ВАКУУМНАЯ УСТАНОВКА ТЕХНОЛОГИИ ГЛУБОКОГО ИОННО-ПЛАЗМЕННОГО АЗОТИРОВАНИЯ ДИСКОВОЙ ПИЛЫ

VACUUM INSTALLATION OF TECHNOLOGY OF DEEP ION-PLASMIC NITRIDING DISC SAW

Mukhsin Mukhammadov

student, Department of Technological Machines and Equipment, Bukhara Engineering Technological Institute,

Uzbekistan, Bukhara

Akbar Abrorov

senior lecturer, Bukhara Engineering Technological Institute,

Uzbekistan, Bukhara

АННОТАЦИЯ

Рассмотрена технология получения глубокого азотированного слоя на зубьях дисковой пилы пильного цилиндра за короткий промежуток времени (0,5—2 часа) и последующей стандартной термической обработки. Приведены результаты стойкостных испытаний дисковых пил, изготовленных из стали У8Г и обработанных по технологии глубокого азотирования.

ABSTRACT

The technology of obtaining a deep-nitrated layer on a disc saw of a sawing cylinder for a short period of time (0.5-2 hours) and the subsequent standard heat treatment is considered. The results of resistant characteristics test of disc saw made of У8Г steel and processed according to the deep nitrating technology are presented.

Ключевые слова: Глубокое азотирование, дисковая пила, пильный цилиндр, ионно-плазменное азотирование, термическая обработка, стойкость, сталь У8Г.

Keywords: Deep nitrating, circular saw, sawing cylinder, ion-plasma nitrating, heat treatment, resistance, У8Г steel.

Пильный цилиндр волокноотделительной машины предназначен для захвата зубьями пильных дисков волокна летучек, отрыва его от семян и выноса через щелевые зазоры в колосниковой решетке к воздухосъемному аппарату. Кроме того, одновременно с отрывом волокна пильный цилиндр, вступая в контакт с сырцовым валиком на дуге захвата волокна в рабочую камеру, вращает его, что создает условия для постоянной подачи на пильные диски свежих летучек.

Установлены следующие технологические требования, предъявляемые к пильному цилиндру: он должен иметь высокую захватывающую способность для обеспечения заданной производительности и бесперебойного вращения сырцового валика; пильные диски должны быть жестко закреплены на валу пильного цилиндра, не менять своего положения во время работы. При вращении цилиндра пилы проходят строго по центру щелевого зазора между колосниками [1].

Согласно количеству пильных дисков на валу пильных цилиндров разделяются на 80, 90 и 130 - пильные цилиндры и цилиндры с ещё большим количеством пил. При этом увеличение количества пил свыше 90 требует изменения габаритов волокноотделительной машины.

Задача повышения эффективности дисковой пилы узла пильного цилиндра волокноотделительной машины путем увеличения стойкости зуба может быть решена за счет применения ионно-плазменного азотирования [2]. Эта технология позволяет значительно ускорить процесс насыщения поверхности зубьев пилы азотом, по сравнению с традиционным печным азотированием. Так, при азотировании дисковой пилы узла пильного цилиндра волокноотделительной машины из углеродистой стали У8Г в плазме двухступенчатого вакуумно-дугового разряда (ДВДР) в течение одного часа образуется слой с эффективной толщиной до 100 мкм и твердостью до 11,8 ГПа. Стойкость зубьев дисковой пилы, прошедшего такую обработку возрастает в 1,5—2,5 раза по сравнению с неазотированной дисковой пилой.

Предложенная технология выгодно отличается от других известных методов упрочнения дисковой пилы тем, что в стали создается относительно глубокий диффузионный слой с высокой концентрацией азота [3]. В ходе проведения последующей закалки дисковой пилы азот диффундирует вглубь изделия, повышая твердость и теплостойкость стали на глубине до 0,7—1 мм.

Метод ионно-плазменного азотирования по методу ДВДР позволяет за счет высокой эмиссионной способности плазмы обеспечить очистку, нагрев и высокую скорость диффузии азота вглубь металла. Благодаря такому решению за короткое время (0,5—2 часа) в тонком (до 200 мкм) поверхностном слое удается достичь высокой концентрации азота.

Реализация технологии глубокого ионно-плазменного азотирования осуществляли на установке "СТАНКИН-АПП-1" (Рис. 1). В качестве объекта исследования была выбрана дисковая пила из стали У8Г и образцы свидетели той же стали для последующего измерения микротвердости и фазового анализа. Во избежание деформации дисковой пилы при высоких температурных режимах во время процесса ионного азотирования была разработана оснастка, так как толщина дисковой пилы составляет 0,95 мм (Рис.2).

Рисунок 1. Вакуумная установка «СТАНКИН-АПП-1»

Технические характеристики установки для нанесения износостойких покрытий «САНКИН-АПП-1».

Доступные покрытия – TiN, (TiNbAl)N, (TiCr)N, ионное азотирование

Количество дуговых испарителей – 6, возможность установки планарных испарителей

Размер рабочей камеры – Ø800х800

Система вакуумной откачки с паромасляным насосом

Предварительная очистка поверхности изделий в тлеющем и двухступенчатом вакуумно-дуговом разряде и ионами металла.

Максимальный вес садки 100 кг.

Мощность 50 кВт

Рисунок 2. Дисковая пила с оснасткой, помещенная в вакуумную камеру установки "СТАНКИН-АПП-1"

Дисковая пила и образцы, после механической обработки отожженной стальной оснастки помещали в вакуумную камеру установки "СТАНКИН-АПП-1". Затем, осуществляли нагрев до 650 °С в среде аргона при давлении 0,4 Па с одновременной ионной очисткой поверхности. Ионно-плазменное азотирование проводилось при 650 °С в среде чистого азота в течение 1 ч при токе дуги I_д = 80 А и токе дополнительного анода I_да = 75 А, при этом на стол с деталью подавалось напряжение смещения U = –700 B. После азотирования дисковая пила и образцы медленно охлаждались в камере до комнатной температуры.

Результаты измерения микротвердости после ионно-плазменного азотирования позволяет косвенно судить о высокой концентрации азота в тонком поверхностном слое.

Созданная высокая концентрация азота в тонком приповерхностном слое необходима для дальнейшей диффузии азота вглубь стали в процессе последующей закалки.

Высокая твердость и теплостойкость стали У8Г после проведенной обработки, а также большая глубина упрочненного слоя обуславливают повышенную стойкость зубьев дисковой пилы.

Так, например, стойкость зубьев после глубокого азотирования в 2 раза выше по сравнению с неазотированными.

Исходя из вышеизложенного можно сделать следующие выводы.

1. Подобрана более подходящая технология глубокого ионно-плазменного азотирования и произведена ее практическая реализация на дисковые пилы из стали У8Г.

2. Технология глубокого азотирования позволяет получить глубину диффузионного слоя более 1 мм с повышенной твердостью и теплостойкостью, при этом сам процесс насыщения азотом не превышает 1 ч.

3. Результаты стойкостных испытаний показывают целесообразность применения данной технологии для дисковых пил. Суммарная стойкость зубьев дисковой пилы из стали У8Г увеличилась в 2-2,5 раза по сравнению с дисковой пилой без азотирования.

Список литературы:

1. Urinov, N., Saidova, M., Abrorov, A., & Kalandarov, N. (2020). Technology of ionic-plasmic nitriding of teeths of disc saw of the knot of saw cylinder. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. https://doi.org/10.1088/1757-899X/734/1/012073
2. С. Григорьев, А. Метель, С. Фёдоров «Модификация структуры и свойств быстрорежущей стали методом комбинированной вакуумно-плазменной обработки», Метал. Термообработка 54 (2012).
3. С.Н. Григорьев, А.С. Метель, М.А. Волосова, Ю.А. Мельник, «Поверхностное упрочнение с помощью ионной имплантации плазмы и азотирования в тлеющем разряде с электростатическим удержанием электронов», Механика и промышленность 16 (2015).