Archív kategorie ‘VÝROBNÍ PROCESY’

Nitrocementování

Nitrocementování  je postup chemicko-tepelného zpracování, při němž se povrch nástrojů obohacuje současně uhlíkem a dusíkem. Nitrocementované nástroje je však třeba ještě kalit a popouštět.

Nitrocementace v solné lázni probíhá při teplotě 820 až 860 °C po dobu 10 až 15 min. Při této teplotě se však kyanidy snadno rozklá­dají, a proto se musí lázeň za provozu pravidelně kontrolovat a do­plňovat. Nitrocementované nástroje jednoduchých tvarů se kalí z nitrocementační teploty přímo do oleje asi 60 °C teplého. Nástroje složitých tvarů možno po opláchnutí v solné lázni GS 540 s přísadou asi 5% soli kalit též termálně do solné lázně AS 140 o teplotě asi 180 °C. Po ochlazení na klidném vzduchu se nitrocementované nástroje omyjí v horké vodě a ještě se při teplotě asi 150 °C popustí.

Povrch takto zpracovaných nástrojů s nitrocementační vrstvou tloušťky asi 0,1 mm je velmi tvrdý a odolný proti otěru i opotřebení. Ži­votnost nitrocementovaných nástrojů na dřevo a plastické hmoty vyráběných z rázuvzdorných ocelí složení 0,45 % C; 1 % Si; 1 % O; 2 % W (19 732 a 19 733) se prodloužila až o 200%.

Bórování

Provádí se např. v obalové hmotě složené ze 60% Na₂B₄O₇ a 40 % B₄C. Lze však použít i plynu. Přitom se používá jako nosného plynu vodíku, k němuž se přidává BCl₃. Výhodné je též elektrolytické bórování. Lázeň má složení 70% Na₂B₄0₇ a 30% NaCl. Teplota lázně bývá 940 až 950 ^CC a doba bórování bývá obvykle asi 3 h.

elektrolytické bórování

 Popis obrázku

1. nástroj
2. grafitová elektroda
3. elektrolyt
4. měřící přístroj
5. transformátor s usměrňovačem
6. regulační transformátor
7. termočlánek
8. kelímek
9. kompenzační vedení

Kovově čisté a dobře odmaštěné nástroje se ponořují do lázně jako katoda. Optimální proudová hustota bývá asi 0,1 až 0,2 A cm^-2 , při napětí stejnosměrného proudu 6 až 12 V. Za těch­to podmínek se dosahuje tloušťky bóro váné vrstvy asi 0,1 až 0,2 mm.

Atomární bór vniká ve stavu zrodu do povrchových vrstev a vlivem difúze vy­tváří na povrchu uhlíko­vých ocelí boridy FeB a Fe₂B. U slitinových ocelí pak vytváří složité boridy jak se železem, tak i s le­gujícími prvky. Při tom nastává zajímavý jev difúze atomu uhlíku do jádra nástrojů a některých legujících prvků opět z jádra do povrchových vrstev. Bórované nástroje se pak ještě kalí a popouštějí obvyklým způsobem podle druhu použité oceli.

Úprava povrchu nástrojů bórováním je velmi výhodná, protože zvětšuje tvrdost povrchových vrstev i jejich odolnost proti otěru a opo­třebení, a to jak za normální, tak i za zvýšené teploty. Bórování může být využito jak u nástrojů pracujících za studena, tak i u nástrojů pracujících za tepla.

Tvrdost povrchových vrstev bórovaných nástrojů je poměrně velká, protože mikrotvrdost boridů bývá HV = 1 800 až 2 200 a tvrdost složitých boridů s karbidotvornými prvky bývá ještě větší. Bórováním se životnost nástrojů prodlužuje o 100% i více.

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.