Як азотування підвищує зносостійкість роликових ланцюгів?

Як азотування підвищує зносостійкість роликових ланцюгів?

1. Вступ

У сучасній промисловості роликові ланцюги є важливим компонентом трансмісії та широко використовуються в різному механічному обладнанні. Якість їхньої роботи безпосередньо пов'язана з ефективністю роботи та терміном служби обладнання. Зносостійкість є одним з ключових показників продуктивності.роликові ланцюги, а азотування, як ефективна технологія зміцнення поверхні, може значно покращити зносостійкість роликових ланцюгів.

2. Принцип азотування
Азотування – це процес поверхневої термічної обробки, який дозволяє атомам азоту проникати в поверхню заготовки за певної температури та в певному середовищі, утворюючи високотвердий нітридний шар. Цей процес зазвичай проводиться при температурі 500-540℃ та триває 35-65 годин. Глибина азотованого шару, як правило, невелика, наприклад, глибина азотованого шару хром-молібден-алюмінієвої сталі становить лише 0,3-0,65 мм. Твердість поверхні заготовки після азотування може бути значно покращена до 1100-1200HV (еквівалентно 67-72HRC).

3. Процес азотування
Процес азотування в основному включає такі етапи:
Нагрівання: Нагрійте роликовий ланцюг до температури азотування, зазвичай між 500-540℃.
Ізоляція: Після досягнення температури азотування витримуйте певний час ізоляції, щоб атоми азоту могли повністю проникнути в поверхню заготовки.
Охолодження: Після завершення азотування повільно охолодіть заготовку, щоб уникнути внутрішнього напруження.
Під час процесу азотування зазвичай використовується газове середовище, що містить азот, таке як аміак. Аміак розкладається за високої температури з утворенням атомів азоту, які проникають у поверхню заготовки, утворюючи нітридний шар. Крім того, для покращення ефекту азотування до сталі додають деякі легуючі елементи, такі як алюміній, титан, ванадій, вольфрам, молібден, хром тощо. Ці елементи можуть утворювати стабільні сполуки з азотом, що ще більше покращує твердість та зносостійкість азотованого шару.

4. Механізм підвищення зносостійкості роликових ланцюгів шляхом азотування
(I) Покращення твердості поверхні
Після азотування на поверхні роликового ланцюга утворюється високотвердий нітридний шар. Цей нітридний шар може ефективно протистояти зносу від зовнішніх навантажень та зменшувати поверхневі подряпини та глибину зносу. Наприклад, поверхнева твердість азотованого роликового ланцюга може досягати 1100-1200HV, що значно вище, ніж поверхнева твердість необробленого роликового ланцюга.
(II) Покращення мікроструктури поверхні
Азотування може утворювати дрібні нітридні частинки на поверхні роликового ланцюга. Ці частинки рівномірно розподіляються в матриці, що може ефективно покращити зносостійкість поверхні та стійкість до втоми. Крім того, формування азотованого шару також може покращити мікроструктуру поверхні роликового ланцюга, зменшити поверхневі дефекти та тріщини, і таким чином покращити загальну продуктивність роликового ланцюга.
(III) Покращення стійкості до втоми
Азотування може не тільки покращити твердість та зносостійкість поверхні роликового ланцюга, але й значно покращити його стійкість до втоми. Це пояснюється тим, що азотований шар може ефективно розсіювати напруження та зменшувати їх концентрацію, тим самим зменшуючи ймовірність утворення та розширення тріщин від втоми. Наприклад, під час дослідження ланцюгів ГРМ та трансмісій мотоциклів було виявлено, що твердість поверхні та стійкість до втоми валу шатуна зі сталі із загартованої та відпущеної вуглецем середньої щільності, обробленої нітроцементацією, значно покращилися.
(IV) Покращення стійкості до корозії
Після азотування на поверхні роликового ланцюга утворюється щільний нітридний шар. Цей нітридний шар може ефективно запобігати ерозії, спричиненій зовнішніми агресивними середовищами, та покращувати корозійну стійкість роликового ланцюга. Це особливо важливо для роликових ланцюгів, що працюють у суворих умовах, і може ефективно подовжити термін їхньої служби.

5. Застосування азотування у виробництві роликових ланцюгів
(I) Збільшення терміну служби роликових ланцюгів
Азотування може значно покращити зносостійкість та втомну стійкість роликових ланцюгів, тим самим подовжуючи термін їхньої служби. Наприклад, після азотування термін служби високоміцного та зносостійкого конвеєрного ланцюга збільшується більш ніж удвічі. Це пояснюється тим, що роликовий ланцюг після азотування може ефективно протистояти утворенню зносу та втомних тріщин під час експлуатації, тим самим зменшуючи частоту технічного обслуговування та заміни.
(II) Підвищення надійності роликових ланцюгів
Роликовий ланцюг після азотування має вищу твердість поверхні та стійкість до втоми, що робить його більш надійним під час експлуатації. Навіть при роботі під високим навантаженням та в суворих умовах експлуатації роликовий ланцюг після азотування може підтримувати хороші експлуатаційні характеристики та зменшувати ймовірність виходу з ладу. Це дуже важливо для деякого обладнання з високими вимогами до надійності та може ефективно підвищити його експлуатаційну ефективність.
(III) Зменшення витрат на обслуговування роликових ланцюгів
Оскільки азотування може значно покращити термін служби та надійність роликових ланцюгів, воно може ефективно знизити витрати на їх обслуговування. Зменшення частоти технічного обслуговування та заміни може не тільки заощадити час і витрати на робочу силу, але й зменшити економічні втрати, спричинені простоєм обладнання. Це має важливе економічне значення для підприємств.

6. Переваги та недоліки азотування
(I) Переваги
Значне покращення зносостійкості: азотування може значно покращити твердість та зносостійкість поверхні роликового ланцюга, тим самим подовжуючи термін його служби.
Покращення стійкості до втоми: азотувальний шар може ефективно розсіювати напруження та зменшувати їх концентрацію, тим самим зменшуючи ймовірність утворення та розширення тріщин від втоми.
Покращення стійкості до корозії: після азотування на поверхні роликового ланцюга утворюється щільний нітридний шар, який може ефективно запобігати ерозії, спричиненій зовнішніми агресивними середовищами.
Зрілий процес: азотування – це зріла технологія зміцнення поверхні з широкою базою промислового застосування.
(II) Недоліки
Тривалий час обробки: азотування зазвичай займає багато часу, наприклад, 35-65 годин, що може збільшити виробничі витрати.
Деякий вплив на розмір заготовки: азотування може спричинити незначні зміни розміру заготовки, що вимагає особливої ​​уваги в деяких випадках з високими вимогами до точності розмірів.
Високі вимоги до обладнання: азотування вимагає спеціального обладнання та суворого контролю процесу, що може збільшити інвестиційні витрати на обладнання та експлуатаційні витрати.

7. Висновок
Як ефективна технологія зміцнення поверхні, азотування може значно покращити зносостійкість та втому роликових ланцюгів, тим самим подовжуючи термін їхньої служби та підвищуючи надійність. Хоча азотування має деякі недоліки, такі як тривалий час обробки та високі вимоги до обладнання, його переваги значно переважають недоліки. Застосування азотування у виробництві роликових ланцюгів може не тільки покращити продуктивність та якість продукції, але й знизити витрати на обслуговування, що приносить значні економічні вигоди підприємству. Таким чином, перспективи застосування азотування у виробництві роликових ланцюгів є широкими, і вони заслуговують на поглиблене дослідження та просування підприємствами та дослідниками.

8. Напрямок майбутнього розвитку
З постійним розвитком науки і техніки, технологія азотування також постійно розвивається та впроваджує інновації. У майбутньому технологія азотування може розвиватися в таких напрямках:
Підвищення ефективності обробки: оптимізація параметрів процесу та технології обладнання дозволяє скоротити час азотування та підвищити ефективність виробництва.
Зменшення витрат на обробку: шляхом удосконалення обладнання та процесів зменшуйте інвестиції в обладнання та експлуатаційні витрати на азотування.
Покращення якості обробки: завдяки точному контролю параметрів процесу азотування покращується якість та однорідність азотованого шару.
Розширення сфер застосування: Застосовуйте технологію азотування до більшої кількості типів роликових ланцюгів та пов'язаних з ними виробів для подальшого розширення діапазону її застосування.
Коротше кажучи, застосування технології азотування у виробництві роликових ланцюгів має важливе практичне значення та широкі перспективи розвитку. Завдяки постійним дослідженням та інноваціям, ми вважаємо, що технологія азотування зробить більший внесок у розвиток галузі роликових ланцюгів.