Pramoninėje gamyboje ir inžinerijos srityse labai svarbu padidinti medžiagos paviršiaus kietumą, tenkinant pagrindinius poreikius, tokius kaip atsparumas dilimui, atsparumas nuovargiui, atsparumas korozijai ir atsparumas oksidacijai aukštoje temperatūroje. Šiame straipsnyje apibendrinami keturi pagrindiniai metodai, padedantys skaitytojams gauti aiškią praktinio tikslaus pasirinkimo apžvalgą.
I. Paviršiaus gesinimo technologija
Paviršiaus gesinimas yra pagrindinis paviršiaus grūdinimo greito kaitinimo ir aušinimo būdas, naudojant įprastus procesus, įskaitant grūdinimą indukciniu būdu, grūdinimą liepsna ir grūdinimą lazeriu arba elektronų pluoštu. Šios technologijos sukelia paviršiaus fazių transformaciją, kad susidarytų sukietėjusios fazės, nekeičiant cheminės sudėties, todėl medžiagos turi turėti tam tikrą anglies kiekį ir gerą kietumą.
Indukcinis grūdinimas įdeda ruošinį į kintamosios srovės ritę, naudojant paviršiaus sūkurines sroves greitam kaitinimui, o po to aušinamas vandens purškimu arba savaiminis aušinimas. Jis siūlo greitą kaitinimą, didelį efektyvumą, minimalią deformaciją, lengvą automatizavimą ir tikslų sukietėjusio sluoksnio gylio valdymą reguliuojant dažnį.
Grūdinimas liepsna naudoja aukštos temperatūros liepsną, kad ruošinio paviršius įkaitintų iki gesinimo temperatūros, o po to nedelsiant aušinamas vandeniu. Jis pasižymi paprasta įranga, mažomis sąnaudomis ir lankstumu, tačiau blogai kontroliuoja temperatūrą ir sluoksnio gylį, gali perkaisti ir nevienodos produkto kokybės.
Grūdinimas lazeriu arba elektronų pluoštu nuskaito paviršių didelio energijos tankio spinduliais, greitai kaitindamas sluoksnį ir pasikliaudamas ruošinio šilumos laidumu savaiminiam vėsinimui. Jis užtikrina itin didelį energijos tankį, minimalią deformaciją ir tikslų sudėtingų vietinių sričių apdorojimą, gamindamas smulkiagrūdį, didelio kietumo sluoksnį, atitinkantį griežtus deformacijos reikalavimus.
II. Cheminio terminio apdorojimo technologija
Cheminis terminis apdorojimas kaitina ruošinius aktyvioje terpėje, kad į paviršių įsiskverbtų tokie elementai kaip anglis, azotas ir boras, keičiant jo cheminę sudėtį ir mikrostruktūrą, kad būtų užtikrintas geresnis veikimas. Pagrindiniai procesai apima karburizavimą, azotavimą, karbonitridavimą, borizavimą ir metalo difuzijos padengimą.
Karbiuracija apdoroja mažai anglies dioksido turintį plieną terpėje, kurioje yra daug anglies, aukštoje temperatūroje, sudarydamas daug anglies turintį paviršiaus sluoksnį. Vėlesnis grūdinimas ir grūdinimas žemoje temperatūroje sukuria giliai sukietėjusį sluoksnį, pasižymintį dideliu kietumu ir atsparumu dilimui, kartu išlaikant šerdies kietumą.
Nitridavimas taikomas legiruotam plienui, kuriame yra specifinių elementų, kaitinant azotiravimo terpėje žemoje temperatūroje, kad susidarytų didelio kietumo nitridai. Jis pasižymi žema temperatūra, minimalia deformacija, dideliu paviršiaus kietumu ir puikiu atsparumu dilimui, nuovargiui ir korozijai, tačiau turi negilį sluoksnį ir ilgą apdorojimo ciklą.
Karbonitridavimas prasiskverbia ir į anglį, ir į azotą esant temperatūrai tarp karburizavimo ir nitridavimo. Jis sujungia jų privalumus: greitesnį apdorojimą, mažą deformaciją ir didesnį atsparumą dilimui bei atsparumą nuovargiui.
Boronizuojanti ir metalo difuzinė danga sudaro ypač kietus mišinio sluoksnius ant paviršiaus, suteikiant medžiagoms puikų atsparumą dilimui ir atsparumą dilimui.
III. Paviršių dengimo ir nusodinimo technologijos
Šios technologijos sutvirtina ruošinius dengdamos didelio kietumo, nusidėvėjimui atsparią dangą arba dengdamos skirtingą nuo pagrindo. Pagrindiniai metodai apima fizinį nusodinimą iš garų (PVD), cheminį nusodinimą iš garų (CVD), terminį purškimą, galvanizavimą ir beelektrinį dengimą.
PVD išgarina dangos medžiagas fizinėmis priemonėmis vakuume, ant paviršiaus nusodindamas plonas plėveles. Jis veikia žemoje temperatūroje, sukeldamas minimalią deformaciją, turi didelį dangos kietumą, įprastą išvaizdą ir gerą pagrindo sukibimą.
CVD sudaro kietas plėveles per dujų fazės reakcijas aukštoje temperatūroje. Gaminamos tankios, vienodos dangos su stipriu pagrindo sukibimu, tinkamos sudėtingos formos ruošiniams, tačiau aukšta temperatūra gali sukelti deformaciją ir šerdies suminkštėjimą.
Terminis purškimas dideliu oro srautu purškia išlydytą arba pusiau išlydytą medžiagą ant paviršiaus. Jis palaiko daugybę medžiagų ir storų dangų, tačiau turi mažesnį sukibimo stiprumą nei PVD ir CVD ir galimą poringumą.
Galvanizuojant naudojama elektrolizė, o beelektrinant padengiant metalo ar lydinio dangomis nusodinamos cheminės reakcijos. Kietasis chromas užtikrina puikų atsparumą dilimui, o beelektrinis nikelis yra vienodo storio ir termiškai apdorojamo kietumo.
IV. Paviršiaus deformacijų stiprinimo technologija
Šis metodas naudoja mechanines priemones, skirtas ruošinio paviršiaus plastinei deformacijai sukelti, suformuojant darbui sukietėjusį sluoksnį ir liekamąjį gniuždymo įtempį, kad būtų padidintas atsparumas nuovargiui ir atsparumas korozijai. Pagrindiniai procesai apima šveitimą ir valcavimą arba ekstruzijos stiprinimą.
Šūviu apipurškiami didelio greičio sviediniai ant dalies paviršiaus, sukeldami plastinę deformaciją ir liekamąjį gniuždymo įtempį. Jis žymiai pagerina nuovargio stiprumą dėl paprasto naudojimo ir mažų sąnaudų, todėl yra plačiai naudojamas.
Valcavimo arba ekstruzijos stiprinimas kietais voleliais arba rutuliais spaudžia dalies paviršių, sukeldamas plastinę deformaciją ir gniuždymo įtempį. Tai ne tik padidina nuovargio stiprumą, bet ir sumažina paviršiaus šiurkštumą, tinka tam tikroms vietoms sustiprinti.
Šių pagrindinių technologijų supratimas leidžia tikslingai parinkti optimalų paviršiaus grūdinimo sprendimą, atitinkantį specifinius naudojimo poreikius.
