ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЖАРОПРОЧНОЙ ОСНАСТКИ
Выбор материала
4Х5МФС – идеальная сталь при выборе материала при изготовлении деталей для литья пластмасс. Она легко подвергается закалке и азотированию, принимает высокие функциональные свойства, такие как жаро- и коррозионно-стойкость после химикотермической обработки. Азотирование стали 4Х5МФС увеличивает износостойкость, жаропрочность и твердость поверхностного слоя.
Недостатки: высокая стоимость и длительный срок поставки материала.
С другой стороны, сталь 40Х13 уступает лишь в сложности азотирования и недостаточной коррозионной стойкости. Сталь дешевле и доступней на рынке. Детали изготавливались в режиме «срочно», поэтому данный материал был выбран за основу для изготовления жаропрочной оснастки.
Недостатки: высокая стоимость и длительный срок поставки материала.
С другой стороны, сталь 40Х13 уступает лишь в сложности азотирования и недостаточной коррозионной стойкости. Сталь дешевле и доступней на рынке. Детали изготавливались в режиме «срочно», поэтому данный материал был выбран за основу для изготовления жаропрочной оснастки.
Механическая обработка
Детали «Проставка» и «Фланец переходной» подвергались обработке на металлорежущих станках, в установленном порядке согласно технологическому процессу: точение, растачивание, фрезерование, нарезание резьбы, термическая обработка, шлифование в размер с точностью до 0,01 мм.
Подготовка к азотированию
Условия работы данных деталей не самые простые. Свойства, которыми должна обладать деталь, являются высокая износо- и жаростойкость. Для их увеличения детали азотируются.
Предварительно детали «Проставка» и «Фланец переходной» подвергались закалке при 1050 0С в течение 35 и 50 мин соответственно. При этом твердость поверхностного слоя возросла до 44...48 HRC. Отпуск при 600 0С в течение 115 и 125 мин соответственно.
Подготовка к азотированию
Условия работы данных деталей не самые простые. Свойства, которыми должна обладать деталь, являются высокая износо- и жаростойкость. Для их увеличения детали азотируются.
Предварительно детали «Проставка» и «Фланец переходной» подвергались закалке при 1050 0С в течение 35 и 50 мин соответственно. При этом твердость поверхностного слоя возросла до 44...48 HRC. Отпуск при 600 0С в течение 115 и 125 мин соответственно.
Отвал на воздухе до 200 С с последующим охлаждением в масле. Отпуск снизил твердость до 38 HRC.
После термообработки материал имеет хорошую коррозионную стойкость, но невысокую твердость. Отсутствие агрессивной среды (охлаждение и содержание окислителей в жидкой пластмассе) при работе жаропрочной оснастки позволяет произвести азотирование деталей, что снизит стойкость к коррозии, но значительно увеличит твердость. При работе в агрессивной среде недопустимо применение материалов с низкой коррозионно-стойкостью, т.к. образование коррозии на чистых и ответственных поверхностях делает невозможным работу оснастки!
Немаловажным фактором при подготовке деталей к азотированию является чистота поверхностей, к которым применяются повышенные требования. Необходимое значение шероховатости Ra0,63…0,8.
После термообработки материал имеет хорошую коррозионную стойкость, но невысокую твердость. Отсутствие агрессивной среды (охлаждение и содержание окислителей в жидкой пластмассе) при работе жаропрочной оснастки позволяет произвести азотирование деталей, что снизит стойкость к коррозии, но значительно увеличит твердость. При работе в агрессивной среде недопустимо применение материалов с низкой коррозионно-стойкостью, т.к. образование коррозии на чистых и ответственных поверхностях делает невозможным работу оснастки!
Немаловажным фактором при подготовке деталей к азотированию является чистота поверхностей, к которым применяются повышенные требования. Необходимое значение шероховатости Ra0,63…0,8.
Детали «Проставка» и «Фланец переходной» подвергались каталитическому газовому азотированию с контролем азотного потенциала в два этапа.
1. При режимах азотирования для среднеуглеродистых сталей, в результате которого глубина насыщения не достигла желаемой величины.
2. При режимах азотирования для нержавеющей стали. В этом случае в камеру предварительно подается кислород, под действием которого поверхность металла становится пористой, что способствует дальнейшему насыщению азотом. При этом глубина азотируемого слоя составила 0,2…0,3 мм, при твердости 820…863 HV.
1. При режимах азотирования для среднеуглеродистых сталей, в результате которого глубина насыщения не достигла желаемой величины.
2. При режимах азотирования для нержавеющей стали. В этом случае в камеру предварительно подается кислород, под действием которого поверхность металла становится пористой, что способствует дальнейшему насыщению азотом. При этом глубина азотируемого слоя составила 0,2…0,3 мм, при твердости 820…863 HV.
Технология каталитического газового азотирования по своей стабильности и эффективности в несколько раз превосходит традиционный процесс. Достоинствами технологии является гарантированное получение заданного азотированного слоя с минимальным разбросом по поверхности, получение поверхности с высокой твердостью, теплостойкостью, высокой износостойкостью и коррозийной стойкостью, высокой усталостной выносливостью.
Насыщение поверхности детали азотом не приводит к ухудшению геометрических параметров и изменению чистоты поверхности. Поверхность детали приобретает матовый оттенок лишь благодаря изменению химического состава поверхностного слоя.
Насыщение поверхности детали азотом не приводит к ухудшению геометрических параметров и изменению чистоты поверхности. Поверхность детали приобретает матовый оттенок лишь благодаря изменению химического состава поверхностного слоя.
Заключение
От момента заказа заготовки у поставщика до сдачи деталей клиенту прошло 27 рабочих дней с учетом того, что такого рода детали требуют дополнительной оснастки и калибров для измерения точности внутренних конических поверхностей. Для проверки геометрических параметров изготовленной детали необходим специальный инструмент (микрометры с нестандартными головками, нутромеры и калибры), которые есть не на каждом производстве. Поэтому приемка изделий проводилась по качеству готового продукта (пластмассовых прутков). Клиент был доволен качеством конечного продукта и работы были успешно сданы.
