Введення
Одним з найважливіших завдань сучасного етапу розвитку машинобудування є підвищення якості, надійності та довговічності деталей і вузлів різних машин і механізмів. Для радикального вирішення цієї проблеми необхідний комплексний підхід, що включає створення нових матеріалів, розробку та освоєння нових технологій.
Зокрема, для деяких типів деталей відповідно до особливостей навантаження при експлуатації необхідно забезпечити високу твердість, зносостійкість поверхневого робочого шару і досить хорошу в'язкість і пластичність серцевини. Це стосується деталей, що працюють в умовах зносу з одночасною дією динамічних навантажень. При динамічній згинального навантаженні максимальні напруги виникають в поверхневому шарі виробу. Це ж відноситься і до дотичних напруг, що виникають при крученні. При впливі на деталь знакозмінної навантаження руйнування від втоми також починається в поверхневому шарі.
У процесі експлуатації багатьох машин і механізмів їх деталі працюють в жорстких умовах в контакті з агресивними середовищами при високих температурах, що викликають як суттєвий знос поверхні, так і інтенсивну корозію. Зношування робочих поверхонь деталей нерідко вимагає їх повної заміни, що підвищує собівартість виробництва, тоді як їх масогабаритні характеристики складають 90-95% від номінальних. Отже, немає необхідності більшості деталей машин надавати однакові властивості по всьому перетину способами об'ємної гарту. У деяких випадках це може виявитися не тільки зайвим, але навіть шкідливим.
Найбільш раціональний розподіл властивостей по перетину багатьох деталей - найбільша твердість поверхневих шарів при досить вузький серцевині і плавний перехід між ними. Такий розподіл властивостей по перетину найбільш доцільно і з точки зору довговічності роботи виробів [1]. Знижується ризик поломок при експлуатації.
Серед методів зміцнення поверхні найбільш поширеними є поверхнева термічна гарт і різні способи хіміко-термічної обробки (цементація, азотування та ін.). Поверхнева термічна гарт в порівнянні з хіміко-термічною обробкою вимагає значно меншого часу і є, тому, більш кращою.
У даній роботі відображаються хід і результати досліджень властивостей поверхневого зміцненого шару заготовок, отриманого методом плазмової гарту. Для проведення даних досліджень необхідно підготувати зразки для зміцнення, виконати зміцнення, проаналізувати результати, встановити як впливають на властивості одержуваного зміцненого шару основні параметри режиму гарту. Також в даній роботі на підставі проведеного дослідження зроблена спроба задати оптимальні параметри режиму для зміцнення деталей машин, що виготовляються з різних марок конструкційних сталей.
1. Огляд методів поверхневого зміцнення висококонцентрованими джерелами нагріву
До найбільш перспективних і прогресивно розвиваються способам поверхневого гарту слід віднести способи, засновані на застосуванні висококонцентрованих джерел нагрівання: плазмовий струмінь, лазерний промінь, електронний пучок [3]. Їх застосування дозволяє отримати більш високі експлуатаційні властивості виробів і якість зміцнення. Впровадження висококонцентрованих джерел нагрівання дозволяє різко скоротити енерговитрати, зменшити жолоблення деталей, виключити необхідність використання різних середовищ і при цьому повністю автоматизувати процес [5]. Відповідно до застосовуваним джерелом нагріву розрізняють наступні способи поверхневої термічного загартування:
електронно-променева гарт,
лазерна гарт,
плазмова гарт.
. 1 Електронно-променева обробка
Електронний промінь являє собою потужне ефективний засіб термічного впливу на матеріал [8, 9, 10, 11]. Перші спроби застосування електронного променя для виконання технологічних операцій були зроблені більше 100 років тому. У 1905 році Пірані успішно використовував електронний промінь для електронно-променевого плавлення металів, у тому числі і тугоплавких, наприклад танталу. У 1934 році фон Арденне і Рюле застосували електронні пучки, сфокусовані магнітними лінзами, з метою отримання в матеріалах отворів малого діаметру. До 1965 року в практику промислового застосування увійшли такі технологічні процеси як електронно-променева плавка, зварювання, напилення, обробка поверхонь. Електронно-променева технологія сформувалася в якості самостійної науково-технічної області протягом останніх 40 ... 50 років [9]. Це стало можливим, головним чином, завдяки успіхам, досягнутим в області розробки і застосування вакуумної техніки та електронної оптики. В даний час поняття «електронно-променеві технології» охоплює ряд способів отримання та обробки матеріалів, наприклад ...
