Пермские ученые объяснили влияние смазочно-охлаждающих жидкостей на прочность металла

15.03.2024

Исследование ученых ПНИПУ позволило оценить влияние смазочно-охлаждающих жидкостей на процесс обработки деталей.

Пермь, 14 мар - ИА Neftegaz.RU. Ученые Пермского Политеха (ПНИПУ) провели исследование по влиянию остатков смазочной жидкости на прочность металла.
Об этом сообщила пресс-служба вуза.

Ученые обнаружили, что для повышения прочности и устойчивости к коррозии деталей, которые подвергаются производственной обработке, имеет решающее значение устранение остатков смазочных жидкостей.
Одной из широко используемых техник является ионное азотирование, которое увеличивает срок службы деталей более чем в 2 раза.
Тем не менее, перед началом этого процесса детали должны быть тщательно очищены от следов коррозии, мазута, грязи и смазочно-охлаждающих жидкостей, используемых в механической обработке.

Исследование ученых ПНИПУ позволило оценить влияние смазочно-охлаждающих жидкостей на процесс обработки деталей.
Результаты этого исследования представлены на конференции «Инновационные технологии в материаловедении и машиностроении (ИТММ-2023)».

Ионное азотирование

универсальный метод упрочнения поверхности;
может быть применен для деталей различных конфигураций и массы;
хотя существует несколько способов упрочнения поверхности, такие как цементация, хромирование и обработка токами высокой частоты, их использование ограничено, и они менее эффективны для массового производства;
в отличие от них, ионное азотирование нашло широкое применение в различных отраслях промышленности, включая нефтегазовую, трубопроводную и машиностроительную.
Интересно, что исследование ученых из Пермского Политеха позволило выявить практическое влияние смазочно-охлаждающих жидкостей на процесс упрочнения металла.
Они обнаружили новые дефекты, которые ранее не были описаны, на деталях трубопроводной промышленности, поступивших на производство с остатками смазочно-охлаждающих жидкостей после механической обработки.
Для исследования ученые провели тщательную очистку деталей от остатков смазочных жидкостей с использованием бензина, ацетона, поверхностно активных веществ (ПАВ) с теплой водой и раствором холодного химического обезжиривания.
Только в первой партии деталей удалось полностью очистить поверхности от остатков смазочно-охлаждающей жидкости.
Ученые провели ионное азотирование и повторный осмотр всех деталей.
Поверхностная твердость деталей измерили с использованием ультразвукового твердомера.

Аспирантка кафедры механики композиционных материалов и конструкций ПНИПУ И. Соколова рассказала, что:

остатки смазочно-охлаждающей жидкости и примеси, обнаруженные в процессе ионной обработки, засорили камеру установки и вакуумную систему;
наблюдалось неравномерное свечение плазмы на деталях во время температурной выдержки, и цвет поверхности металла на деталях был неравномерным, не соответствуя обычной равномерной матово-серой или черной окраске после упрочнения;
на 2й партии деталей появились радужные пятна из-за тонких полимерных пленок, образовавшихся в результате закалки и затрудняющих проникновение азота в металл.
Профессор кафедры механики композиционных материалов и конструкций ПНИПУ С. Порозова заключила, что результаты измерений поверхностной твердости свидетельствуют о неравномерности и дефектности упрочнения.
Твердость деталей оказалась либо на 20-40% ниже, чем на однородной поверхности, либо не изменилась по сравнению с незакаленным металлом.

Ученые Пермского Политеха выяснили, что различные смазочно-охлаждающие жидкости влияют на формирование азотированного слоя по-разному.
Например, в одной из жидкостей были обнаружены трудноудаляемые тяжелые фракции органических веществ с температурой выгорания до 1000 °C.

Исследование пермских ученых показало необходимость очистки деталей от смазочно-охлаждающих жидкостей перед ионным азотированием, поскольку остатки этих жидкостей замедляют процесс проникновения азота и способствуют внешним дефектам.
Это позволит:

улучшить технологические процессы,
повысить производительность и качество продукции,
уменьшить количество бракованных деталей, используемых, например, при строительстве автомобилей.
Результаты исследований уже применяются на практике специалистами компании Ионные технологии, занимающейся химико-термической обработкой деталей из сталей, чугуна, титана и сплавов.