Wyniki 11-20 spośród 30 dla zapytania: authorDesc:"Piotr Kula"

Odkształcenia kół zębatych w procesie nawęglania niskociśnieniowego z hartowaniem w gazie pod wysokim ciśnieniem

Czytaj za darmo! »

Oprócz wielu zalet, jakimi cechuje się nawęglanie próżniowe w porównaniu z konwencjonalnymi metodami nawęglania, takimi jak: wyższa temperatura obróbki, możliwość stosowania atmosfer o znacznie wyższym potencjale węglowym, brak utlaniania wewnętrznego, to również daje ona możliwość zastosowania gazów jako medium chłodzącego [1÷3]. W tradycyjnej obróbce cieplnej po nawęglaniu jako ośrodki oziębiające stosuje się najczęściej olej hartowniczy, zaś niekiedy emulsje hartownicze i ośrodki polimerowe o określonej zdolności chłodzenia oraz złoża fluidalne. Poważnymi niedogodnościami hartowania w oleju są dymy hartownicze oraz konieczność mycia i płukania części pomiędzy zabiegami hartowania i odpuszczania, co stwarza poważny problem natury ekologicznej. Taki rodzaj hartowania może powodować również zagrożenie pożarowe. Dlatego też w nowoczesnych instalacjach pieców do nawęglania próżniowego stosuje się chłodzenie nawęglonego wsadu w gazach pod podwyższonym ciśnieniem [4]. Gazowe ośrodki oziębiające, oparte głównie na azocie, helu, wodorze lub ich mieszaninach są proekologiczne, nie powodują zanieczyszczenia środowiska naturalnego, zapewniają czystą, metaliczną powierzchnię obrabianych detali i nie wymagają żadnych dodatkowych zabiegów. W przypadku hartowania w oleju, konieczne jest mycie detali, najczęściej w kąpielach alkalicznych, następne płukanie i suszenie. Powoduje to konieczność neutralizacji ścieków i utylizacji cząstek oleju zebranych w separatorach. Dodatkowo w przypadku stosowania urządzeń myjących instalacje są bardziej rozbudowane i zajmują więcej miejsca, natomiast zwarte instalacje próżniowe mogą być instalowane w ciągach technologicznych, ograniczając transport międzyoperacyjny. Efektywność chłodzenia nawęglonego wsadu w gazach silnie zależy od ich rodzaju (zdolności chłodzenia), ciśnienia oraz od szybkości strumienia gazu opływającego chłodzone detale. Największe zdolności hartownicze pośród gazów stosowanych w hart[...]

Wyznaczenie wytrzymałości zmęczeniowej na zginanie stali 17CrNi6-6 po procesie nawęglania niskociśnieniowego

Czytaj za darmo! »

Technologia nawęglania próżniowego wypiera obecnie z przemysłu starsze metody nawęglania. Jest coraz szerzej stosowana, szczególnie w przemyśle motoryzacyjnym, a obecnie również wkracza do przemysłu lotniczego. Związane jest to z szeregiem zalet, które ma w porównaniu z dotychczas stosowanym masowo nawęglaniem gazowym - endotermicznym. Nawęglanie próżniowe realizowane jest pod ciśnieniem od kilku do kilkudziesięciu hPa, w atmosferze gazów węglonośnych głównie acetylenu i etylenu. Atmosfery te charakteryzują się bardzo wysokim potencjałem węglowym. Aby w pełni wykorzystać ten potencjał dzieli się proces na segmenty nasycania, gdzie dozuje się atmosferę, i dyfuzji (wytrzymania), bez dozowania atmosfery. Taki podział pozwala na wydzielenie dużej ilości węgla w etapie nasycania, a następnie jego transport od powierzchni w głąb materiału w etapie dyfuzji. Wielosegmentowe procesy nawęglania z optymalnie dobranym czasem poszczególnych segmentów gwarantują szybkie nasycenie warstwy węglem w jak najkrótszym czasie [1, 2]. Ze względu na ograniczenia konstrukcyjne pieców wykorzystywanych w nawęglaniu konwencjonalnym, temperatura procesu praktycznie nie przekracza 930°C, podczas gdy w przypadku nawęglania próżniowego stosuje się temperaturę 1050°C [3], a przewiduje się podniesienie maksymalnej temperatury nawet do 1100°C [2]. Podwyższenie temperatury procesu nawęglania z 920°C do 1000°C skraca czas nawęglania o około 70% [3], co pociąga za sobą wymierny efekt ekonomiczny. Związane jest to jednak z niebezpieczeństwem gwałtownego rozrostu ziarna. Aby te[...]

Porównanie wytrzymałości zmęczeniowej na zginanie stali 17CrNi6-6 i 16MnCr5 po nawęglaniu próżniowym

Czytaj za darmo! »

Szczególnie istotna dla oceny czasu eksploatacji elementów obciążanych cykliczno-zmiennie, w których amplituda nie przekracza dopuszczalnych obciążeń quasi-statycznych, jest możliwość przewidywania ich trwałości. Stosunkowo prostym sposobem oceny poziomu wytrzymałości zmęczeniowej jest przeprowadzenie eksperymentu. Stosowanie coraz to nowszych metod eksperymentalnych, połączonych niejednokrotnie z innymi analizami, np. takimi jak: MES (Metoda Elementów Skończonych) pozwala na głębsze poznanie zjawisk i coraz precyzyjniejsze wyznaczenie wytrzymałość zmęczeniowej. W pracy przedstawiono wyniki badań wytrzymałości zmęczeniowej na zginanie próbek wykonanych ze stali 16MnCr5 oraz 17CrNi6-6, nawęglanych próżniowo i hartowanych w gazie pod wysokim ciśnieniem. Wytrzymałość wyznaczono za pomocą zaadaptowanej metody wysokoczęstotliwościowej rezonansowej, która polega na obserwacji pojawiających się zmian częstotliwości rezonansowej w układzie drgającym o jednym stopniu swobody na skutek powstania ogniska zmęczeniowego i rozwoju tego pęknięcia. Miarą wytrzymałości zmęczeniowej na zginanie była liczba cykli ugięcia próbki do chwili zmiany częstotliwości rezonansowej całego układu "wzbudnego". Każda zmiana częstotliwości drgań własnych układu była sygnałem pojawiających się defektów zmęczeniowych w próbce. Możliwość sterowania amplitudą obciążenia przez zmianę parametrów sygnału wymuszenia w zadanej częstotliwości rezonansowej pozwalała na dobór wartości naprężeń. Wartość pojawiających się naprężeń w układzie była określana na podstawie strzałki ugięcia próbki pomiędzy jej wolnym końcem, a miejscem zamocowania w uchwycie [1]. Dobór obciążeń w celu wyznaczenia pełnego zakresu wytrzymałości zmęczeniowej oparto na metodzie schodkowej. Utwardzenie warstwy wierzchniej i wprowadzenie naprężeń ściskających w wyniku zastosowanego nawęglania ma istotny wpływ na w[...]

Możliwości azotowania stali narzędziowych w uniwersalnym piecu próżniowym

Czytaj za darmo! »

Uniwersalne piece próżniowe stanowią podstawowe wyposażenie technologiczne najnowocześniejszych hartowni usługowych oraz korporacyjnych oddziałów obróbki cieplnej w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym, narzędziowym oraz budowy maszyn. W ostatnim dziesięcioleciu możliwości technologiczne tych pieców zostały istotnie poszerzone o procesy wysokotemperaturowej, niskociśnieniowej obróbki cieplno-chemicznej elementów konstrukcyjnych - głównie nawęglania próżniowego i jego zaawansowanych modyfikacji realizowanych sekwencyjnie w jednym urządzeniu wraz z wysokociśnieniowym hartowaniem w gazach pod wysokim ciśnieniem. Istotną częścią asortymentu obrabianego cieplnie i cieplno- chemicznie w hartowniach usługowych oraz korporacyjnych są narzędzia skrawające, narzędzia do obróbki plastycznej na zimno i na gorąco, kokile nisko- i wysokociśnieniowe, formy wtryskowe itd. Synergiczny efekt dużej trwałości tych narzędzi osiąga się przez połączenie objętościowej obróbki cieplnej z precyzyjnym azotowaniem realizowanym obecnie w odrębnych urządzeniach (piecach atmosferowych lub jonowych). Azotowanie jest obróbką cieplno-chemiczną polegającą na nasyceniu wierzchniej warstwy azotem. Od wielu lat jest ono stosowane dla elementów maszyn oraz narzędzi, w których występują silnie obciążone węzły tarciowe i obciążenia cykliczne. Zastosowanie znajdują zarówno konwencjonalne, jak i nowoczesne metody azotowania [1, 2]. Warstwy wytwarzane w procesie konwencjonalnego azotowania utwardzającego mają budowę strefową, zgodną z układem równowagi fazowej żelazo-azot-pierwiastki stopowe. W większości rozważań, zwłaszcza aplikacyjnych, pomija się subtelne szczegóły budowy strukturalnej, dzieląc warstwę azotową na trzy podstawowe strefy: -- strefę związków azotkowych, w której kolejno od powierzchni występują azotki żelaza ε (Fe2-3N), ε + γʹ i γʹ(Fe4N). -- obszar wydzieleń azotków typu γ[...]

Wpływ obróbki ubytkowej na wytrzymałość zmęczeniową stykową kół zębatych ze stali 17CrNi6-6 poddanych nawęglaniu próżniowemu ze wstępnym azotowaniem

Czytaj za darmo! »

Nawęglanie to nadal podstawowy sposób obróbki powierzchniowej kół zębatych pozwalający podnieść własności mechaniczne technologicznej warstwy wierzchniej tych detali stosowanych w różnych gałęziach przemysłu. Najnowocześniejszą odmianą tego procesu jest nawęglanie prowadzone pod obniżonym ciśnieniem atmosfery obróbczej, tzw. nawęglanie próżniowe [1÷4]. Technologia nawęglania próżniowego wypiera obecnie z przemysłu starsze odmiany nawęglania gazowego endotermicznego, szeroko stosowane dotychczas, głównie ze względu na dużą wydajność. Niskociśnieniowa odmiana przewyższa endotermiczną pod względem wydajności, a ponadto cechuje się szeregiem zalet w stosunku do konwencjonalnych metod nawęglania, takich jak: brak utleniania wewnętrznego, równomierność uzyskiwanych warstw (nawet w nieprzelotowych otworach), precyzja projektowania i sterowania procesem, dzięki możliwości zastosowania symulacji komputerowej procesu, "czystość" powierzchni po obróbce oraz energooszczędność i proekologiczność [4]. Ze względu na ograniczenia konstrukcyjne pieców wykorzystywanych w nawęglaniu konwencjonalnym, temperatura tego procesu praktycznie nie przekracza 930°C, podczas gdy w nawęglaniu próżniowym, stosuje się temperaturę nawet o 100÷120°C wyższą. Podwyższenie temperatury procesu nawęglania z 920°C do 1000°C skraca czas nawęglania o około 70%, co pociąga za sobą wymierny efekt ekonomiczny [2, 3]. Jednak jest to związane z niebezpieczeństwem rozrostu ziarna, a tym samym obniżeniem własności wytrzymałościowych warstwy wierzchniej tak utwardzanego koła zębatego. Aby temu przeciwdziałać opracowano w Instytucie Inżynierii Materiałowej Politechniki Łódzkiej odmianę technologii nawęglania próżniowego wspomaganego azotowaniem. Technologia ta polega na podawaniu amoniaku we wstępnej fazie procesu - w etapie nagrzewania do nawęglania. Dzięki temu uzyskane warstwy nawęglone w wyższej niż tradycyjnie stosowana temperaturze nie wykazują cech rozrostu ziarna, pon[...]

Przyspieszanie powstawania warstw w elementach nawęglanych próżniowo

Czytaj za darmo! »

Rosnące oczekiwania konsumpcyjne oraz szybki rozwój cywilizacyjny wymuszają równie szybki rozwój we wszystkich gałęziach przemysłu mechanicznego. Dotyczy to także obróbki cieplno-chemicznej, gdzie tradycyjne nawęglanie gazowe jest wypierane przez nowoczesną technologię nawęglania próżniowego. Przyczyną tego stanu rzeczy jest wysoki potencjał atmosfer nawęglających procesów nawęglania próżniowego, co skraca czas i koszty obróbki ulepszanych cieplnie części maszyn. Dziś uniwersalne piece próżniowe stanowią podstawowe wyposażenie technologiczne najnowocześniejszych hartowni usługowych, jak również korporacyjnych oddziałów obróbki cieplnej w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym, narzędziowym oraz budowy maszyn [1÷3]. Jednakże w odróżnieniu od nawęglania gazowego, nawęglanie próżniowe jest procesem bardziej złożonym, co sprawia, że obróbka prowadzona tą metodą jest trudniejsza i wymusza stosowanie większej kontroli nad przebiegiem procesu technologicznego. Stąd też w ostatnich latach obserwuje się zwiększone zapotrzebowanie na komputerowe narzędzia (symulatory) do projektowania i symulowania tych procesów [4, 5]. Precyzyjny symulator wymaga precyzyjnego modelu symulowanego zjawiska, który będzie rdzeniem jego obliczeń, stąd też tak ważne jest prowadzenie badań pogłębiających wiedzę o przebiegu procesu nawęglania próżniowego. W pracy krótko przedstawiono istotę i cele przeprowadzonych badań nad nawęglaniem próżniowym i omówiono wyniki obserwacji zjawisk wydzieleniowych zachodzących podczas nawęglania. Opisano również badania eksperymentalne nad możliwością skrócenia czasu trwania procesu przez zastosowanie procesów jednosegmentowych. nawęglanie próżniowe Nawęglanie próżniowe jest nowoczesnym zabiegiem obróbki cieplno- chemicznej. Polega na dyfuzyjnym nasycaniu warstwy wierzchniej materiału węglem w wysokiej temperaturze, w wyniku czego w warstwie powierzchniowej zostaje wytworzony odpowiedni profil stężenia węgla. Zazwyczaj składa[...]

Metoda niskociśnieniowej rafinacji krzemu

Czytaj za darmo! »

Krzem jest znany ze swoich własności półprzewodnikowych, dzięki którym wraz ze wzrostem temperatury maleje jego oporność [1]. Na świecie istnieje wiele metod rafinacji krzemu. Otrzymanie krzemu o czystości 99,9999% Si daje możliwość zastosowania go w takich urządzeniach jak ogniwa słoneczne, a krzem o czystości 99,999999999% Si jest stosowany do produkcji mikroprocesorów komputerowych [2]. Mimo różnorodności metod wciąż są prowadzone badania nad uzyskaniem wysokogatunkowego krzemu o jak najmniejszym stosunku ceny surowca do jego czystości. Pierwszymi komercyjnie zastosowanymi metodami rafinacji krzemu były metody Czochralskiego, Bridgmana-Stockbargera oraz metoda topienia strefowego [3]. Obecnie dwie metody otrzymywania krzemu o dużej czystości 99,9999999% Si wiodą prym na rynku światowym. Jedną z nich jest metoda Siemensa [3] wykorzystująca trichlorosilan, wodór oraz HCl do produkcji krzemowych prętów, natomiast drugą jest metoda fluidalnego złoża, w której trichlorosilan zastąpiono silanem. W pierwszej metodzie pręty krzemowe o czystości 99,9999999% Si powstają dzięki reakcjom chemicznym zachodzącym w dwóch oddzielnych komorach reakcyjnych. Do pierwszej komory jest podawany sproszkowany krzem metalurgiczny, który w reakcji chemicznej z kwasem solnym HCl w temperaturze 589,15 K tworzy gazowy trichlorosilan. Trichlorosilan dzięki chłodnicy znajdującej się w górnej części komory ulega skropleniu i w takiej formie jest podawany wraz z wodorem do drugiej komory reakcyjnej. W wyniku reakcji chemicznej zachodzącej w temperaturze 1273,15 K powstaje czysty krzem, który osiada na specjalnym pręcie przypominającym swym kształtem odwróconą literę U, dzięki czemu dochodzi do równomiernego wzrostu objętości tego pręta. Po procesie trwającym 24 h pręt jest wyciągany z komory, kruszony i przetapiany w celu otrzymania polikrystalicznej sztaby krzemowej o prostokątnym przekroju. Krzem w takiej formie stanowi przeważnie surowiec do otrzymani[...]

Azotowanie stali HS-6-5-2 sposobem boost-diffusion

Czytaj za darmo! »

Proces azotowania stosowany w celu wydłużenia czasu pracy części maszyn i narzędzi wpływa w rezultacie na zmniejszenie kosztów produkcji i eksploatacji. Ekonomiczne i ekologiczne zalety procesu azotowania mogą być osiągane w procesach, w których kształtowanie się warstwy azotowanej następuje w możliwie krótkim czasie przy możliwie małym zużyciu energii elektrycznej oraz gazów roboczych. Ponadto wiele małych zakładów usługowych dysponuje urządzeniami uniwersalnymi realizującymi róże rodzaje obórki cieplnej, takie jak nawęglanie, hartowanie, odpuszczanie czy wyżarzanie. Parametry charakteryzujące warstwę azotowaną, decydujące o jej prawidłowej pracy, obejmują optymalną strukturę strefy azotków żelaza (α, γʹ + α lub ε + γʹ + α), grubość, stężenie azotu i jego profil. Aspekt ekonomiczny i ekologiczny obejmuje wielkość i strukturę emisji gazów do otoczenia. Proces azotowania próżniowego z powodzeniem spełnia warunki zarówno ekonomiczności, jak i ekologiczności. Ważnym zagadnieniem, zwłaszcza z punktu widzenia eksploatacji urządzeń uniwersalnych, jest możliwość kontroli tego procesu w celu uzyskania założonych z góry parametrów warstwy wierzchniej. Tradycyjne metody azotowania nie pozwalały na dokładną kontrolę wzrostu warstwy azotowanej [1]. Azotowanie w amoniaku pod ciśnieniem atmosferycznym bądź wyższym powodowało w praktyce przemysłowej wystąpienie powierzchniowej strefy azotków żelaza ε + γʹ (z reguły bardzo grubej i kruchej), którą usuwano przez szlifowanie [2, 3], co zasadniczo zwiększa koszt procesu wytwarzania. W celu zwiększenia kontroli nad konstytuowaniem się warstwy wierzchniej w procesach azotowania wprowadzono atmosfery dwuskładnikowe składające się z amoniaku i amoniaku dysocjowanego NH3 + NH3diss [4, 5], jak również amoniaku i cząsteczkow[...]

Boost-diffusion vacuum nitriding of X37CrMoV51 steel


  Tools for machining and dies for forging, forming and die casting require several subsequent operations of advanced vacuum heat treatment and surface engineering, namely, quenching, tempering, nitriding and PVD coating. The ability to carry out some of these operations in the same device would make the manufacturing much easier and cheaper. There have been several reports about attempts at coupling the ion nitriding and PVD plating in the same vacuum chamber [1÷4]. Modern multipurpose vacuum furnaces are able to integrate austenizing, high pressure gas quenching, single or multiple tempering and also low pressure nitriding [5÷8]. However, a reliable low pressure nitriding requires the development of models and technology for a variety of alloying tool steels due to high microstructure demands from nitrided cases on tools. The "boost-diffusion" process has been proposed to control and monitor low pressure nitriding of tools in multipurpose vacuum furnaces. The basic assumptions for this model are: 1. all "boost" stages are carried out at the constant total pressure of 26 hPa, at the ammonia supplying flow that is proportional to the total area of nitrided charge. The level of pressure is in conformity with the industrial safety requirement. This assumption should guarantee the constant and repeatable nitrogen content in optional ε phase on treated steel grades during the "boost" stages rich in nitrogen; 2. all "diffusion" stages are carried out in vacuum to separate the nitrogen reserve in nitrides from any external interactions. It enables the reliable modelling of nitrogen diffusive transfer based only on disproportionation [...]

Wpływ dodatków stopowych na profil stężenia węgla w wybranych gatunkach stali niskostopowych nawęglanych próżniowo DOI:10.15199/28.2015.6.18


  The influence of alloy elements on the carbon concentration profile in selected low-alloy steels subjected to vacuum carburizing The additives occur at case-hardening steels influence on kinetics of the carburizing process. Reports in the lecture based on the results of research carried out in a conventional gas carburizing, where the carbon potential of carburizing atmosphere is usually less than 1%. At the low pressure carburizing (vacuum carburizing) the carbon potential of carburizing atmosphere is much higher (exceeding the solubility of carbon in austenite phase). To fully exploit the potential is used two step process contained saturation and annealing stage. In the saturation phase the carburizing atmosphere is dispensed into the furnace chamber and the annealing stage without the addition of the treating atmosphere is called diffusion phase. During saturation occurs solutioning the surface of the steel with carbon and recreation of carbides, while the diffusion phase dissolution of carbides. In both phases of the process takes place at the same time diffusive transport of carbon from the surface to the core of steel. As can be seen vacuum carburizing process is more complex than traditional gas carburizing. Participation in the course of the various phases of this process has the additives occur in the carburizing steel. It follows that the merits carried out in this article studies. The article presents the influence of alloy elements in low alloy steels designed for carburizing, for the constitution of carbon concentration profile during low pressure carburizing, the formation and dissolution of carbides. The paper also shows the effect of additives on the amount of carbon introduced during the process, the carbon activity in austenite, and the diffusion coefficient. Key words: vacuum carburizing, case-carburizing steels, carbon concentration profile, alloy elements, kinetics of the low-pressure carburizing. Dodatki stopowe obecne w[...]

« Poprzednia strona  Strona 2  Następna strona »