PROIECT

Ingineria suprafetelor

Coordonator:prof.dr.ing. Udrescu Livius Student:Bolojan Andrei-Luca

Tema proiectului:

Sa se proiecteze tehnologia si echipamentele pentru realizarea tratamentului termic (primar si

secundar) si/sau termochimic al produsului metalic arbore cu pinion din otelul 39MoAlCr15.

Arborii sunt organe de masini ce se rotesc in jurul axei lor geometrice ,si care transmit momente de

rasucire ,respectiv puteri. Acestia sunt solicitati in principal la torsiune si incovoiere.Sunt organe

foarte importante datorita raspandirii lor si a rolului functional pe care il au in diferite masini ,utilaje

si agregate.

Rolul functional este transmiterea momentului de torsiune – pune in evidenta solocitarea

permanenta a acestora, in cazul in care arborii au si rolul de a mentine pozitia axei de rotatie a

elementelor sustinute, solicitarea de torsiune este insotita si de o solicitare de incovoiere

Clasificarea arborilor

Dupa forma: •arbori drepti:

• in constructie masiva

• in constructie tubulara

•arbori cotiti

Dupa modul de rezemare: •static determinat

•static nederminat

Dupa pozitia in fluxul energetic: •motori

•intermediari

•condusi(de iesire)

Dupa modul de comportare la vibartii: •rigizi

•elastici

Forma constructiva a arborelui depinde de sarcinile care actioneaza asupra acestuia si prin urmare de

metoda de legatura dintre arbore si piesele montate pe acesta.La proiectarea solutiei constructive

trebuie sa se ia in considerare: marimea rezistentei la oboseala prin reducerea concentratorilor ,

realizarea unei pozitii corecte a pieselor montate pe arbore si sprijinul axial corect al cestora ,

asigurarea tehnologiei arborelui la un cost minim.

Materiale

Materialul arborilor se alege in fuctie de scopul si condtiile impuse acestora, modul de rezemare,

tehnologia adoptata

Principalele materiale folosite sunt:

•Oteluri carbon: OL44; OL50; OL60

•Oteluri corbon de calitate:OLC25; OLC35; OLC45

•Oteluri aliate cu Cr, Cr-Ni, Cr-Mn

•Otelurile turnate sau fontele de inalta rezistenta

Executarea arborilor din oteluri aliate este justificata numai in cazul in care constructia impune acest

lucru(pinioane executate corp comun cu arborele) ,sau in cazul arborilor puternic solicitati ,la care se

impun conditii de gabarit sau greutate(arborii din transmisia autovehicolelor) In toate aceste cazuri ,

prelucrarea arborelui trebuie realizata atent, intrucat cresterea rezistentei la oboseala a otelului aliat

este insotita de cresterea concentratorilor de tensiune.

Cauzele principale ce duc la distrugerea arborilor sunt: suprasolicitarile ce actioneaza periodic sau

alternativ ,ruperi la oboseala ,socuri sau vibratii.

Tratamentul termic ales este de imbunatatire la 32 – 35 HRC si tratamentul termochimic care se

aplica pe dantura su zona canalului de pana este Nitrurare ionica la 700 – 800 HV

Itinerariu tehnologic:

Debitare

Imbunatatire in stare de semifabricat: calire+revenire inalta

Strunjire

Frezare canal de pana

Rectificare

Tratament termochimc: Nitrurare ionica

Compozitia chimica ,formele de livrare si domeniile de utilizare:

Elemente reziduale admise:max 0.30%Ni, max 0.30Cu, max 0.20%Ti

X-otel elaborat superior ; s-otel cu continut controlat de sulf

Temperaturile critice si tratamentele recomadate ol 39MoAlCr15 sunt:

Banda de calibilitate:

Diagrama de transformare anizoterma a austenitei subracite a otelului 39MoAlCr15:

Caracteristici fizice ale otelului 39MoAlCr15:

Caracteristi mecanice ale otelului 39MoAlCr15 tratat termic:

Regim de nitrurare:

Treapta I Treapta II Adancimea stratului

Nitrurat

[mm]

Duritatea HV

[daN/mm2] T*°C] t[h] α% T*°C] t[h] α%

510 35 20-

40

- - - 0,30 – 0,35 1000-1150

510 55 20-

40

- - - 0,50 – 0,60 1000-1150

510 12 35 540 38-

48

65 0,60 – 0,80 800-900

Tratamentul termic de imbunatatire consta intr-o calire si o revenire inalta.

Calirea reprezinta un tratament termic secundar caracterizat prin incalizrea otelurilor si mentinerea

acestora in domeniul austenitic,urmata de o racire la viteze mai mari decat cea critica asigurandu-se

astfel transformarea martensitica.

Revenirea otelurilor consta in incalzirea otelului calit la temperaturi inferioare lui Ac1, mentinerea in

functie de dimensiunile produsului la aceasta temperatura si racirea pana la temperatura ambianta.

Revenirea se clasifica in functi de temperatura de incalzire in 3 tipuri: inalta , medie si joasa. Drept

consecinta si proprietatile rezultate se modifica in mod corespunzator.

Alegerea Paramentrilor tehnologici (calirea):

1 Viteza de incalzire prezinta importanta in cazul unorl oteluri mediu si inalt aliate unde trebuie

limitata la o valorae inferioara vitezei de incalzire admisibile in caz contrar viteza introduce tensiuni

termice cu efecte negative asupra calirii (fisurari sau deformatii).Valoarea Vadm se determina cu ajut

relatiei:

Vadm=k∗a∗σa

𝛽∗𝐸∗𝑆 unde:

k- constanta aleasea in fuctie de forma produsului

a – coeficient de difuzibilitate termica ce tine cont de anumite caracteristici ale materialului

𝑎 =λ

Cp∗⍴;

Cp – caldura specifica

λ – conductivitatea termica

⍴ - densitatea

σa – rezistenta admisibila a materialului

β – coeficientul de dilatatie liniara

E – modul de rigiditate

S – aria sectiunii

Alegerea mediului de incalzire

In timpul incalzirii , in mediul inconjurator piesele sunt supuse agresiunii mediului.La suprafata lor are

loc fenomenul de oxidare si de decarburare.Oxidarea conduce in final la obtinerea unui strat de oxizi

ce se desprind de pe suprafata.

Feα + O2 => 2FeO

Oxidarea este galopanta la temperaturi mai mari de 500°C.

Decarburarea (scaderea cantinutului de C in straturile superficiale ,cu efecte drastice asupra duritatii)

este sesizabila la temperaturi mai mari de 800°C (in domeniul A).

Din acest motiv suprafata pieselor trebuie protejata , in consecinta tratamentle termice moderne de

calire au loc in cuptoare cu vid, cu atmosfera controlata sau in bai de saruri topite.

Determinarea duratei de incalzire

Durata de incalzire este alcatuita din durata de incalzire propri-zisa si durata de mentinere:ti=tmen+tip.

Durata de incalzire propriu-zisa reprezentand timpul necesar ca suprafata piesei sa atinga

temperatura prescrisa, adica ti.

Durata de mentinere are , la randul ei, 2 componente si anume durata de mentinere propriu-zisa si

durata transformarii structurale ttr.

Durata de mentinere propriu-zisa tmen.p reprezinta timpul necesar ca miezul piesei sa atinga

temperatura de incalzire Ti.

Durata transformariilor structurale reprezinta durata necesara transformarilor structurale de

echilibru la temperatura ambianta( P, P+Fe, P+CeII) la structura austenitica. Conditia necesara pentru

tratamentul de calire este ca la incalzire sa se obtina o austenita omogena.

Calculul duratelor de incalzire se face fie cu metode grafo analitice, fie cu relatii empirice.In primul ca

se porneste de la ecuatia transferului termic, respectiv al conductivitatii termice:

q = λdT

dx

dT

dt= a

dT

dx+

1

x

d2

dx2

Solutiile acestor ecuatii prezinta o infinitate de rezultate motiv pentru care se introduc anumite

conditii limita si se apeleaza criiteriile adimensionale:

𝐵𝑖 =𝛼 ∗ 𝑅

𝜆

𝐹𝑜 =𝑎 ∗ 𝑡

𝑅2

𝜃 =𝑇𝑚 − 𝑇𝑋𝑇𝑚 − 𝑇𝑜

Bi – criteriul Biot

R – raza piesei

α – coeficient de convectie termica

To – temperatura initiala

Fo – criteriul Fourier

θ – criteriul de temperatura

Tm – temperatura de incalzire

Tx – temperatura unui punct de R

Intr-o prima faza se determina criteriul Biot inlocuind datele , apoi criteriul de temperatura

iar din nomograme se obtine criteriul Fourier.Din formula criteriului Fourier se obtine valoarea

duratei de incalzire:

𝑡𝑖 =𝐹𝑜 ∗ 𝑅2

𝑎2

Calculul este anevoios de aceea in practica industrila se apeleaza la relatiile empirice obtinute pe

baza unor date experimentale.Una din cele mai des utilizate relatii, numita metoda geometrica este:

𝑡𝑖 = 𝑘 ∗ 𝑊 [min]

ti – durata totala de incalzire

k – coeficient care tine cont de modalitatea de incalzire(baie de saruri topite, cuptor el.) si de

temperatura la care are loc incalzirea

𝑊 =𝑉𝑜

𝐴𝑝 , unde V – volumul piesei

Ap – aria totala a piesei

Determinarea temperaturii de incalzire

Temperatura de incalzire la oteluri ,in cazul calirii, se numeste temperatura de austenitizare (pentru

ca incalzirea se face in domeniul austenitic).Conditia majora ca tratamentul de calire sa se desfasoare

corespunzator este ca incalzirea sa aiba loc in domeniul austenitic iar prin mentinerea piesei in acest

domeniu sa se obtina o structura austenitica omogena atat compozitionla cat si ca forma a

grauntilor.Este de preferat ca acesti graunti sa fie cat mai fini.

• Alegerea in functie de temperaturile critice de transformare Ac1 si Ac3

Intr-o prima etapa se determina temperatura punctelor critice fie cu ajutorul unor relatii empirice(in

functie de compoz chimica), fie experimental. Domeniul ptim de incalzire se alege deasupra acestor

puncte critice, cu un anumit interval de temperatura:

Pentru otelurile hipoeutectoide: TA=Ac3 + (20...30)°C

Pentru otelurile hipereutectoide: TA=Ac1 + (50...70)°C

Domeniul optim este ,conform criterilor anterioare, reprezentat prin banda hasurata

Observatii.

•Pentru otelurile hipoeutectoide s-a ales temperatura in domeniul austenitic ,putin peste

Ac3, pentru a avea o austenita omogena si pentru a nu creste prea mult granulatia.

•Pentru otelurile hipereutectoide nu se face incalzirea in domeniul austenitic ci doar in

intervalul Ac1 – Acem , adica la temperatura de incalzire exista austenita si cementita

secundara.Motivul:cementita secundara poate ramane deoarece exista o faza dura, similara

martensitei obtinute dupa calire. Cementita secundara este intr-o proportie mica si nu

afecteaza fragilitatea.

•Se accepta aceasta temperatura de incalzire deoarece o incalzire in domeniul austenitic,

conform regulilor , ar fi de fapt o supra incalzire crescand astfel granulatia cu efecte negative

la racire in privinta starilor de tensiune induse(apar fisuri)

•Aceasta solutie nu poate fi aplicata otelurilor hipoeutectoide pentru ca incalzirea sub Ac3 ar

conduce la pastrarea in structura a feritei care este un constituent moale.Piese calite ar fi

compromise, apare fenomenul de pete moi.

Din acest motiv trebuie alese acele medii de racire care sa asigure aceasta conditie si

sa nu induca in material tensiuni termice foarte mari care sa distruga piesa.Uzual, pentru

oteluri, se aleg ca medii de racire apa(pt otelul carbon),ulei si alte solutii derivate din petrol

py otelurile aliate si aer pentru otelurile bogat aliate.

Mediile de racire se impart in 2 mari grupe:

Medii care schimba starea de agregare in timpul TT (apa)

Medii care nu schimba starea de agregare in timpul TT(aerul)

Pentru determinarea temperaturii de incalzire se mai poate utiliza o metoda si anume

metoda calirilor succesive.

Aceasta metoda este mai complicata si se bazeza pe o determinare experimentala.Ea consta in

incalzirea unor probe din otelul analiza la diferite intervale de temperatura urmate de racirea in

acelasi mediu.Duritatea probelor se masoara si se reprezinta grafic duritatea in fuctie de

temperaturile de incalzire ale probelor.Se considera ca temperatura optima de incalzire aceea

temperatura care asigura duritatea maxima fara producerea fisurarii.

Alegerea mediului de incalzire:

Vr>Vcr pt asigurarea transformarii martensitice.

Dupa calire in ordinea operatiilor urmeaza o revenire inalta realizata la temperaturi situate in

intervalul 620°C si 670°C.

Structura obtinuta, usor mai grosolana decat trostita, se numeste sorbita de revenire.Duritatea scade

la valori acceptabile(28-32HRC) dar creste tenacitatea. Se realizeaza astfel, prin calire + revenire

inalta ,o imbunatatire generala a proprietatilor mecanice. De aceea acest tratament termic se mai

numeste si tratament de imbunatatire.

Parametrii tehnologici:

Viteza de incalzire si viteza de racire, in cazul revenirii joaca un rol minor. Ca exceptie trebuie

mentionat riscul introducerii unor tensiuni, la incalzire sau racire, sau riscul aparitiei fenomenului de

fragilizare la revenire in cazul unor oteluri speciale.Temperatura jaoca un rol major ,la otelurile aliate

(in special la cele de scule)inclusiv duratele de incalzire si mentinere influenteaza proprietatile de

exploatare.Timpul de mentinere va fi dupa o metoda experimentala si anume ora si tolul.

Nitrurarea in plasma

Nitrurarea in plasma(ionica) este un procedeu modern de imbogatire in azot a suprafetelor pieselor

si sculelor si are la baza pricipiul descarcarii electrice in gaze rarefiate, respectiv starea de plasma(a

patra stare de agregare a materiei) la care se ajunge in anumite conditii de potential electric si

presiune de gaz de lucru(amestec de azot cu hidrogen).Ea se aplica in vederea imbunatatirii

caracteristicilor de exploatare ale produselor metalice, respectiv a duratei lor de functionare.

Notiuni generale despre plasme

Pentru a intelege mecanismul si cinetica formarii stratului nitrurat ionic, se prezinta cateva aspecte

legate de plasma.

Din punct de vedere cinetic(microscopic), plasma este un sistem de particule neutre, particule

incarcate pozitiv si negativ, cuante de radiatie si campuri electromagnetice intr-o continua

interactiune.

Macroscopic (magnetohidrodinamic sau magnetogazodinamic), plasma este un fluid (lichid sau gaz),

in care purtatorii de sarcina liberi(ionii si electronii) se afla intr-un numar suficient de mare pentru a

influenta substantial proprietatile mediului.

Pentru a putea fi considerata ca se afla in stare de plasma , materia trebuie sa indeplineasca

urmatoarele conditii:

Particulele incarcate electric interactioneaza prin intermediul campurilor electromagnetice;

Concentratia purtatorilor de sarcina pozitiva (ionii pozitivi), N+,eset egala cu cea a

purtatorilor de sarcina negativa(ionii negativi si electronii),N- ,egalitate ce constituie conditia

de cvasineutralitate a plasmei;

Dimensiunice volumului plasmei sunt mult mai mari deacat lungimea de ecranare Debye a

electronilor si ionilor

Datorita faptului ca plasma contine purtatori de sarcina liberi, ea este un mediu conductor

electric.Curentii electrici din plasma produc campuri magnetice care, la radul lor, influenteaza

miscarea puratatorilor de sarcina.Plasma este , in general, un mediu conductor anizotrop, neliniar si

dispersiv.

Orice abatere de la starea de cvasineutralitate este inlaturata daca, intr-un anumit loc din plasma, se

creeaza un surplus de sarcini de un anumit fel, care da nastere la campuri electrostatice intense,

restabilind imediat cvasinetralitatea. Pe distante mici insa, se produc abateri de la starea de

cvasineutralitate a plasmei chiar in lipsa unor perturbatii externe. Distanta caracteristica ce defineste

volumul in care are loc abaterea de la cvasineutralitate se numeste lungimea de ecranare Debye.

Plasmele, din punct de vedere al gradului de ionizare, sunt slab si puternic ionizate. In cazul plasmei

slab ionizate, interactiunile dominante dintre particule sunt interactiuni binare, in timp ce la plasma

puternic ionizata interactiunile dominante dintre particule sunt interactiunile colective de tip

coulumbian.

Prin urmare, starea de plasma este caracterizata printr-o valoare ridicata a energiei medii a

particulelor, necesara si suficienta pentru producerea unei concentratii a purtatorilor de sarcina, care

sa satisfaca criteriul de definitie al plasmei.

In general, mecanismul de producere si mentinere a plasmei este ionizarea particulelor neutre prin

ciocnirea cu alte particule, electronii fiind, de regula, cei care provoaca ionizarea. Rolul lor, alaturi de

rolul ionilor pozitivi, este dominant in stabilirea fenomenelor din plasma. Ionii negativi au un rol

minor si exista doar daca energia particulelor este destul de mica.

Parametrii cei mai importanti care caracterizeaza plasma sunt: lungimea de ecranare Debye,

lungimea Landau, coeficientii de difuzie si de mobilitate ai purtatorilor de sarcina, conductivitatiile

electrica si termica si vascozitatea plasmei.

Determinarea parametrilor pentru calire:

-se alege semifabricatul cu diametrul de Ø60mm

Ø60mm R30mm=0.03m

Tinc=940° conform tabelului 1:

Tm =965° (se alege cu 20°...30° peste Tinc)

𝑩𝒊 =𝛂∗𝐑

𝛌𝐦

𝜶𝑩𝑺 = 𝜶𝒖 + 𝒌(𝑻𝒖𝒕−𝑻𝒕𝒐𝒑)

Tut=Tm=965°

⍴=7710kg/cm3

-se alege sarea NaCl conform tabelului 2:

Tabel 2

Tabel 1

αBS=232.6 + 0.87(965-808)=369,16 w/m2°C

λinc=𝛌𝐢𝐧𝐜+𝛌𝐓𝟎

𝟐=

𝟑𝟗,𝟔𝟓+𝟐𝟔,𝟎𝟐

𝟐=34,33

𝐲

𝟐𝟕,𝟔𝟕−𝟐𝟓,𝟔𝟗=

𝟗𝟔𝟓−𝟖𝟎𝟎

𝟏𝟎𝟎𝟎−𝟖𝟎𝟎=> 𝑦 = 1,63

Bi=𝟑𝟔𝟗,𝟏𝟔∗𝟎,𝟎𝟑

𝟑𝟒,𝟑𝟑= 𝟎,𝟑𝟐 => 𝑝𝑖𝑒𝑠𝑎 𝑚𝑎𝑟𝑒

θs=𝐓𝐦−𝐓𝐬

𝐓𝐦−𝐓𝟎=

𝟗𝟔𝟓−𝟗𝟒𝟎

𝟗𝟔𝟓−𝟐𝟎= 𝟎,𝟎𝟐𝟔𝟒

Din nomograma de mai sus rezulta ca Fo=6

Fo=𝑎∗𝑡

𝑅2

tinc=𝑭𝒐∗𝑹𝟐

𝒂; a=

𝟑𝟔𝟎𝟎∗𝛂𝐦

𝐂𝐩𝐦∗⍴

Cpm=𝟗𝟖𝟏,𝟎𝟏+𝟒𝟓𝟔,𝟐

𝟐= 𝟕𝟏𝟖,𝟔𝟎𝟓

a =3600∗34,33

718,605∗7710=

123588

5540444 ,55= 0,022[m2/h]

800 1000

25,69

27,67

965

26,02

y

Cp20=456,2

Cp800=929,2

Cp1000=992

Cp965=y+929=981,01

800 1000 965

929,2

992

981,01

λ

T*°C+

y

y

2992 − 923,2=

965 − 800

1000 − 800=> 𝑦 = 51,81

tinc=6∗0,032

0,022= 0,24 ℎ =>≅ 15 𝑚𝑖𝑛

tmen=𝑚∗𝑅2

𝑎

𝜽𝒄 =𝑻𝒎−𝑻𝒄𝒊

𝑻𝒎−𝑻𝟎=> 𝑻𝒄𝒊 = 𝑻𝒎 − 𝜽𝒄(𝑻𝒎 − 𝑻𝟎)

Daca Bi=0,32 si Fo=6 rezulta θc=0,032

𝑻𝒄𝒊 = 𝟗𝟔𝟓 − 𝟎,𝟎𝟑𝟐 𝟗𝟔𝟓 − 𝟐𝟎 = 𝟗𝟔𝟓 − 𝟑𝟎,𝟐𝟒 = 𝟗𝟑𝟒,𝟕𝟔

𝒃 =∆𝑻𝒇

∆𝑻𝒊=

𝟓

𝑻𝒔−𝑻𝒄=

𝟓

𝟗𝟒𝟎−𝟗𝟑𝟒,𝟕𝟔=

𝟓

𝟓,𝟐𝟒= 𝟎,𝟗𝟓

Se alege m din tabelul urmator:

m=0,05

𝒕𝒎 =𝟎,𝟎𝟓∗𝟎,𝟎𝟑𝟐

𝟎,𝟎𝟐𝟐= 𝟎,𝟎𝟎𝟐𝒉 => 0,12𝒎𝒊𝒏 ≅ 𝟖 𝒔𝒆𝒄

tr=?

𝐵𝑖 =𝛼𝑢 ∗𝑅

𝜆𝑚

αu se alege din tabelul urmator:

αu=756 racire in ulei cu agitare buna

𝐵𝑖 =756∗0,03

34,33= 0,66

𝜃𝑠 =𝑇𝑚𝑟 −𝑇𝑟𝑠

𝑇𝑚𝑟 −𝑇𝑖𝑛𝑐=

55−100

55−940= 0,05 ; Trs – temperatura suprafetei la racire(100°C)

Daca Bi=0,66 si θs=0,05 rezulta ,din nomograma,ca Fo=2,6 atunci:

𝑡𝑟 =𝐹𝑜∗𝑅2

𝑎=

2,6∗0,032

0,022= 0,10 ℎ => 6 𝑚𝑖𝑛

T*°C+

t[min]

100

20

965°

640°

15min 8

s

6 2h 15min

racire ulei

racire aer sau

ulei

Ciclograma tratamentului de imbunatatire al otelului 39MoAlCr15

Nitrurare ionica:

Nitrurarea ionica se face cu instalatia prezentata in figura de mai jos:

R-sistemul de alimentare cu energie electrica

A-anodul descarcarii luminescente(retorta instalatiei). Retorta este vidata cu ajutorul unei pompe de

vid preliminar Pp, cu debit de vidare de 25 m3/h.Vidul rezultat de cca. 10-3 torr este masurat si

inregistrat prin intermediul traductorului de presiune Tp.

C-catodul descarcarii(sarja)

D-disociatorul de amoniac

Pc-m panoul de comanda si masurare

Instalatia de nitrurat ionic este de tip NITRION-10, are o putere de 15kW si este fabricata la

Metalotehnica Tg-Mures

Proprietati ale stratului nitrurat ionic:

In figura se evidentiaza microstructura stratului nitrurat ionic la 520°C/12h, pentru starea initiala

imbunatatita.

Calitatea stratului nitrurat ioniceste determinata, in principal, de duritatea superficiala si de grosimea

acestuia.Duritatea suprafetei si variatia ei in adancimea de nitrurare depind de natura si succesiunea

constituentilor structurali.Investigatii metalografice asupra structurii stratului nitrurat pun in

evidenta doua zone distincte:

- zona de combinatie (stratul alb) care este alcatuita din nitrura monofazica γ΄ (Fe4N)

- zona de difuzie, care este constituita din nitroferita Feα(N) si din nitrura monofazica Fe4N in

cazul otelurilor nealiate; iar in cazul otelurilor aliate si din nitruri ale elementelor de aliere de

tipul (Fe,Me)4N, nitruri mai mult sau mai putin coerente cu solutia α

Analiza calitativa cu raze X scoate in evidenta, fata de cea metalografica, posibilitatea existentei, in

acelasi timp, in zona de combinatie a celor trei tipuri de nitruri (Fe2N,Fe3N,Fe4N), in functie de

regimul de nitrurare folosit (temperatura-timp),iar in zona de difuzie a unor nitruri si carburi ale

elementelor de aliere.

Morfologia stratului nitrurat ionic poate influenta comportarea in exploatare a pieselor (rezistenta la

uzare, la oboseala la diferite temperaturi, la socuri si la coroziune)

Existenta stratului alb conduce la marirea rezistentei la coroziune ,iar absenta s-a face sa creasca

rezistenta la uzare, la socuri si la oboseala.

Variatie microduritati stratului cu temperatura si durata de nitrare ionica

39MoAlCr15

Variatia grosimii stratului nitrurat ionic cu durata si temperatura

39MoALCr15

Ciclograma procesului de nitrurare ionica(temperatura-presiune)

- temperatura de lucru este 520°C

- timpul de mentinere este de 12 h

Piesele ce se supun nitrurarii ionice sunt in stare finita ,urmand a fi protejate suprafetele care

nu trebuie nitrurate,decapate si degrsate. Protejarea suprafetelor impotriva nitrurarii ionice se poate

realiza fie pe cale mecanica(dopuri filetate sau nefiletate, inele,placi etc.), fie prin aplicarea unei

vopsele speciale NITROSTOP-1.Stratul de vopsea se depune pe o grosime de cca. 0,2 mm cu

maximum 20-30 minute inainte de introducerea pieselor in instalatia de nitrurare ionica, si se

indeparteaza, dupa efectuarea tratamentului ,cu un material textil.

Piesele astfel pregatite sunt fixate in dispozitive adecvate, lo distanta de minimum 20 mm

intre ele pentru a se putea realiza descarcarea electrica, si introduse in retorta instalatiei. Dupa

realizarea etansarii corespunzatoare a retortei si efectuarea legaturilor aferente(de curent, de gaz de

lucru si de apa de racire), se trece la vidarea acesteia pana la o presiune de 10-2 – 10-1 torr. La

atingerea acestei presiuni,se opreste pompa si se introduce gaz de lucru pana la presiunea de 10

torr,spaland saja.Apoi se videaza din nou retorta,realizand vidul initial.

Punerea in functiune a instalatiei se face prin cuplarea treptat a tensiunii(500 ,750 si 1000V),

trecerea de la o treapta la alta facandu-se numai dupa stabilizarea tensiunii,respectiv dupa disparitia

sclipirilor (arcuri el de mica putere) de pe suprafata pieselor.Aceste sclipiri sunt efectul fenomenului

de pulverizare catodica(este de doua feluri fizica si chimica).

Dupa curatirea pieselor prin pulverizare catodica se cupleaza tensiunea de lucru pe treapta

500 sau 750 V,in functie de marimea sarjei, si se introduce in retorta amoniacul disociat la o presiune

de 1-5(10)torr.

Desarjarea instalatiei de efectueaza dupa scurgerea timpului de nitrurare prestabilit, prin

oprirea admisiei gazului de lucru,scoaterea de sub tensiune a retortei, racirea lenta a pieselor pana

sub 100°C(apa circula) desfacerea tuturor legaturilor si introducerea aerului in incinta.

Avantaje:

- durata operatiei este de 2-5 ori mai redusa fata de nitrurarea gazoasa si alte tratamente

termochimice

- posibilitatea controlului si reglarii conditiilor de nitrurare

- procedeul este nepoluant

Dezavantaje:

- instalatiile au un pret foarte mare

- gradul de utilizare al spatiului de lucru din retorta este mai redus, fiind posibila ecranarea

reciproca a pieselor

- dificultati la nitrurarea simultana a pieselor de dimensiuni si configuratii diferite

Defecte de nitrurare:

- Straturi nitrurate cu duritati sau grosimi scazute

- Strat alb mai gros decat cel admis

- Modificari structurale sau deformatii in afara limitelor admisibile

- Fisurarea suprafetelor nitrurate

- Schimbarea culorii pieselor nitrurate

- Fragilitatea si exfolierea stratului

Bibliografie:

Undrescu L. Tratamente de suprafata si acoperiri Ed. Politehnica Timisoara 2005

Udrescu L. Materiale metalice si tratamente volumice Ed Politehnica Timisoara

Curs Tratamente Termice