Технические науки/1. Металлургия

Студент Щербаков В. Г.

Белорусский Национальный Технический Университет

Анализ установок для диффузионного легирования металлических наплавочных порошков

Диффузионное легирование (ДЛ) металлических порошков состоит в насыщении поверхности каждой частицы легирующим элементом из окружающей насыщающей среды при температуре диффузионного взаимодействия. В этом случае на поверхности каждой гранулометрической самостоятельной частицы формируется слой легирующего элемента. Диффузионное легирование металлических порошков применяется для целенаправленного изменения химического состава микрообъекта для последующего получения из него защитного покрытия или порошковой детали.

Диффузионно-легированные металлические порошки находят широкое применение в различных отраслях промышленности и позволяют получать покрытия с различными эксплуатационными свойствами: износостойкие покрытия для работы с ударными нагрузками, износостойкие покрытия для условий трения скольжения, износостойкие антифрикционные покрытия, износостойкие покрытия для работы в агрессивных технологических средах, износостойкие покрытия для условий интенсивного абразивного изнашивания, антифрикционные плазменные покрытия для подшипников скольжения.

Целью данной работы является анализ применяемых установок для диффузионного легирования на территории Республики Беларусь.

В результате проведенных исследований на лабораторной установке для диффузионного легирования порошков во вращающемся контейнере, были определены следующие основные требования к конструкции установок для диффузионного легирования металлических порошков в подвижной смеси. [1]

На основе изложенных выше общих требований к конструкциям оборудования для диффузионного легирования металлических порошков в подвижных смесях были разработаны конструкции установок для получения диффузионно-легированных наплавочных порошков.

Лабораторная установка (Рисунок 1.) для проведения предварительных исследований, оптимизации технологических режимов и получения малых партий ДЛ порошков для научных экспериментов (установка изготовлена на кафедре ТКМ ПГУ). Она смонтирована на базе термической печи СНОЛ, регулируемого привода и специально спроектированного и изготовленного контейнерного узла. Установка не требует больших затрат на изготовление и монтаж, однако имеет место низкая производительность, а также низкие условия работы персонала. [ПРИЛОЖЕНИЕ 1 [2]]

Рисунок 1. Схема лабораторной установки для диффузионного легирования порошков во вращающемся контейнере.

1- двигатель; 2- редуктор; 3- муфта карданная; 4- опоры; 5- контейнер; 6- печь сопротивления.

Установка для получения ДЛ порошка средней производительности установленная на МПЗ (Рисунок 2.). Она также смонтирована на базе термической печи типа СНОЛ и специально спроектированной оснастки.

Конструкция установки средней производительности требует больших затрат на изготовление, но обладает большей производительностью и лучшими условиями труда персонала. [ПРИЛОЖЕНИЕ 2 [2]]

Рисунок 2. Схема полупромышленной установки для диффузионного легирования порошков во вращающемся контейнере.

1- печь сопротивления; 2- корзина; 3- графитовая втулка; 4- стопорное кольцо; 5- теплообменник; 6- радиальные подшипники; 7- редуктор фрикционный; 8- двигатель; 9- контейнер.

Установка повышенной производительности для получения ДЛ порошка серийно (Рисунок 3.). Конструкция установки отличается высокой производительностью и большими затратами на изготовление. Она предназначена для специализированного производства. [ПРИЛОЖЕНИЕ 3 [2]]

Рисунок 3. Схема установки получения диффузионного легирования металлических порошков повышенной производительности.

1- двигатель; 2- редуктор; 3- шарнирная муфта со стопорным кольцом; 4- опоры с крышкой; 5- съемный контейнерный узел; 6- рама; 7- печь сопротивления.

Установка для получения ДЛ порошков оригинальной конструкции и высокой производительности (Рисунок 4).

Рисунок 4. Схема устройства для диффузионного легирования металлических порошков

Представляет собой трубчатый нагревательный элемент в виде контейнера 1, помещенного в экранирующую трубу 2. Нагревательный элемент в виде контейнера изготавливается из карбида бора (B₄C) методом порошковой металлургии. Подвод электрического тока осуществляется через водоохлаждаемые медные контакты со щетками 3, 4. Пространство между экранирующей трубой и трубчатым нагревательным элементом в виде контейнера заполнено теплоизоляционным материалом. Электропитание осуществляется через понижающий трансформатор по токопроводу 5. Подача исходного насыщаемого порошка и выгрузка готового ДЛ порошка осуществляется через дозирующие шлюзовые накопители 6, 7. Температуру в печи можно контролировать при помощи оптического пирометра. Вращение осуществляется при помощи электродвигателя 8. наклон осуществляется вручную при помощи червячного механизма 9. Работа установки может осуществляться как непрерывно, так и периодически. [2]

Также следует отметить установку для получения ДЛ порошков установленную на Минском заводе шестерен. Оригинальность конструкции заключается в том, что вращающиеся контейнеры с металлическим порошком и насыщающей смесью перемещаются в рабочем пространстве печи по трем зонам: 1- зона нагрева, 2- зона выдержки, 3- зона охлаждения. Производительность печи средняя. Условия труда работников умеренные.

Таким образом, разработаны ДЛ-установки различной производительности для различных производственных условий. Их применение открывает возможности для внедрения этого процесса в производство и обеспечения конкурентоспособными ДЛ порошками не только белорусскую промышленность, но и страны заинтересованные в использовании ДЛ порошка аналогичного качества, но с меньшей ценой, чем зарубежные аналоги.

Литература:

1. Отчет о НИР «Разработать и освоить технологию упрочнения износостойкими материалами типовых быстроизнашиваемых поверхностей режущих элементов почвообрабатывающих машин». Константинов В. М., Жабуренок С. Н., Новополоцк 2005г.,190 с.

2. Штемпель О. П. Интенсификация диффузионного легирования металлических порошков для защитных покрытий в подвижных порошковых смесях. Дис. ... канд. техн. наук. – Новополоцк, 2003. – 166 с.