Archív kategorie ‘CHEMICKO-TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ NÁSTROJŮ’

Nauhličování

Nauhličování se běžně používalo při cementování forem pro lisování plastických hmot a zejména u měřidel. Používá se též nauhličování nástrojů z ocelí o vyšším obsahu uhlíku. Osvědčilo se také u nástrojů vyrobených z rychlořezných ocelí s vyšším obsahem molybdenu, používaných zejména v lisovací technice.

Nauhličování nástrojů z těchto ocelí se provádí jak v prášku, tak i v plynu při teplotě 900 až 910 °C po dobu 4 až 8 h. Nauhličené nástroje vyrobené z rychlořezných ocelí se po pozvolném ochlazení znovu zahřejí na austenitizačni teplotu 950 až 980 °C a jednoduché ná­stroje se kalí do oleje 60 °C teplého. Nástroje složitých tvarů se kalí termálně do lázně AS 140 o teplotě asi 180 °C. Zakalené nástroje se pro zvětšení pevnosti a houževnatosti ještě podle potřeby jednou nebo dvakrát popustí při teplotě asi 150 až 350 °C

Takto zpracované nástroje obsahují v povrchových vrstvách velké množství složitých karbidů a jejich odolnost proti otěru a opotřebení se značně zvětšuje. Například u řezů vyrobených z molybdenové rychlořezné oceli se dosahuje povrchové vrstvy o tvrdosti HRC = 65 až 68, kdežto jádro má tvrdost pouze HRC = 54 až 58. Je tedy měkčí a podstatně houževnatější. Nástroje s nauhličenou povrchovou vrst­vou se mohou několikrát přebrušovat, aniž by bylo zapotřebí na­uhličenou vrstvu obnovovat. Je zajímavé, že např. přebrušováním se trvanlivost řezných hran většinou ještě zvyšuje.

Trvanlivost břitů se např. u střihadel pro trafoplechy při použití úpravy povrchu nauhličováním zvýšila z běžného výkonu 60 000 kusů až na 120 000 výstřihů a celková životnost nauhličených střihadel se prodloužila o 50 až 100%.

Difúzní chromování

 Při difúzním chromování, např. v prostředí halových sloučenin chrómu za teploty 880 až ] 050 °C, nastává difúze chrómu do povrcho­vých vrstev nástrojů. Chróm, se slučuje s uhlíkem obsaženým v oceli na velmi tvrdé karbidy, a tím podstatně zvětšuje odolnost povrchu ná­strojů proti otěru a opotřebovávání. Zároveň se zlepšuje i odolnost proti korozi.

Při difúzním chromování se používá různých technologických po­stupů. Poměrně dobře se osvědčilo difúzní chromování v obalové hmotě složené ze 47% práškového chrómu nebo ferochrómu, 50% kysličníku hlinitého (A1₂O₃) a 3% chloridu amonného (NH₄Cl). Za vysoké teploty 880 až 1 050 °C pak probíhají tyto chemické reakce:

NH₄Cl  =  NH₃ + HCl

Cr + 2 HCl  =  CrCl₂ + H₂

Fe + CrCl₂  =  FeCl₂ + Cr

H₂ + CrCl₂  =  2 HCl + Cr

Disociací chloridu chrómnatého (CrCl₂) vzniká dostatečné množství atomárního chrómu, který proniká difúzí od povrchu nástrojů. Doba difúzního chromování bývá podle potřeby 4 až 8 h. Za těchto podmínek vzniká difúzně chromovaná vrstva o tloušťce asi 0,01 až 0,015 mm.

U difúzně chromovaných zápustek vyrobených z ocelí 19 650 nebo 19 662 popř. 19 663 se po zakalení a popuštění dosahuje tvrdosti povrchu HV = 500 až 900. U nástrojů vyrobených z ocelí s vysokým obsahem uhlíku, např. oceli 14 100 nebo 19 313 se dosahuje mikrotvrdosti difúzně chromované vrstvy HV = 1 700 až 2 100. Její odol­nost proti otěru a opotřebení je poměrně velká a životnost nástrojů se proto značně prodlužuje. Stejně dobré výsledky byly získány s difúzním chromováním nástrojů pracujících za studena, např. střihadel, tlačidel, protlačovadel a nejrůznějších ohýbacích nástrojů.

Titanování

Titanování povrchu je rovněž jedním ze způsobů chemicko-tepelného zpracováni nástrojů, umožňující zvýšit jejich životnost. Tato úprava, povrchu je vhodná pro nástroje vyrobené z jemnozrnných ocelí s vysokou prokalitelností, s rozmezím austenitizačních teplot 950 až 1 100 °C. Titanováním se získávají povrchové vrstvy bohaté na karbid titanu TiC, který zaručuje podstatné zvýšení povrchové tvrdosti nástrojů a tím i jejich odolnosti proti otěru a opotřebení.

Povrchová úprava nástrojů titanováním probíhá nejčasteji v plynné atmosféře složené z vodíku jako nosného plynu, k němuž se přidává ještě chlorid titanu a něktoré uhlovodíky. Titanování probíhá při teplotě 950 až 1 200 „0 po dobu asi 4h. Za těchto podmínek se po­vrchové vrstvy nástrojů obohacují karbidem titanu do hloubky 0,005 až 0,02 mm a dosahují tvrdosti až HV = 3 800.

Titanování se osvědčilo při úpravě povrchu lisovacích nástrojů z chrómových ledeburitických ocelí, např. 19 436 a 19 437, které se nemusí za provozu přebrušovat. Aby rozměrové změny byly co nej­menší, používá se titanování u předem zakalených a popuštěných nástrojů.

Zvětšením tvrdosti povrchu titanovaných nástrojů se zvětšuje i jejich odolnost proti otěru, opotřebení, vzniku studených svarů a vytváření nárůstků je menší. Životnost titanovaných nástrojů je podstatně vyšší.

Úprava povrchu nástrojů vodní párou

Probíhá v dobře utěsněných šachtových pecích (obr. ), do nichž se přivádí, pod mírným přetlakem vodní pára o teplotě asi 110 °C. Teplota parní lázně se pozvolna zvyšuje na 520 až 580 °C, a na této teplotě se udržuje po dobu 30 až 60 min. Za této teploty nastává chemický rozklad páry a uvolněný atomární kyslík se slučuje na po­vrchu nástrojů se železem a vytváří velmi tenkou, ale stejnosměrnou vrstvu tmavomodrých kysličníků Fe₃O₄ o tloušťce 0,003 až 0,005 mm.

zařízení pro úpravu povrchů nástrojů vodní párou

Popis obrázku

1. vyvíječ páry
2. elektrická šachtová pec
3. předehřívač páry
4. vložená mufle pro nástroje
5. kondenzační chladič
6. ventilátor
7. topné spirály
8. kovový plášť
9. předehřívač nástrojů

Správně kalené a účinně popuštěné nástroje vyrobené z rychlo­řezných ocelí nebo ocelí o vysokém obsahu uhlíku a chrómu se po mechanickém dokončení a naostření nejprve dobře odmastí a očistí tak, aby byly kovově čisté. Do šachtové pece se vkládají buď studené, nebo lépe předehřáté ve vzduchové peci na teplotu asi 350 °C. Po skončené úpravě povrchu vodní párou se nástroje konzervují vhodným konzervačním olejem nebo tukem.

Povrch nástrojů s vrstvou kysličníků je mírně zdrsněný, a proto dobře udržuje řezné oleje i chladicí emulze. Kromě toho omezuje možnost tvoření nárůstků. Broušením znehodnocená povrchová vrstva se vysokou teplotou zbavuje též vnitřního pnutí a svým způsobem se zotavuje. Za těchto podmínek se zvyšuje jak trvanlivost břitů, tak i celková životnost nástrojů. Tento způsob povrchové úpravy nástrojů se dobře osvědčil zejména u vrtáků, závitníků, závitnic, kotoučových pil, výstružníků, výhrubníků, ale také u nástrojů pro tváření za studena. Touto úpravou se nezlepšuje jen výkonnost nástrojů, ale i jejich vzhled. Nejlepší výsledky byly získány vzájemnou kombinací mechanické úpravy povrchu nástrojů nitridací a vodní párou, což se osvědčilo zejména při obrábění velmi tvrdých a těžko obrobitelných materiálů. Výkonnost i životnost nástrojů s povrchovou úpravou vodní párou se podle ně­kterých údajů zvyšuje o 100 až 200 %.

Mezi další způsoby povrchové úpravy nástrojů patří:

Teflonování

Teflonování se stále více využívá ke zvyšování trvanlivosti ostří holicích čepe­lek, skalpelů i jiných řezných nástrojů. Při   teflonování   se  ostří   břitů pokrývá, nejčastěji stříkáním., tenkou vrstvou plastické hmoty, jejíž chemické složení je chráněno patenty. Po vytvrzení za teploty nad 300 °C ho trvanlivost ostří neobyčejně zvýší. Teflonované nástroje jsou vol mi citlivé na mechanické poškození povrchové vrstvy, a proto se nejlópo čistí v proudu teplé vody.

Úprava povrchu nástrojů sirníkem molybdeničitým MoS2

podstatně snižuje tření a tvorbu nárůstků. Zároveň zlepšuje odolnost proti otěru a opotřebeni. Sirník molybdeničitý se přidává ve formě jemné­ho prášku buď do řezných olejů, nebo chladicích emulzí. Nejlépe se však nanáší přímo na odmaštěný povrch nástroje tu­hou tyčinkou nebo jako pasta. Velmi oblíbené jsou tyčinky Molykote.