Ion-beam nitriding dari baja perkakas. Kemungkinan teknologi nitridasi ion dalam memperkuat produk dari baja struktural dan perkakas

Beranda > Dokumen

Kemungkinan teknologi nitridasi ion dalam memperkuat produk dari baja struktural dan perkakas

M. N. Bosyakov, S. V. Bondarenko, D. V. Zhuk, P. A. Matusevich

JV "Avicenna International", Republik Belarus, Minsk,

st. Surganova, 2a, 220012, tel. +375 17 2355002

Ion-plasma nitriding (IPA) adalah metode perlakuan kimia-termal produk baja dan besi tuang dengan kemampuan teknologi tinggi, yang memungkinkan untuk mendapatkan lapisan difusi dari komposisi yang diinginkan dengan menggunakan media gas yang berbeda, yaitu. proses saturasi difusi dapat dikontrol dan dapat dioptimalkan tergantung pada persyaratan khusus untuk kedalaman lapisan dan kekerasan permukaan. Kisaran suhu nitridasi ion lebih lebar daripada nitridasi gas dan berada dalam kisaran 400-600 0 С. sifat operasionalnya meningkat secara signifikan sambil mempertahankan kekerasan inti pada level 55-60 HRC. Suku cadang dan perkakas dari hampir semua industri mengalami perlakuan pengerasan dengan metode IPA (Gbr. 1).

Beras. 1. Penerapan nitridasi ion-plasma untuk pengerasan berbagai produk

Sebagai hasil dari IPA, karakteristik produk berikut dapat ditingkatkan: ketahanan aus, ketahanan lelah, sifat tekanan ekstrim, ketahanan panas dan ketahanan korosi. Dibandingkan dengan metode pengerasan kimia-termal bagian baja yang banyak digunakan, seperti karburasi, karbonitridasi, sianidasi, dan nitridasi gas dalam tungku, metode IPA memiliki keuntungan utama sebagai berikut:

kekerasan permukaan yang lebih tinggi dari bagian nitridasi; tidak ada deformasi bagian setelah pemrosesan dan penyelesaian permukaan yang tinggi; meningkatkan batas daya tahan dan meningkatkan ketahanan aus suku cadang mesin; suhu pemrosesan yang lebih rendah, karena tidak ada transformasi struktural yang terjadi pada baja; kemungkinan memproses tuli dan melalui lubang; pelestarian kekerasan lapisan nitridasi setelah pemanasan hingga 600-650 С; kemungkinan mendapatkan lapisan dari komposisi tertentu; kemungkinan memproses produk dengan ukuran dan bentuk yang tidak terbatas; tidak ada polusi lingkungan; meningkatkan budaya produksi; mengurangi biaya pemrosesan beberapa kali.

Keunggulan IPA juga diwujudkan dalam pengurangan biaya produksi utama yang signifikan. Jadi, misalnya, dibandingkan dengan nitridasi gas dalam tungku, IPA menyediakan:

pengurangan waktu pemrosesan sebanyak 2–5 kali, baik dengan mengurangi waktu pemanasan dan pendinginan muatan, dan dengan mengurangi waktu penahanan isotermal; mengurangi kerapuhan lapisan yang mengeras; pengurangan konsumsi gas kerja sebesar 20–100 kali lipat; pengurangan konsumsi listrik sebesar 1,5-3 kali lipat; pengecualian operasi depassivasi; pengurangan deformasi untuk mengecualikan penggilingan akhir; kesederhanaan dan keandalan perlindungan layar terhadap nitridasi permukaan yang tidak mengeras; peningkatan kondisi sanitasi dan higienis produksi; kepatuhan penuh teknologi dengan semua persyaratan modern untuk perlindungan lingkungan.

Dibandingkan dengan pengerasan Pemrosesan IPA memungkinkan:

tidak termasuk deformasi; meningkatkan masa pakai permukaan nitrided sebanyak 2-5 kali.

Penggunaan IPA sebagai pengganti karburasi, nitrokarburasi, nitridasi gas atau cair, pengerasan volumetrik atau HDTV menghemat peralatan utama dan area produksi, kurangi mesin dan biaya transportasi, mengurangi konsumsi listrik dan media gas aktif. Prinsip operasi IPA adalah bahwa dalam media gas yang mengandung nitrogen yang dijernihkan (p = 200-1000 Pa) antara katoda - bagian - dan anoda - dinding ruang vakum - pelepasan pijar anomali tereksitasi, membentuk media aktif (ion, atom, molekul tereksitasi), yang memastikan pembentukan lapisan nitridasi yang terdiri dari zona nitrida eksternal dan zona difusi yang terletak di bawahnya. Faktor teknologi yang mempengaruhi efisiensi nitridasi ion adalah suhu proses, durasi saturasi, tekanan, komposisi dan konsumsi campuran gas kerja. Suhu proses, luas muatan yang terlibat dalam pertukaran panas dan efisiensi pertukaran panas dengan dinding (jumlah layar) menentukan daya yang diperlukan untuk mempertahankan pelepasan dan memberikan suhu produk yang diinginkan.Pilihan suhu tergantung pada tingkat paduan baja pembentuk nitrida dengan elemen pembentuk nitrida: semakin tinggi tingkat paduan, semakin tinggi suhunya. Suhu pemrosesan harus setidaknya 10-20 0 С lebih rendah dari suhu temper. Durasi proses dan suhu saturasi menentukan kedalaman lapisan, distribusi kekerasan terhadap kedalaman, dan ketebalan zona nitrida. Komposisi media jenuh tergantung pada tingkat paduan baja yang dirawat dan persyaratan kekerasan dan kedalaman lapisan nitridasi. Tekanan proses harus sedemikian rupa untuk memastikan "kesesuaian" yang ketat dengan pelepasan permukaan produk dan mendapatkan lapisan nitridasi yang seragam. Namun, harus diingat bahwa pelepasan pada semua tahap proses harus anomali, yaitu, permukaan semua bagian muatan harus sepenuhnya ditutupi dengan pendaran, dan kerapatan arus luahan harus lebih besar daripada kerapatan normal untuk tekanan tertentu, dengan mempertimbangkan efek pemanasan gas di wilayah katoda luahan. Dengan munculnya generasi baru pabrik IPA, yang menggunakan campuran hidrogen, nitrogen, dan argon yang dikontrol secara komposisi sebagai media kerja, serta "berdenyut" daripada plasma arus searah, manufakturabilitas proses nitridasi ion telah meningkat secara signifikan. Penggunaan kombinasi pemanas ("panas" dinding ruangan) atau perlindungan termal yang ditingkatkan (pelindung panas tiga kali lipat), bersama dengan kemampuan untuk secara mandiri menyesuaikan komposisi gas dan tekanan di dalam ruangan, memungkinkan untuk menghindari panas berlebih pada tepi pemotongan tipis selama pemanasan muatan selama pemrosesan alat pemotong, untuk secara tepat mengontrol waktu saturasi dan, karenanya, kedalaman lapisan, karena produk dapat dipanaskan dalam lingkungan bebas nitrogen, misalnya dalam campuran Ar+H 2 . Isolasi termal yang efisien di ruang kerja (pelindung panas tiga kali lipat) memungkinkan pemrosesan produk dengan konsumsi energi spesifik yang rendah, yang memungkinkan meminimalkan perbedaan suhu di dalam beban selama pemrosesan. Ini dibuktikan dengan distribusi kekerasan mikro pada kedalaman lapisan nitridasi untuk sampel yang terletak di berbagai tempat muatan (Gbr. 2).

Beras. 2. Distribusi kekerasan mikro pada kedalaman lapisan nitridasi untuk tiga sampel yang terletak di tempat berbeda di kandang.

a, c - gear dengan berat 10,1 kg, 51 buah, st - 40X, modul 4,5, paparan 16 jam, T = 530 0 С;

b, d - roda gigi seberat 45 kg, 11 pcs., st - 38KhN3MFA, modul 3,25 (mahkota luar)

dan 7 mm (mahkota dalam), paparan 16 jam, Т=555 0 С.

nitridasi ionik– metode yang efektif untuk pemrosesan pengerasan bagian-bagian yang terbuat dari baja struktural paduan: roda gigi, roda gigi ring, poros roda gigi, poros, roda gigi taji, bevel dan silinder, kopling, poros roda gigi dengan konfigurasi geometris yang kompleks, dll. Karburasi, nitrokarburasi, dan pengerasan HD membenarkan diri mereka sendiri dalam pembuatan bagian yang sarat muatan (roda roda gigi, gandar, poros, dll.) dengan akurasi rendah dan sedang yang tidak memerlukan penggilingan berikutnya. Jenis perlakuan panas ini tidak layak secara ekonomi dalam pembuatan komponen presisi tinggi dengan beban sedang dan rendah, karena dengan perawatan ini, kelengkungan yang signifikan diamati dan penggilingan selanjutnya diperlukan. Oleh karena itu, saat menggiling, perlu untuk menghilangkan ketebalan yang signifikan dari lapisan yang mengeras. IPA dapat secara signifikan mengurangi kelengkungan dan deformasi bagian sambil mempertahankan kekasaran permukaan dalam Ra = 0,63 ... 1,2 µm, yang memungkinkan sebagian besar kasus untuk menggunakan IPA sebagai perawatan akhir. Seperti yang diterapkan pada industri peralatan mesin, nitridasi ion roda gigi secara signifikan mengurangi karakteristik kebisingan peralatan mesin, sehingga meningkatkan daya saingnya di pasar. IPA paling efektif saat memproses komponen serupa skala besar: roda gigi, poros, gandar, poros bergigi, roda gigi bergigi poros, dll. Roda gigi nitrided plasma memiliki stabilitas dimensi yang lebih baik dibandingkan dengan roda gigi karburasi dan dapat digunakan tanpa pemrosesan tambahan. Pada saat yang sama, daya dukung permukaan samping dan kekuatan dasar gigi, yang dicapai dengan menggunakan nitridasi plasma, sesuai dengan roda gigi yang dikeraskan (Tabel 1).

Tabel 1

Karakteristik ketahanan lelah baja tergantung pada metode pengerasan roda gigi

Jenis baja	Jenis pengolahan	Batas daya tahan lentur, MPa	Batas daya tahan kontak permukaan, MPa	Kekerasan sisi gigi, HV
paduan	pengerasan
Peningkatan (40X, 40XH, 40XFA, 40XH2MA, 40XMFA, 38XM, 38XH3MFA, 38X2H2MFA, 30X2NM, dll.)	Nitriding
Dinormalisasi	Plasma atau pengerasan induksi
nitridasi khusus (38HMYUA, 38H2MYUA, 35HYUA, 38HVFYUA, 30H3MF, dll.)	Nitriding
paduan	Karburasi dan Nitrokarburasi

Selama perawatan pengerasan dengan metode nitridasi ion bagian yang terbuat dari baja paduan rendah dan menengah yang diperkeras dengan kasing (18KhGT, 20KhNZA, 20KhGNM, 25KhGT, 40Kh, 40KhN, 40KhFA, dll.), pertama-tama perlu meningkatkan tempa - pengerasan massal dan tempering menjadi kekerasan 241-285 HB (untuk beberapa baja - 269-302 HB), kemudian perawatan mekanis dan, terakhir, nitridasi ion. Untuk memastikan deformasi minimum produk sebelum nitridasi penghilang stres, disarankan untuk melakukan anil dalam atmosfer gas pelindung, dan suhu anil harus lebih tinggi dari suhu nitridasi. Annealing harus dilakukan sebelum pemesinan presisi. Kedalaman lapisan nitridasi yang terbentuk pada produk ini, terbuat dari baja 40Kh, 18KhGT, 25KhGT, 20Kh2N4A, dll., adalah 0,3-0,5 mm dengan kekerasan 500-800 HV, tergantung pada grade baja (Gbr. 3). Untuk roda gigi yang beroperasi pada kondisi beban yang lebih berat, lapisan nitridasi harus berada pada level 0,6-0,8 mm dengan zona nitrida tipis atau tanpa zona sama sekali.

Beras. 3. Distribusi kekerasan mikro di atas kedalaman lapisan nitridasi untuk berbagai baja

Optimalisasi sifat lapisan yang dikeraskan ditentukan oleh kombinasi karakteristik bahan dasar (kekerasan inti) dan parameter lapisan nitridasi. Sifat beban menentukan kedalaman lapisan difusi, jenis dan ketebalan lapisan nitrida:

pakai - g'- atau e-layer; beban dinamis - ketebalan lapisan nitrida terbatas atau tidak ada lapisan nitrida sama sekali; korosi - lapisan-e.

Kontrol independen dari laju aliran masing-masing komponen campuran gas, tekanan di ruang kerja dan variasi suhu proses memungkinkan untuk membentuk lapisan dengan kedalaman dan kekerasan yang berbeda (Gbr. 4), sehingga memastikan kualitas pemrosesan yang stabil dengan penyebaran properti minimum dari bagian ke bagian dan dari muatan ke muatan (Gbr. 5).

Beras. 4. Distribusi kekerasan mikro pada kedalaman lapisan baja nitrided 40Kh

1, 3, 5 - proses satu tahap;

2.4 - proses dua tahap berdasarkan kontenN 2 dalam campuran kerja

1,2 – T=530 0 C, T=16 jam; 3-T=560 0 C, T=16 jam;

4 – T=555 0 C, T\u003d 15 jam, 5 - T \u003d 460 0 C, t = 16 jam

Beras. 5. Penyebaran kekerasan mikro di atas kedalaman lapisan nitridasi

untuk baja 40Kh (a) dan 38KhNZMFA (b) untuk proses serial.

Ion nitriding secara luas dikenal sebagai salah satu metode yang efektif meningkatkan ketahanan aus alat pemotong yang terbuat dari baja kecepatan tinggi grade R6M5, R18, R6M5K5, R12F4K5, dll. Nitriding meningkatkan ketahanan aus pahat dan ketahanan panasnya. Permukaan alat yang mengandung nitridasi, yang memiliki koefisien gesekan yang berkurang dan sifat anti-gesekan yang lebih baik, memudahkan pelepasan chip, dan juga mencegah chip menempel pada tepi pemotongan dan pembentukan lubang aus, yang memungkinkan untuk meningkatkan kecepatan pengumpanan dan pemotongan. Struktur optimal baja berkecepatan tinggi nitrided adalah martensit nitrogen tinggi, yang tidak mengandung nitrida berlebih. Struktur ini dipastikan dengan saturasi permukaan alat dengan nitrogen pada suhu 480-520 0 C selama nitridasi jangka pendek (hingga 1 jam). Dalam hal ini, lapisan yang mengeras dengan kedalaman 20–40 µm dibentuk dengan kekerasan mikro permukaan 1000–1200 HV0.5 dengan kekerasan inti 800–900 HV (Gbr. 6), dan masa pakai alat setelah nitridasi ion meningkat 2–8 kali lipat, tergantung pada jenisnya dan jenis bahan yang diproses.

Beras. 6. Struktur lapisan baja nitridasi R6M5 (a) dan distribusi kekerasan mikro pada kedalaman lapisan (b).

Keuntungan utama nitridasi ion alat adalah kemungkinan untuk memperoleh hanya lapisan pengerasan difusi, atau lapisan dengan nitrida Fe 4 N monofase (fase ’) di permukaan, berbeda dengan nitridasi gas klasik dalam amonia, di mana lapisan nitrida terdiri dari dua fase - ’+, yang merupakan sumber tekanan internal pada batas fase dan menyebabkan kerapuhan dan pengelupasan lapisan yang mengeras selama operasi. Ion nitriding juga merupakan salah satu metode utama untuk meningkatkan daya tahan. alat stamping dan peralatan cetakan injeksi dari baja 5KhNM, 4Kh5MFS, 3Kh2V8, 4Kh5V2FS, 4Kh4VMFS, 38Kh2MYUA, Kh12, Kh12M, Kh12F1. Sebagai hasil dari nitridasi ion, karakteristik produk berikut dapat ditingkatkan:

Penempaan mati untuk pencetakan panas dan cetakan untuk pengecoran logam dan paduan - ketahanan aus meningkat, pelekatan logam berkurang. Cetakan Aluminium Die Casting - Lapisan nitrided mencegah logam menempel di area jet cair dan proses pengisian cetakan tidak terlalu bergejolak, yang meningkatkan masa pakai cetakan, dan pengecoran memiliki kualitas yang lebih tinggi.

Secara signifikan meningkatkan nitridasi ion dan kinerja alat untuk suhu dingin (T< 250 0 С) обработки – вытяжка, гибка, штамповка, прессование, резка, чеканка и прошивка. Основные требования, обеспечивающие высокую работоспособность такого инструмента – высокая прочность при сжатии, износостойкость и сопротивление холодной ударной нагрузке – достигаются в результате упрочняющей обработки методом ионного азотирования. Если для инструмента используется высокохромистая сталь (12% хрома), то азотированный слой должен быть только диффузионным, если низколегированные стали – то дополнительно к диффузионному слою должен быть γ-слой – твердый и пластичный. Особенностью ионного азотирования высокохромистых сталей является то, что выбирая температуру процесса можно в широких пределах сохранять твердость сердцевины изделия, задаваемую предварительной термической обработкой (табл. 2). Для получения износостойкого поверхностного слоя при сохранении вязкой сердцевины штампа необходимо проводить вначале закалку с отпуском на вторичную твердость, размерную обработку и затем ионное азотирование. Для исключения или сведения к минимуму деформаций, возникающих при ионном азотировании штампового инструмента, перед окончательной механической обработкой рекомендуется проводить отжиг в среде инертного газа при температуре как минимум на 20 С ниже температуры отпуска. При необходимости применяют полировку азотированных рабочих поверхностей.

Meja 2.

Karakteristik baja paduan setelah nitridasi ion-plasma.

kualitas baja	Kekerasan hatiekesalahan	Suhu proses 0 DENGAN	Karakteristik lapisan			Jenis lapisan koneksi yang direkomendasikan
			Kedalaman, mm	tv-st, HV 1	Ketebalan lapisan majemuk,
Baja untuk kerja panas
Baja untuk pengerjaan dingin

Di perusahaan kami untuk harga yang menguntungkan Anda dapat memesan nitridasi ion-plasma di Nizhny Novgorod. Ini adalah salah satu jenis perlakuan panas kimiawi. Teknologi ini biasanya digunakan untuk mengolah produk dan bagian yang terbuat dari besi tuang, baja dan logam serta paduan lainnya. Penggunaan nitridasi ion-plasma relevan jika diperlukan:

meningkatkan kekuatan logam;

meningkatkan ketahanan aus produk;

meminimalkan kemungkinan logam menempel pada permukaan cetakan selama proses pengecoran;

meningkatkan sifat anti-seize, dll.

Instalasi yang kami gunakan dikembangkan oleh spesialis perusahaan kami, jadi kami tahu persis bagaimana jenis pemrosesan ini dilakukan. Kami adalah profesional sejati di bidang kegiatan ini.

Manfaat kerjasama dengan kami

Perusahaan kami memiliki lebih dari 17 tahun pengalaman dalam produksi sistem pelapisan vakum dan penyediaan layanan terkait. Oleh karena itu, kami dapat menawarkan klien kami kondisi berikut:

Bantuan konsultasi profesional tentang masalah apa pun dan pada setiap tahap kerja sama dengan kami.

Semua pekerjaan dilakukan oleh spesialis kami yang berkualifikasi sesuai dengan semua norma dan aturan internasional.

Pelanggan dan mitra reguler kami - perusahaan besar otomotif, luar angkasa, penerbangan, industri kimia.

Kerjasama jangka panjang dengan lembaga penelitian dan perusahaan Rusia dan asing terkemuka memungkinkan kami untuk terus meningkatkan kualitas layanan yang diberikan.

20.01.2008

Nitriding ion-plasma (IPA)- ini adalah sejenis perlakuan panas-kimia dari bagian-bagian mesin, peralatan, peralatan stamping dan casting, memberikan saturasi difusi lapisan permukaan baja (besi tuang) dengan nitrogen atau nitrogen dan karbon dalam plasma nitrogen-hidrogen pada suhu 450-600 ° C, serta titanium atau paduan titanium pada suhu 800-950 °C dalam nitrogen plasma.

Inti dari nitridasi ion-plasma adalah bahwa dalam media gas yang mengandung nitrogen yang dibuang hingga 200-000 Pa antara katoda, tempat benda kerja berada, dan anoda, yang perannya dimainkan oleh dinding ruang vakum, pelepasan cahaya abnormal tereksitasi, membentuk media aktif (ion, atom, molekul tereksitasi). Ini memastikan pembentukan lapisan nitridasi pada permukaan produk, yang terdiri dari zona nitrida eksternal dengan zona difusi yang terletak di bawahnya.

Dengan memvariasikan komposisi gas jenuh, tekanan, suhu, waktu penahanan, dimungkinkan untuk mendapatkan lapisan struktur tertentu dengan komposisi fase yang diperlukan, memberikan sifat baja, besi tuang, titanium atau paduannya yang diatur secara ketat. Optimalisasi sifat-sifat permukaan yang mengeras disediakan oleh kombinasi yang diperlukan dari lapisan nitrida dan difusi yang tumbuh menjadi bahan dasar. Tergantung pada komposisi kimia lapisan nitrida adalah fasa-y (Fe4N) atau fasa-e (Fe2-3N). Lapisan e-nitrida tahan korosi dan lapisan y tahan aus tetapi relatif ulet.

Pada saat yang sama, dengan bantuan nitridasi ion-plasma, dimungkinkan untuk memperoleh:

lapisan difusi dengan zona nitrida yang dikembangkan, memberikan ketahanan korosi yang tinggi dan permukaan gosok yang masuk - untuk bagian yang aus

lapisan difusi tanpa zona nitrida - untuk memotong, mengecap alat atau bagian yang beroperasi pada tekanan tinggi dengan beban bolak-balik.

Nitriding ion-plasma dapat meningkatkan karakteristik produk berikut:

ketahanan aus

daya tahan lelah

sifat tekanan ekstrim

tahan panas

tahan korosi

Keuntungan utama dari metode ini adalah kualitas pemrosesan yang stabil dengan dispersi properti minimum dari detail ke detail, kandang ke kandang. Dibandingkan dengan metode pengerasan kimia-termal yang banyak digunakan pada bagian baja, seperti karburasi, karbonitridasi, sianidasi, nitridasi gas, metode nitridasi ion-plasma memiliki keuntungan utama sebagai berikut:

kekerasan permukaan yang lebih tinggi dari bagian nitridasi

tidak ada deformasi bagian setelah diproses

peningkatan batas daya tahan dengan peningkatan ketahanan aus komponen mesin

suhu proses yang lebih rendah, sehingga tidak ada perubahan struktural pada benda kerja

Kemungkinan memproses buta dan melalui lubang

pelestarian kekerasan lapisan nitridasi setelah pemanasan hingga 600 - 650 ° C

kemungkinan mendapatkan lapisan komposisi tertentu

kemampuan untuk memproses produk dengan ukuran tak terbatas dalam bentuk apa pun

tidak ada pencemaran lingkungan

meningkatkan budaya produksi

mengurangi biaya pemrosesan beberapa kali

Keuntungan nitridasi ion-plasma dimanifestasikan dalam pengurangan yang signifikan dalam biaya produksi utama. Misalnya, dibandingkan dengan nitridasi gas, IPA menyediakan:

pengurangan waktu pemrosesan dari 2 menjadi 5 kali, baik dengan mengurangi waktu pemanasan - pendinginan muatan, dan dengan mengurangi waktu pemaparan isotermal

pengurangan konsumsi gas kerja (20 - 100 kali)

pengurangan konsumsi listrik (1,5 - 3 kali)

mengurangi deformasi cukup untuk menghilangkan penggilingan akhir

perbaikan kondisi sanitasi dan higienis produksi

kepatuhan penuh teknologi dengan semua persyaratan modern untuk perlindungan lingkungan

Dibandingkan dengan pengerasan, pemrosesan dengan nitridasi ion-plasma memungkinkan:

mengecualikan deformasi

meningkatkan masa pakai permukaan nitrided (2-5 kali)

Penggunaan nitridasi ion-plasma alih-alih karburisasi, nitrokarburasi, nitridasi gas atau cair, pengerasan massal atau frekuensi tinggi memungkinkan:

menghemat modal peralatan dan ruang produksi

mengurangi biaya mesin, biaya transportasi

mengurangi konsumsi listrik, media gas aktif.

Konsumen utama peralatan untuk nitridasi ion-plasma adalah otomotif, traktor, pesawat terbang, pembuatan kapal, perbaikan kapal, pabrik peralatan mesin / mesin, pabrik untuk produksi mesin pertanian, peralatan pompa dan kompresor, roda gigi, bantalan, profil aluminium, pembangkit listrik ...

Metode nitridasi ion-plasma adalah salah satu bidang yang paling berkembang secara dinamis dalam pengolahan kimia-termal di industri negara maju. Metode IPA telah menemukan aplikasi yang luas di industri otomotif. Ini berhasil digunakan oleh perusahaan pembuat mobil / mesin terkemuka dunia: Daimler Chrysler (Mercedes), Audi, Volkswagen, Voith, Volvo.
Misalnya, produk berikut diproses dengan metode ini:

nosel untuk mobil penumpang, pelat pembawa penggerak otomatis, cetakan, pukulan, cetakan, cetakan (Daimler Chrysler)

pegas untuk sistem injeksi (Opel)

poros engkol (Audi)

poros bubungan (Volkswagen)

poros engkol kompresor (Atlas, AS dan Wabco, Jerman)

persneling untuk BMW (Handl, Jerman)

roda gigi bus (Voith)

pengerasan alat pres dalam produksi produk aluminium (Nughovens, Scandex, John Davis, dll.)

Memiliki pengalaman yang positif penggunaan industri metode ini oleh negara-negara CIS: Belarus - MZKT, MAZ, BelAZ; Rusia - AvtoVAZ, KamAZ, MMPP Salyut, Asosiasi Pembuatan Mesin Ufa (UMPO).
Metode IPA memproses:

roda gigi (MZKT)

roda gigi dan bagian lain (MAZ)

roda gigi berdiameter besar (lebih dari 800 mm) (BelAZ)

katup masuk dan keluar (AvtoVAZ)

poros engkol (KamAZ)

Seperti yang ditunjukkan oleh pengalaman dunia dalam penerapan teknologi nitridasi ion-plasma, efek ekonomi dari implementasinya dipastikan terutama dengan mengurangi konsumsi listrik, gas kerja, mengurangi intensitas tenaga kerja produk manufaktur karena pengurangan volume pekerjaan penggilingan yang signifikan, dan peningkatan kualitas produk.

Berkenaan dengan alat potong dan stempel, efek ekonomi dicapai dengan mengurangi konsumsinya karena peningkatan ketahanan ausnya sebanyak 4 kali atau lebih dengan peningkatan kondisi pemotongan secara bersamaan.

Untuk beberapa produk, nitridasi ion-plasma adalah satu-satunya cara untuk mendapatkan produk jadi dengan persentase penolakan minimum.

Selain itu, proses IPA memastikan keamanan lingkungan yang lengkap.

Nitriding ion-plasma dapat digunakan dalam produksi sebagai pengganti nitridasi cair atau gas, karburasi, nitrokarburasi, pengerasan frekuensi tinggi.

Pintasan http://bibt.ru

nitridasi ionik.

Kadang-kadang proses ini disebut ionitrasi atau nitridasi dalam plasma pelepasan pijar. Inti dari metode ini terletak pada kenyataan bahwa atmosfer yang mengandung nitrogen yang dijernihkan dibuat dalam wadah tertutup. Untuk tujuan ini, nitrogen murni, amonia atau campuran nitrogen dan hidrogen dapat digunakan. Di dalam wadah ditempatkan bagian nitrided yang dihubungkan ke kutub negatif dari sumber tegangan konstan. Mereka memainkan peran katoda. Dinding wadah berfungsi sebagai anoda. Tegangan tinggi (500-1000 V) dinyalakan antara katoda dan anoda. Dalam kondisi ini, ionisasi gas terjadi. Ion nitrogen bermuatan positif yang dihasilkan bergegas ke kutub negatif - katoda. Resistansi listrik media gas di dekat katoda meningkat tajam, akibatnya hampir semua tegangan yang disuplai antara anoda dan katoda jatuh pada resistansi di dekat katoda, pada jarak beberapa milimeter darinya. Ini menciptakan kekuatan medan listrik yang sangat tinggi di dekat katoda.

Ion nitrogen, memasuki zona tegangan tinggi ini, dipercepat hingga kecepatan tinggi dan, bertabrakan dengan bagian (katoda), dimasukkan ke permukaannya. Dalam hal ini, energi kinetik tinggi yang dimiliki ion nitrogen diubah menjadi energi panas. Akibatnya, bagian tersebut dalam waktu singkat, kira-kira 15–30 menit, dipanaskan hingga suhu 470–580°C, di mana nitrogen berdifusi ke kedalaman logam, yaitu proses nitridasi berlangsung. Selain itu, ketika ion bertabrakan dengan permukaan bagian tersebut, ion besi terlempar keluar dari permukaannya. Karena itu, permukaan dibersihkan dari film oksida yang mencegah nitridasi. Ini sangat penting untuk nitridasi baja tahan korosi, di mana film pasif seperti itu sangat sulit dihilangkan dengan metode konvensional.

Ion nitridasi memiliki keunggulan sebagai berikut dibandingkan nitridasi tungku:

1) pengurangan total durasi proses sebanyak 1,5-2 kali;

2) kemungkinan mengendalikan proses untuk mendapatkan lapisan nitridasi dengan sifat yang diinginkan;

3) lebih sedikit deformasi bagian karena pemanasan yang seragam; 4) kemungkinan nitridasi baja dan paduan tahan korosi tanpa perawatan depassivating tambahan.

Ion-plasma nitriding (IPA) adalah metode pengerasan modern dari perlakuan kimia-termal produk yang terbuat dari besi tuang, karbon, paduan dan baja perkakas, paduan titanium, sermet, bahan bubuk. Efisiensi tinggi dari teknologi ini dicapai dengan menggunakan media gas yang berbeda yang memengaruhi pembentukan lapisan difusi dengan komposisi berbeda, bergantung pada persyaratan khusus untuk kedalaman dan kekerasan permukaannya.

Nitriding dengan metode ion-plasma relevan untuk memproses bagian yang dimuat yang beroperasi di lingkungan yang agresif terkena gesekan dan korosi kimia, oleh karena itu banyak digunakan dalam industri teknik, termasuk pembuatan alat mesin, industri otomotif dan penerbangan, serta di sektor minyak dan gas, bahan bakar dan energi dan pertambangan, alat dan produksi presisi tinggi.

Dalam proses perawatan permukaan dengan nitridasi ion, karakteristik permukaan logam dan keandalan operasional bagian-bagian penting dari mesin, mesin, peralatan mesin, hidrolika, mekanika presisi dan produk lainnya ditingkatkan: kelelahan dan kekuatan kontak, kekerasan permukaan dan ketahanan terhadap retak meningkat, ketahanan aus dan sobek, ketahanan panas dan korosi meningkat.

Keuntungan nitridasi ion-plasma

Teknologi IPA memiliki sejumlah keunggulan yang tak terbantahkan, yang utamanya adalah kualitas pemrosesan yang stabil dengan penyebaran properti yang minimal. Proses terkontrol saturasi difusi gas dan pemanasan memberikan lapisan seragam berkualitas tinggi, komposisi dan struktur fasa tertentu.

• Kekerasan permukaan yang tinggi dari bagian nitridasi.
• Tidak ada deformasi bagian setelah pemrosesan dan penyelesaian permukaan yang tinggi.
• Mengurangi waktu pemrosesan baja sebanyak 3-5 kali, paduan titanium sebanyak 5-10 kali.
• Meningkatkan eksploitasi permukaan nitridasi sebanyak 2-5 kali.
• Kemungkinan memproses buta dan melalui lubang.

Rezim suhu rendah mengecualikan transformasi struktural baja, mengurangi kemungkinan kegagalan dan kerusakan kelelahan, dan memungkinkan pendinginan pada tingkat apa pun tanpa risiko martensit. Perlakuan pada suhu di bawah 500 °C sangat efektif dalam produk pengerasan yang terbuat dari paduan perkakas, baja berkecepatan tinggi dan maraging: sifat layanannya meningkat tanpa mengubah kekerasan inti (55-60 HRC).

Metode nitridasi ion-plasma yang ramah lingkungan mencegah distorsi dan deformasi bagian sambil mempertahankan kekasaran permukaan awal dalam Ra = 0,63 ... 1,2 mikron - itulah sebabnya teknologi IPA efektif sebagai perawatan akhir.

Proses teknologi

Instalasi untuk IPA beroperasi di atmosfer yang dijernihkan pada tekanan 0,5-10 mbar. Campuran gas terionisasi dimasukkan ke dalam bejana, yang beroperasi berdasarkan prinsip sistem katoda-anoda. Pelepasan berdenyut cahaya terbentuk antara benda kerja yang sedang diproses dan dinding ruang vakum. Media aktif yang dibuat di bawah pengaruhnya, terdiri dari ion bermuatan, atom, dan molekul, membentuk lapisan nitridasi pada permukaan produk.

Komposisi media jenuh, suhu dan durasi proses mempengaruhi kedalaman penetrasi nitrida, menyebabkan peningkatan kekerasan lapisan permukaan produk yang signifikan.

Bagian nitridasi ionik

Ion nitridasi banyak digunakan untuk mengeraskan bagian-bagian mesin, alat kerja dan peralatan teknologi dengan ukuran dan bentuk yang tidak terbatas: pelek roda gigi, poros engkol dan poros bubungan, roda gigi bevel dan silinder, ekstruder, kopling dengan konfigurasi geometris yang kompleks, sekrup, alat pemotong dan pengeboran, mandrel, cetakan dan pukulan untuk pencetakan, cetakan.

Untuk sejumlah produk (gigi berdiameter besar untuk kendaraan berat, ekskavator, dll.), IPA adalah satu-satunya cara untuk memperoleh produk jadi dengan persentase minimum pernikahan.

Properti produk setelah pengerasan oleh IPA

Pengerasan roda gigi dengan nitridasi ion meningkatkan batas ketahanan gigi selama uji kelelahan tekuk hingga 930 MPa, secara signifikan mengurangi karakteristik kebisingan peralatan mesin dan meningkatkan daya saingnya di pasar.

Teknologi nitridasi ion-plasma banyak digunakan untuk mengeraskan lapisan permukaan cetakan yang digunakan dalam cetakan injeksi: lapisan nitridasi mencegah logam menempel di zona pasokan jet cair, dan proses pengisian cetakan menjadi kurang bergejolak, yang meningkatkan masa pakai cetakan dan memastikan kualitas pengecoran yang tinggi.

Ion-plasma nitridasi meningkatkan ketahanan aus dari alat stamping dan cutting yang terbuat dari grade baja R6M5, R18, R6M5K5, R12F4K5 dan lainnya dengan faktor 4 atau lebih, dengan peningkatan kondisi pemotongan secara simultan. Permukaan alat yang dinitridasi, karena koefisien gesekan yang berkurang, memudahkan pelepasan chip, dan juga mencegahnya menempel pada tepi potong, yang memungkinkan untuk meningkatkan kecepatan pengumpanan dan pemotongan.

Perusahaan "Ionmet" menyediakan layanan untuk pengerasan permukaan material struktural berbagai jenis suku cadang dan alat dengan nitridasi ion-plasma - mode yang dipilih dengan benar akan memungkinkan tercapainya indikator teknis kekerasan dan kedalaman lapisan nitridasi yang diperlukan, dan akan memastikan sifat produk konsumen yang tinggi.

• Pengerasan lapisan permukaan roda gigi halus dan modul besar, poros engkol dan poros bubungan, pemandu, busing, selongsong, sekrup, silinder, cetakan, gandar, dll.
• Meningkatkan ketahanan terhadap beban siklik dan berdenyut dari poros engkol dan poros bubungan, tappet, katup, roda gigi, dll.
• Peningkatan ketahanan aus dan ketahanan korosi, pengurangan lengket logam saat pengecoran cetakan, cetakan tekan dan palu, pukulan gambar dalam, cetakan.

Proses nitridasi berlangsung di instalasi otomatis modern:

• meja Ø 500 mm, tinggi 480 mm;
• Meja Ø 1000 mm, tinggi 1400 mm.

Untuk mengklarifikasi rangkaian lengkap produk untuk perawatan pengerasan, serta kemungkinan nitridasi komponen berukuran besar dengan geometri kompleks, silakan hubungi spesialis Ionmet. Untuk menentukan spesifikasi nitridasi dan awal kerja sama, kirimkan gambar kepada kami, tentukan tingkat baja dan perkiraan teknologi untuk pembuatan komponen.