EN
AR
BG
HR
CS
DA
NL
FI
FR
DE
EL
HI
IT
JA
KO
NO
PL
PT
RO
RU
ES
SV
TL
VI
TH
TR
GA
CY
BE
IS
Зношванне і задзіры ў нержавеючай сталі: выбар матэрыялу і рашэнні для апрацоўкі паверхні рухомых кампанентаў
Вось докладны, прафесійны дапаможнік па барацьбе са спрацоўваннем і зношваннем нержавеючай сталі, што з'яўляецца ключовай праблемай для інжынераў-канструктараў і фахоўцаў па тэхнічнаму абслугоўванню.
Зношванне і задзіры ў нержавеючай сталі: выбар матэрыялу і рашэнні для апрацоўкі паверхні рухомых кампанентаў
Для інжынераў, якія распрацоўваюць рухомыя кампаненты — цыліндрычныя злучальныя дэталі, клапаны, насосы і падшыпнікі — нержавеючая сталь часта выбіраецца з-за яе стойкасці да карозіі. Аднак гэтая ж уласцівасць робіць яе вельмі падатлівай разбуральнаму зносу, які называецца затык (ці халоднае зварванне). Гэтая артыкул прадастаўляе зразумелы і прыдатны для ужывання дапамогу па прадухіленні зціску праз выбар матэрыялаў і паверхневую інжынерыю, каб забяспечыць бясперапойнае і доўгае выкарыстанне вашых кампанентаў.
Чаму нержавеючая сталь зціскаецца? Галоўная прычына
Затык — гэта форма цяжкага адгезійнага зносу. Калі два паверхні з нержавеючай сталі рухаюцца адзін супраць аднаго пад ціскам, абаронны акісны пласт знішчаецца. Пад ім знаходзіцца мяккая, пластычная сталь, якая зварваецца на мікраскапічным узроўні. Пры працягненні руху гэтыя звараныя злучэнні разрыўваюцца, адрываючы металічныя часціцы ад паверхняў і ствараючы цяжкі паверхневы ўшкоджанні, тэнтанне і, часта, заклінаванне.
Асноўныя фактары, якія паскараюць затык:
-
Вялікія нагрузкі / Нізкая хуткасць: Высокі тысконтакт з павольным, хістаючым рухам - класічны сцэнарый для зношвання.
-
Падобныя матэрыялы: Аднолькавыя металы маюць значна большую схільнасць да халоднага зварвання.
-
Нізкая твёрдасць: Мяккія, больш пластычныя маркі (напрыклад, 304) больш падатныя, чым цвёрдкія.
-
Адсутнасць змянення: Сухі або погана змазаны кантакт рэзка павялічвае рызык.
Стратэгія 1: Абранне матэрыялу - Першы шароніфенсіўнай лініі
Самы эфектыўны спосаб прадухілення зношвання - гэта выбраць правільныя матэрыялы з самага пачатку.
а. Убярыце аднолькавыя металічныя спалучэнні
Гэта залатое правіла. Ніколі не злучайце аўстэнітную нержавеючую сталь (304, 316) з самой сабой для шліфаваных кантактаў.
б. Абярыце маркі нержавеючай сталі, стойкай да зношвання
Некаторыя віды нержавеючай сталі па сутнасці лепшыя з-за здольнасці павярхневага памяцьценні або рознай мікрасруктуры.
| Матэрыял | Асноўныя характарыстыкі | Ідэальна для |
|---|---|---|
| 304 / 316 | Самыя падрыхтаваныя. Мяккая, пластычная, памяцьцеючая пры дэфармацыі. | Толькі для статычных прыкладанняў. Пазбягайце для рухомых частак. |
| Нітронык 60 (UNS S21800) | Залаты стандарт. Высокі каэфіцыент змацнення, высокі змест хрома і азоту. Тварчасць можа перавышаць HRC 40 пры трыванні. | Клапаны, крэпёж, падшыпнікі, утулкі. |
| 440C / 17-4PH | Мартэнсітны/дажджавы закаляння. Можа падвяргацца тэрмічнай апрацоўцы да высокай тваркасці (HRC 50+). Выдатная стойкасць да зносу, але патрабуе пасівацыі для ацалівай стойкасці. | Высокамцэнтныя падшыпнікі, шасцярні, крэпёж. |
| Дуплекс 2205 | Двухфазная (аўстэніт/ферыт) структура забяспечвае лепшую стойкасць чым 304/316. Павышаная межа цягнення. | Валы, арматура ў агрэсіўных асяроддзях. |
| Сплавы кабальта (Stellite 6) | Не нержавеючы, але выкарыстоўваецца для наплаўлення. Экстрэмальная стойкасць да задзіраў і зносу. | Сяджалішчы клапанаў, арматура і паверхні трывання ў цяжкіх умовах. |
в. Пары з рознай ступенню метала
Злучэнне нержавеючай сталі з зусім іншым матэрыалам — гэта вельмі эфектыўная стратэгія.
-
Нержавеючая сталь супраць бронзы: Класічнае спалучэнне. Бронза выконвае функцыю самаансыпальнага матэрыялу, мае здольнасць да самазмянення і прадухіляе прыліганне аднаго металу да іншага.
-
Нержавеючая сталь супраць закалянай інструментальнай сталі: Вялікая розніца ў твардасці і структуры матэрыялу прадухіляе прыліганне.
-
Нержавеючая сталь супраць вуглядна-графітавага матэрыялу: Добра падыходзіць для сухога або напаўсухога рэжыму працы.
Стратэгія 2: Апрацоўка паверхні — палепшэнне асноўнага матэрыялу
Калі вы змушенны выкарыстоўваць стандартны кантрольны клас, такі як 304 або 316, або вам трэба павысіць эфектыўнасць, то выхад у выглядзе паверхневай апрацоўкі.
а. Пакрыцці з нізкім трыманнем
-
Пакрыццё PTFE (Teflon) або дысульфід молібдэну (MoS2): Гэтыя пакрыцці запякаюцца на дэталі, ствараючы пастаянную паверхню з сухім змякчэннем, якая значна змяншае каэфіцыент траненні. Ідэальна падыходзіць для крэпячых вырабаў.
-
Фізічнае апарыванне з парой (PVD): Наносіць надзвычай цвёрдае, тонкае і гладкае керамічнае пакрыццё, напрыклад: Нітрыд хрома (CrN) або Нітрыд тытану (TiN) . Гэтыя пакрыцці занадта цвёрдыя для халоднага сплавання і прапануюць адрозную зносастойкасць. Выдатна падыходзіць для дакладных кампанентаў.
б. Абработка паверхні для павелічэння цвірдасці
-
Нітрыдаванне / Нітракарбіраванне: Увадзіць азот у паверхню, ствараючы жорсткі, зносастойкі слой. Увага: Гэта можа памяншаць стойкасць да карозіі на некаторых марках, бо зніжае ўтрыманне хрома.
-
Аб'ёмнае гарачанне (для мартэнсітных марак): Маркі, як 440C, могуць быць паўнавартасна загартаваныя, тады як іншыя могуць быць паверхнева загартаваныя з дапамогай спецыяльных працэсаў.
в. Цёплаапружныя пакрыцці
-
Высокахуткавое асычанне паліва з кіслародам (HVOF): Разрыхляе парашкавыя матэрыялы (як вольфрамавы карбід-кобальт) на паверхню з надгукавой хуткасцю, ствараючы шчыльнае, надзвычай цвёрдае і зносастойкае пакрыццё.
Стратаегія 3: Лепшыя практыкі праектавання і эксплуатацыі
-
Лубрыйванне: Заўсёды выкарыстоўвайце высокаякаснае, антыфрыкцыйнае змалка. Цяжкія, высокія цісненне змалкі, якія ўтрымліваюць дадаткі для надзвычайнага ціснення (EP), як дысульфід молібдэну ці графіт, неабходныя для зборкі.
-
Памяншыць паверхневы ціск: Стварыце большыя кантактныя паверхні, выкарыстоўвайце шайбы і забяспечце правільную альбоўку, каб мінімізаваць нагрузкі на асобныя вузлы.
-
Кантрольная паверхня: Вельмі гладкая паверхня (напрыклад, 8–16 µin Ra) можа скараціць колькасць кантактных пунктаў. Навад, спецыяльна шорсткая паверхня можа захопліваць змалачваючы матэрыял. Аптымальная паверхня часта знаходзіцца ў дыяпазоне 16–32 µin Ra.
-
Спампоўвайце, паскарайцеся: Зношванне найгоршае пры нізкай хуткасці. Калі магчыма, распрацоўвайце канструкцыю для вельмі павольнага, уважлівага руху або хутчэйшай працы, дзе можа ўтварыцца гідрадынамічная змалачваючая плёнка.
Праваднік для хуткага выбару распаўсюджаных кампанентаў
| Кампанент | Вышэйкі рызыкі | Рэкамендаванае рашэнне |
|---|---|---|
| Рэзьбавыя злучэнні | болт 316 у гнезда 316 з нарезанай рэзьбай. |
Рознороднае спалучэнне: Выкарыстоўвайце больш цвёрдкі матэрыял для гайкі (напрыклад, гайка з нітроныка 60 на балце 316). Пакрыцце: Пакажыце прамы гадзіны са сшыткам PTFE/MoS2. Змазка: Заўсёгдзі выкарыстоўвайце састаў супраць прыгарання. |
| Клапаны | стовбур 304 у кіроўніцы 304. |
Абнаўленне матэрыялу: Пакажыце нітронык 60 для стовбура. Рознороднае спалучэнне: Выкарыстоўвайце бронзавую кіроўную ўтулку. Змазка: Правільнае змяшчэнне сальніка |
| Валы і Втулкі | Нержавеючы вал у падшыпніку са сталёвай утулкай |
Рознороднае спалучэнне: Вал з 316 або 440C у бронзавай ці графітавай втулцы Паверхневая абробка: Нанесці PVD-пакрыццё (CrN) на вал |
| Зубчатыя колёса | шацыя 17-4PH, якая круціць зубчастую 17-4PH |
Тэрмічная апрацоўка: Абодва зубчастыя колы загарціць да максімальнай твёрдасці (HRC 44+ для 17-4PH) Змазка: Выкарыстоўвайце высокая якасць машыннага алея з EP-адітыўамі |
Вывад: шматграны падыход мае ключавое значэнне
Запабяганне прыкаванню нержавеючай сталі — гэта не пошук аднаго чароўнага сродку. Патрэбны сістэмны падыход:
-
Спачатку абярыце непадобныя матэрыялы ці ўнутраныя маркі сталі, якія стойкія да прыкавання, такія як Nitronic 60.
-
Другое, пакажыце апрацоўку паверхні напрыклад, PVD ці пакрыццё з нізкім тармазам, каб яшчэ палепшыць эфектыўнасць і забяспечыць запас бяспекі.
-
Нарэшце, ніколі не зневажайце значэнне дызайну, змалкоўвання і правільнай устаноўкі.
Разумеючы металургію, якая стаіць за прыкаваннем, і ўжыўшы гэтыя стратэгіі, вы можаце з пэўнасцю вызначыць нержавеючую сталь для рухомых кампанентаў, выкарыстоўваючы яе стойкасць да карозіі, не станоўчы ахвярай яе дратоўнай схільнасці да заклінавання.
