CC BY
37
Технические науки
УДК 621.785.532
Агафонов
Сергей Викторович Sergey Agafonov
Сизов Игорь Геннадьевич Igor Sizov
Лыгденов Бурьял Дондокович Buryal Lygdenov
ПРОЦЕСС АЗОТИРОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ В ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ
NITRIDING PROCESS OF FARMING MACHINERY PARTS IN THE ELECTROSTATIC FIELD
Приведена конструкция модернизированной установки для азотирования в электростатическом поле ИЭП-2. Показаны детали, на которых проводились производственные испытания. Установлено, что внедрение процесса азотирования позволяет экономить электроэнергию и аммиак, повысить срок эксплуатации восстановленных деталей, снизить стоимость ремонтных работ, повысить производительность труда
Ключевые слова: азотирование, электростатическое поле, модернизированная установка, обработка, детали
The article describes the design of the modernized nitriding in an electrostatic field EPI-2. The testing details of production are shown. It was stated that the introduction of nitriding helps to save electricity and ammonia, rise the period of the restored details maintenance and labour production, bring down the cost of repair
Key words: nitriding, the electrostatic field, upgraded installation, processing, details
Технологический процесс азотирования в электростатическом поле (так же как и по классической технологии) восстанавливаемых изделий, распределителей аксиально-поршневых насосов (гидромоторов) включает следующие этапы:
— механическая обработка (шлифование) сферической поверхности (выдерживая размер сферы по чертежу с целью выведения следов износа);
— предварительная притирка сферы;
— азотирование в электростатическом поле;
— окончательная доводка (притирка) поверхности сферы распределителя с блоком цилиндров.
Для проведения исследований выбрана установка ИЭП-1, которой после модернизации присвоен индекс ИЭП-2 (рис. 1).
Модернизация базовой установки включала модернизацию следующих узлов:
— систему газообеспечения (подводящая арматура-газопровод, осушитель, отчистка аммиака от масла, щит управления);
— систему контроля и регулирования температуры (ИРТ5920М — измеритель-
регулятор технологический);
— электрическую схему (пульт управления, высоковольтный выпрямитель).
Процесс протекает при атмосферном давлении и приложенном постоянном напряжении на электроды, одним из которых является обрабатываемая деталь.
Технические характеристики установки ИЭП-2:
Мощность, кВт 15
Напряжение сети, В 380
Максимальная рабочая температура, °С 1000
Общий вес, кг 1900
Размеры рабочего пространства, мм:
диаметр
высота
Габаритные размеры, мм:
200 600
ширина высота
длина
2100 х 2100
2500
Установка для азотирования в электростатическом поле (рис. 1) состоит из герметичной рабочей камеры, нагревательной печи, системы газообеспечения аммиаком, системы контроля и регулирования температуры, давления и степени диссоциации аммиака в рабочем пространстве печи.
Электропитание электродов осуществляется от высоковольтного выпрямителя, выполненного в виде двух раздельных блоков — пульта управления и высоковольтной части.
Величина напряжения на электродах обусловливается размерами муфеля и обрабатываемых изделий. Установка снабжена нагревателями для радиационного нагрева муфеля. Температура в печи поддержива-
ется автоматически с точностью ±3°С при помощи ИРТ 5920М (измеритель-регулятор технологический).
Для обеспечения электробезопасности при работе на установке предусмотрена блокировка. Вся система включается только после того, как срабатывает защита муфеля. Установка питается от трехфазной сети переменного тока частотой 50 Гц.
Технологической процесс азотирования в электростатическом поле состоит из ряда последовательных операций. Перед загрузкой в муфель поверхность изделий обезжиривается электрохимическим методом или промывкой в бензине, или в каких-либо других растворителях для удаления масла, эмульсии и прочих загрязнений.
После обезжиривания просушенные детали с помощью специальной оснастки соединяются с центральным электродом и загружаются в разогретый до температуры процесса муфель. С целью предохранения поверхностей деталей от окисления в период их прогрева в муфель подается незначительное количество аммиака. После прогрева деталей до температуры процесса в печь вводится расчетное количество аммиака, а на электроды подается постоянное напряжение. Момент ввода в муфель аммиака и подачи на электроды расчетного напряжения следует считать началом процесса азотирования.
При подаче на коаксиально расположенные электроды постоянного напряжения между ними возникает электрическое поле. Подача на центральный электрод и непосредственно соединенную с ним деталь
Рис. 2. Распределители насосов нерегулируемого и регулируемого типов 310 и 313
Оптимизация технологических параметров процесса проводилась по пяти основным факторам, наиболее полно характеризующим процесс формирования диффузионного слоя:
— расход аммиака, л/мин;
— температура процесса, °С;
— длительность процесса, ч;
— напряжение на электродах, В;
— знак потенциала на обрабатываемых деталях.
Таким образом, выявленные опти-
потенциала определенного знака приводит к возникновению электрического барьера для нежелательных по зарядовому состоянию ионов и ионных комплексов, образовавшихся в результате термической ионизации газовой среды.
Эксперименты показали, что для осуществления процесса азотирования в электростатическом поле обрабатываемая деталь должна быть отрицательно заряженной катодом.
В качестве объектов испытания выбраны изделия, изготовленные из конструкционной стали 38Х2МЮА. Они применяются в качающих узлах различных марок и модификаций гидравлических насосов и гидромоторов.
На рис. 2, 3 показаны образцы деталей, на которых были проведены исследования.
Рис. 3. Поршни, применяемые в качающих узлах гидромашин различных типов
мальные режимы технологического процесса позволили предложить для внедрения установку и процесс азотирования в электростатическом поле на предприятиях, специализирующихся на ремонте гидроаппаратуры. Внедрение данного процесса позволяет экономить электроэнергию и аммиак, повысить срок эксплуатации восстановленных деталей, снизить стоимость ремонтных работ, повысить производительность труда.
Литература
1. Теория и технология азотирования / Ю.М. Лахтин [и др.]. М.: Металлургия, 1991. 319 с.
2. Ли Р.И. Технологии восстановления деталей сельскохозяйственной техники и оборудования перерабатывающих предприятий. Липецк: МичГАУ, 2008. 322 с.
3. Агафонов С. В. Разработка ресурсосберегающего процесса азотирования в электростатическом поле при восстановлении изношенных деталей сельскохозяйственной техники: дис. ... канд. техн. наук. Иркутск, 2009. 188 с.
Коротко об авторах_
Агафонов С.В., канд. техн. наук, доцент, зав. учебными мастерскими, Иркутская государственная сельскохозяйственная академия [email protected]
Научные интересы: восстановление и упрочнение деталей сельскохозяйственной техники азотированием
Сизов И.Г., д-р техн. наук, профессор, проректор по научной работе, Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления [email protected]
Научные интересы: упрочнение деталей машин и инструмента методами химико-термической обработки (борирование, бороалитирование)
Лыгденов Б.Д., д-р техн. наук, профессор, зав. каф. «Металловедение и технологии обработки материалов», Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления [email protected]
Научные интересы: разработка методов поверхностного упрочнения
_Briefly about the authors
S. Agafonov, candidate of technical sciences, head of study shops, Irkutsk State Agricultural Academy
Scientific interests: restoration and hardening of agricultural technique equipment by nitriding
I. Sizov, doctor of technical sciences, professor, prorector on scientific work, East-Siberian State University of Technologies and Management
Scientific interests: hardening of machine and instrument details by methods of chemical and thermal treatment (boroning, boron aluminizing)
B. Lygdenov, doctor of technical sciences, professor, head of metal study and technology of metalworking department, East-Siberian State University of Technologies and Management
Scientific interests: development of surface hardening methods
