покрытий: молочные, блестящие и матовые. Для декоративных целей применяют хромирование при плотности тока 10... 50 А/дм2 и температуре электролита 45... 50 °С. При этом получают гладкие блестящие поверхности.
Молочные хромовые покрытия получают при температуре электролита 65... 72 °С и плотности тока более 15 А/дм2. Их применяют главным образом для защиты деталей от коррозии. Для повышения износостойкости деталей используют матово-блестящие, мол очно-блестящие осадки хрома, имеющие высокую твердость. Их получают при плотностях тока30... 100 А/дм2 и температуре электролита 55... 65 °С.
Для повышения износостойкости деталей применяют также пористое хромирование, отличающееся от твердого введением операций травления (анодной обработки) после наращивания блестящего, машво-блестящего ияи молочно-блестящего хрома, дающего сетку тончайших трещин. Травление ведут в шй же ванне, чш и хромирование, причем анодом служат обрабатываемые детали, а катодом - свинец. Глубина пор может быть 0,5... 1,0 мм, а их площадь - 20 - 50 %.
Дата добавления: 2015-01-30; просмотров: 29 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |