< Попер   ЗМІСТ   Наст >

Термічні методи обробки матеріалів

У процесі термічної обробки відбувається зміна структури металу, у результаті досягаються необхідні фізико-хімічні властивості матеріалу. Процеси термічної обробки підрозділяються на:

  • – процеси, що викликають структурні зміни металу (як поверхневі, так і об'ємні),
  • – процеси, що викликають зміни хімічного складу металу в поверхневих шарах.

До зміни структури металу відносяться такі процеси:

  • – відпал – нагрів металу до температури понад 700°С, витримка за цієї температури та повільне охолодження (приводить до зниження твердості, підвищення пластичності та в'язкості металу),
  • – загартування – нагрівання, витримка за досягнутої температури, швидке охолодження (приводить до підвищення твердості матеріалу),
  • – відпуск – нагрівання до температури нижче 700°С, витримка, повільне охолодження (приводить до зняття внутрішніх напружень),
  • – старіння – нагрівання до температури 150 – 180°С, охолодження протягом 5 – 20 годин (приводить до стабілізації розмірів, підвищення твердості матеріалу).

Зміну хімічного складу металу в поверхневих шарах проводять для підвищення границі витривалості конструкційних сталей, зносостійкості тертьових поверхонь, збільшення корозійної стійкості та жаростійкості металів. Процес хіміко-термічної обробки здійснюється за взаємодії зовнішніх газових чи рідких середовищ з поверхнею металу в процесі абсорбції чи дифузії активного елементу в атомарному стані всередину металу. До таких процесів відносяться:

  • – азотування – насичення поверхневих шарів металу азотом за 500-650°С. Ціль азотування – підвищення твердості, стійкості до спрацювання та корозійної стійкості (використовується для обробки поверхонь деталей, що працюють за 500-600°С – гільзи циліндрів, колінчасті вали, деталі паливної апаратури двигунів і т.д.). Проводиться в середовищі NH3 чи в розплаві солей на основі карбаміду (рідинне азотування),
  • – цементація – насичення поверхневих шарів металу вуглецем за 900-950°С. Ціль цементації – підвищення твердості та стійкості до спрацювання. Середовищем насичення вуглецем (карбюрізатором) звичайно служать ВаСОз чи СаСОз (твердий карбюрізатор), газова суміш, що складається з метану СН4, оксиду вуглецю СО і ненасичених вуглеводнів (газовий карбюрізатор), розплав вуглекислих солей чи SiC (рідинний карбюрізатор),
  • – ціанування – насичення поверхневих шарів металу одночасно вуглецем та азотом. У результаті підвищується зносостійкість, поверхнева твердість та міцність металу на Втомлення. Середовищем служить розплав NaCN чи Ca(CN)2. За газового ціанування середовищем служить суміш газів – NH3 (20-30%) та Газ, отриманий піролізом гасу чи мазуту (70-80%).

Методи обробки матеріалів шляхом нанесення метало покрить

Нанесення металопокрить забезпечує підвищення корозійної стійкості, вирівнювання поверхні, поліпшує зовнішній вигляд виробів. Нанесення металопокрить складається з 3-х етапів:

  • 1 – механічна підготовка поверхні,
  • 2 – хімічна і/чи електрохімічна підготовка поверхні,
  • 3 – хімічне і/чи електрохімічне нанесення покрить.

Механічна підготовка поверхні може здійснюватися:

  • – очищенням сипучими абразивними матеріалами (чавунний чи сталевий дріб, наждаковий пісок) галтівкою (повільне перекочування деталей разом з абразивним матеріалом в обертових барабанах) чи віброгалтівкою (механічний вплив підсилюється вібрацією),
  • – шліфуванням та поліруванням.

В процесі механічної підготовки поверхні з неї видаляються поверхневі дефекти (задирки, окалина, раковини, жужільні залишки та неметалічні включення). В атмосферу потрапляє металевий та абразивний пил. Етап хімічної та електрохімічної підготовки складається з операцій знежирення та травлення поверхні, тобто видалення органічних і неорганічних забруднень поверхні.

Знежирення здійснюється шляхом занурення деталі у ванну з органічним розчинником (бензин, гас, уайт – спірит, ССl4, трихлоретилен, перхлоретилен) або водяними слаболужними мийними розчинами. Як мийні агенти використовують кальциновану соду (Na2СО3), їдкий натр (NaOH), тринатрійфосфат (Na3PO4), додають поверхнево-активні речовини (ПАР). Лужні розчинники використовують в процесі електрохімічного знежирення для утворення емульсії масляних забруднень. Жирова плівка видаляється пухирцями Н2 і О2, які утворюються на електродах

Хімічне та електрохімічне травлення поверхонь необхідне для видалення плівки оксидів (яка може бути невидима неозброєним оком), яка перешкоджає міцному зчепленню металевого покриття з поверхнею. Для травлення поверхні деталі поміщають у розчини кислот (H2SO4, НСl, HNO3, HF), концентрованих лугів, розплави солей. Для прискорення процесу застосовують електрохімічне травлення в тих же середовищах.

Залежно від виду покриття розрізняють такі гальванічні операції:

  • – цинкування – гальванічне осадження на поверхні виробу атомів цинку шляхом електролізу з метою захисту сплавів заліза від атмосферної корозії. Електролітом служать солі цинку (ZnSO4, Zn(BF4)2, ціанисті сполуки Zn+NaCN, Na2Zn(CN)4),
  • – кадміювання – захист сталі від корозії в морській воді та атмосфері. Електроліти – CdSO4 і Cd(BF4)2),
  • – лудіння,
  • – свинцювання,
  • – міднення,
  • – нікелювання,
  • – хромування,
  • – сріблення,
  • – золочення,
  • – оксидування,
  • – фосфатування.

Усі ці процеси здійснюються зануренням деталей у ванни, заповнені електролітом (розчини кислот, лугів, солей та їхніх сумішей), і пропусканням через них електричного струму, що приводить до формування поверхневих захисних плівок відповідних складів.

Методи обробки матеріалів шляхом фарбування реалізуються з допомогою таких операцій:

  • – знежирення поверхонь (механічним, хімічним та термічним методами);
  • – підготовка лакофарбових матеріалів;
  • – нанесення покрить;
  • – сушіння оброблених поверхонь.

Нанесення покрить може проводитися способами: пневматичним, розпиленням під тиском (безповітряний); електростатичним, зануренням, струминним поливом, електроосадженням, у фарбувальних машинах, порошковим.

Розчинники, які використовуються для нанесення лакофарбових покрить, за хімічно природою можна розділити на:

  • 1 – вуглеводневі, у тому числі аліциклічні (циклогексан), ароматичні (бензол, толуол, ксилол),
  • 2 – терпени (скипидар);
  • 3 – кетони (ацетон, діацетоновий спирт);
  • 4 – прості та складні ефіри (бутилацетат, етилацетат, етилцелозольв);
  • 5 – спирти (етиловий, бутиловий, пропиловий);
  • 6 – галогенвмісні розчинники (хлорбензол).
 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >