Documente online.
Zona de administrare documente. Fisierele tale
Am uitat parola x Creaza cont nou
 HomeExploreaza
upload
Upload




Durificarea elementelor active ale stantelor si matritelor prin nitrura ionica

tehnica mecanica


Durificarea elementelor active ale stantelor si matritelor prin nitrura ionica


Nitrurarea ionica este un procedeu larg utilizat în industrie datorita numeroaselor avantaje pe care le prezinta comparativ cu nitrurarea clasica în gaz, cum ar fi:



posibilitati largi de reglare a compozitiei si a stratului nitrurat, precum si uniformitatea crescuta a acestuia;

consumul de energie mai redus de 2 pâna la 4 ori;

consumul de gaze pentru formarea mediului de lucru este mai redus de 5 pâna la 20 de ori;

placa activa si poansoanele prezinta stabilitate dimensionala si de forma crescute, deformatiile având valori minime, ca urmare nu sunt necesare prelucrari mecanice;

posibilitatea opririi si reluarii ciclului de nitrurare pe parcursul tratamentului;

intervalul de temperatura în care se poate efectua tratamentul este mai larg.

Dintre dezavantajele acestei metode se pot enumera:

instalatiile de nitrura ionica sunt mai scumpe;

dificultati mai mari la masurarea temperaturii elementelor active dupa durificare;

personal de înalta calificare pentru exploatarea si întretinerea instalatiilor.


8.1 Principiul nitrurarii ionice


Nitrurarea ionica are la baza fenomenele fizico - chimice care au loc la descarcarea în gaze. Se considera un recipient care contine gaz la o presiune pe care poate fi variata    si care este prevazut la capete cu doi electrozi între care se stabileste un potential de câteva sute de volti.

În apropierea catodului are loc o scadere considerabila a tensiunii de descarcare. Daca aplicam un câmp electrostatic puternice se formeaza ioni pozitivi de amoniac si azot, gaze aflate în recipient. Ionii de azot, sub actiunea energiei câmpului electrostatic, capata o viteza al carei vector este dirijat normal catre elementele active tratate care au rol de catod.


Figura 18


La nitrurarea ionica ca si la nitrurarea în gaz, stratul nitrurat se compune din doua zone: zona de combinatie si zona de difuziune.

Pentru OSC 8 ( S235 ), materialul din care sunt realizate elementele active pulverizarea catodica este foarte puternica, iar zona nitrurata are urmatoarele caracteristici:

faza :

grosimea stratului : se alege tabelar 10


Tehnologia elementelor active în urma nitrurarii ionice


Elementele active se supun unei recoaceri de detensionare pentru a micsora tensiunile interne. Temperatura de recoacere trebuie sa fie cu 40-60 C mai mare decât temperatura de nitrurare: la nitrura = 540 C rezulta ca elementele active vor fi supuse unei recoaceri la temperatura de C.

În cazul nitrurarii ionice placa se va realiza la dimensiuni mai mici cu 10pe latura iar diametrele vor fi mai mici 30.

Pentru a îmbunatatii duritatea superficiala si adâncimea stratului se poate efectua înainte de nitrurare o calire superficiala la o adâncime ceva mai mare decât cea a stratului nitrurat.



În continuare se introduc elementele active în recipientul instalatiei, unde are loc curatarea suprafetelor acestora prin pulverizare catodica. Aceasta dureaza 15-40minute la tensiunea de 850 V . Pentru încalzirea placi active si a poansoanelor la 350 C ( pentru a asigura o pulverizare catodica eficienta a suprafetei tratate ) presiunea este de cca 133 Pa.

Dupa încalzirea suprafetelor, elementele active se încalzesc la temperatura prescrisa pentru nitrurare si se mentin un timp determinat de grosimea prestabilita a stratului.

În timpul nitrurarii presiunea se mentine la nivelul 400-650 Pa si tensiunea de lucru la 350-550 V.

În figura 19 este prezentata placa înainte de durificare, proiectata la cote mai mici.

Urmeaza racirea lor în recipient, pâna la circa 150-200 C, la presiunea de 13 - 65 Pa. Racirea dureaza circa 1 - 2 ore. Dupa racire se scot din instalatie si sunt supuse controlului.

Calitatea startului nitrurat se poate determina direct de pe placa sau poansoane. Se controleaza aspectul exterior, duritatea la suprafata si în adâncime a stratului, fragilitatea si structura metalografica.

Aspectul exterior se examineaza vizual sau cu ajutorul unei lupe si se urmareste daca suprafata durificata prezinta fisuri, crapaturi sau alte defecte. Culoarea trebuie sa fie cenusie de nuanta mata.

Duritatea se determina prin metoda Vickers cu sarcini mici ( 5.0,5 daN ) . Adâncimea stratului se poate determina prin metoda macroscopica, iar la noi în tara se determina conform SR EN 377:2000. Se defineste conventional adâncimea de nitrurare ca fiind cea la care duritatea este egala cu cea a miezului plus 50 unitati Vickers.

Structura metalografica se pune în evidenta pe probe pregatite anterior în mod corespunzator si atacate cu reactivi metalografici.

În cazul determinarii fragilitatii, cea mai utilizata metoda este metoda amprentelor de duritate Vickers.

Instalatii de nitrurare ionica


Instalatia utilizata pentru nitrurare ionica trebuie sa permita reglarea ti mentinerea la valoarea stabila a caracteristicilor electrice si de mediu ale descarcarii. Parametrii principali ai instalatiei sunt:

tensiunea electrica între catod si anod;

presiunea mediului gazos;

compozitia mediului gazos;

temperatura si timpul de mentinere la temperatura.

Se aleg tabelar în functie de materialul prelucrat caracteristicile optime pentru care sunt supuse nitrurarii elementele active ale stantei:

pentru placa activa:

- distanta dintre anod si catod:    d = 45 mm

- densitatea curentului : J = 9 mA/

- puterea specifica : N =

- tensiunea: U = 500 V

- pentru poansoane :

- d = 30 mm

- J = 7 mA/

- N =

- U = 480 V


Instalatia pentru nitrurare ionica are urmatoarele parti componente: recipientul de lucru în care se introduce scula sau poansonul ( catod ), sistem de alimentare cu energie electrica, sistem de vidare, sistem de dozare cu gaze tehnologice si sistemul de reglare automata a parametrilor procesului.

Instalatia este un recipient metalic de forma cilindrica în pozitie verticala, confectionat dintr-un otel rezistent la coroziune, racit cu apa. Recipientul are fundul sudat, iar celalalt capat deschis pe care se aseaza, prin intermediul unei garnituri de etansare, un capac. De capac se suspenda, prin intermediul unor izolatori electrici, elementele active ale stantei care se leaga la polul negativ al sursei de alimentare. Interiorul recipientului este captusit cu un ecran de protectie din tabla subtire ( 1,5 mm ) din otel refractar. Recipientul si capacul sunt prevazute cu vizoare prin care se poate supraveghea procesul de durificare.

Dimensiunile recipientului se iau în functie de dimensiunile piesei nitrurate. În cazul nostru se ia în considerare dimensiunile placii deoarece sunt mai mari decât ale poansoanelor.



Drept anod serveste chiar recipientul. Pentru forme complexe se pot utiliza anozi cu profil special; în acest caz anozii se amplaseaza deasupra elementelor active, în interior sau exteriorul lor.

Alimentarea se face cu curent continuu.



Figura 19


În figura 20 este prezentat instalatia de lucru prin nitrurare ionica.

Pentru dimensiunile elementelor active ale stantei si matritei se foloseste o putere a instalatiei de 5 kW. Sistemul de alimentare cu energie electrica ( R ) asigura tensiunea necesara în spatiul de descarcare si reglarea acestei tensiuni, fiind format dintr-un transformator regulato si un transformator de înalta tensiune ( pentru tensiunea folosita 540 V ).

Sistemul de vidare ( contine o pompa de vid legata prin intermediul unui drosel la baza recipientului. Pompa evacueaza în permanenta atmosfera din recipient printr-o conducta pusa direct în legatura cu atmosfera, realizând în recipient o depresiune cuprinsa între 1 si 10 mm coloana Hg. Pentru a exclude patrunderea uleiului din pompa în sistemul de vidare sunt prevazute ventile electro - magnetice, care asigura introducerea aerului în pompa de vidare dupa încetarea functionarii acesteia.

Sistemul de alimentare si dozare cu gaze tehnologice ( D ) permite alimentarea recipientului cu: amoniac, hidrogen, amestec de azot ( 80 - 90 %) cu amoniac, azot + gaz metan. Presiunea din butelia de gaz este redusa succesiv la 3,5 barri si apoi în sistemul de dozare.

Am folosit nitrurarea ionica cu amoniac. Amoniacul este ventilat pentru reglare, apoi este introdus în recipient.

În cazul introducerii în cuva recipientului a amoniacului disociat, sub actiunea câmpului electric, electronii sunt accelerati spre peretele recipientului ( anod ) si ionii pozitivi ( ) în directia piesei. Ionii pozitivi, la impactul cu placa activa sau poansonul, lovesc cu o anumita energie cinetica ( suprafata piesei. O parte din aceasta energie este transformata în caldura care serveste la încalzirea elementelor active tratate. Când ionii sosesc la suprafata piesei ei smulg de aici atomi si electroni, consumând o cantitate de energie cinetica pentru smulgerea lor si pentru a le da si o anumita energie acestor particule.

Prin aceasta bombardare cu ioni de azot, o parte a azotului din gaz patrunde în suprafata piesei. Atomii de fier din imediata apropiere a suprafetei se combina cu atomi de azot formând FeN. Aceasta nitrura se depune pe suprafata elementelor active si se va descompune formându-se nitruri cu continut mai scazut în azot ( .

O caracteristica importanta a nitrurarii ionice este cresterea vitezei de nitrurare, care este de 2.5 ori mai rapida decât nitrurarea gazoasa. Pentru obtinerea unui strat de 0.3 mm este necesar 16 ore fata de 40 ore necesare la nitrurarea gazoasa.

Instalatia de nitrurare ionica nu necesita o supraveghere permanenta. Datorita dotarii instalatiilor cu microprocesoare se permite schimbarea parametrilor când se trece de la durificarea placii la cele doua poansoane. Astfel parametrii tehnologici sunt reglati automat.


8.4. Defecte de nitrurare ionica si prevenirea lor


Defectele care pot aparea la nitrurarea ionica sunt: strat de duritate scazuta; adâncimea mica a stratului; schimbarea culorii pieselor nitrurate; schimbari dimensionale; fisurarea suprafetelor nitrurate; fragilitatea si exfolierea stratului.

Strat cu duritatea scazuta. Aceasta poate fi cauzata de caracteristicile otelului ( compozitia chimica necorespunzatoare, calibilitatea redusa etc. ) si de greseli în tehnologie ( temperatura prea înalta, grad înalt de disociere al amoniacului, întreruperea alimentarii cu amoniac, circulatia gazului si temperatura neuniforme în cuptor ).

Adâncimea mica a stratului. Poate fi cauzata de temperaturi scazute si de reducerea duratei de mentinere. Defectele care duc la adâncimea prea scazuta se pot înlatura prin repetarea nitrurarii. În cazul otelului din care sunt realizate elementele active, durata mentinerii la repetarea nitrurarii se stabileste socotind 0,10 mm în 10 ore.

Schimbarea culorii sculelor nitrurate. Poate fi cauzata de tratamentele preliminare ale suprafetei ( decaparea, spalarea, degresarea, fosfatarea ) improprii sau necorespunzatoare. Alte cauze ar fi: pierderea presiuni prin etansari sau supraîncalzirea straturilor de etansare, de scurgeri de amoniac la nivelul capacului recipientului, prezenta vaporilor de apa în spatiul de lucru.

Schimbari dimensionale. În timpul nitrurarii se constata deformatii ale placii si poansoanelor, care pot aparea datorita temperaturii prea mare, stratului mai adânc. Deformatiile sunt conditionate de natura stratului nitrurat, de constructia elementelor active ale stantei, de nerespectarea tehnologiilor de tratament termic preliminar. Dimensiunile se maresc în medie 4 -6 % în functie de adâncimea stratului nitrurat.


Figura 20





Document Info


Accesari: 6632
Apreciat: hand-up

Comenteaza documentul:

Nu esti inregistrat
Trebuie sa fii utilizator inregistrat pentru a putea comenta


Creaza cont nou

A fost util?

Daca documentul a fost util si crezi ca merita
sa adaugi un link catre el la tine in site


in pagina web a site-ului tau.




eCoduri.com - coduri postale, contabile, CAEN sau bancare

Politica de confidentialitate | Termenii si conditii de utilizare




Copyright © Contact (SCRIGROUP Int. 2025 )