В ПНИПУ выяснили, как остатки смазочной жидкости влияют на прочность металла
Важнейший этап производства деталей — обработка для повышения прочности и устойчивости к коррозии. Одна из часто применяемых технологий — ионное азотирование, когда стальную поверхность насыщают азотом. Такой способ увеличивает эксплуатационный ресурс деталей более чем в два раза. Однако перед началом этого процесса детали должны иметь чистые поверхности, без следов коррозии, мазута, грязи и смазочно-охлаждающих жидкостей. Последние из них повсеместно применяют при механической обработке. В результате детали загрязняются разными примесями, и это приводит к появлению серьезных дефектов при азотировании. Ученые ПНИПУ выяснили и описали влияние смазочно-механических жидкостей на процесс обработки. Результаты исследования помогут доказать важность очистки и избежать негативных последствий после азотирования.
Исследование представлено на конференции «Инновационные технологии в материаловедении и машиностроении (ИТММ-2023)». Способов упрочнения поверхности существует достаточно много, например цементация, хромирование, обработка токами высокой частоты. Но такие методы имеют ряд ограничений и менее эффективны в массовом использовании. Ионное азотирование – универсальный процесс, позволяющий упрочнять детали любой конфигурации массой от нескольких грамм до тонн.
Сейчас эта технология изучается в Германии, Австрии, Белоруссии, Болгарии и других странах. Она нашла применение во всех отраслях промышленности, в том числе нефтегазовой, трубопроводной, машиностроительной. Однако исследование ученых Пермского Политеха позволило создать обширную базу производственных данных и выявить практическое влияние смазочно-охлаждающих жидкостей на процесс упрочнения. Так были обнаружены и зафиксированы дефекты, которые ранее не были описаны.
Пермские политехники взяли две партии деталей, поступивших на производство со следами смазочно-охлаждающих жидкостей после механической обработки. При визуальном осмотре на поверхности деталей ученые ПНИПУ сразу заметили белые разводы, пятна и въевшуюся технологическую грязь. Наиболее загрязненными местами оказались отверстия и резьба.
Каждую деталь, в том числе внешний и внутренний диаметр, мелкие отверстия и резьбу вручную промыли бензином, ацетоном, поверхностно активными веществами (ПАВ) с теплой водой и раствором холодного химического обезжиривания. Затем протерли насухо белой ветошью, чтобы отследить чистоту поверхности. В результате на первой партии деталей после применения бензина и ПАВ поверхности были чистыми. На остальных деталях даже после применения всех средств устранить полностью следы смазочно-охлаждающей жидкости не удалось.
Затем на всех деталях провели ионное азотирование и повторный осмотр. Ученые зафиксировали дефекты и измерили поверхностную твердость деталей при помощи специального устройства – ультразвукового твердомера.
«В процессе ионной обработки остатки смазочно-охлаждающей жидкости и примеси выгорали, искрились и загрязнили камеру установки и вакуумную систему. Мы наблюдали неравномерное свечение плазмы на деталях во время температурной выдержки. Обычно после упрочнения поверхность металла становится равномерно матово-серой или черной, а у нас цвет был неравномерным на всех деталях. На второй партии появились ярко выраженные радужные пятна, поскольку в процессе закалки частицы смазочно-охлаждающих жидкостей образуют тонкие полимерные пленки, которые тормозят проникновение азота вглубь металла», – рассказывает аспирант кафедры механики композиционных материалов и конструкций ПНИПУ Ирина Соколова.
«Результаты измерений поверхностной твердости, которые были проведены, доказывают неравномерность и дефектность полученного упрочнения. Твердость таких деталей оказалась либо на 20-40 процентов ниже, чем на однородной поверхности, либо не изменилась в сравнении с незакаленным металлом», – подводит итог профессор кафедры механики композиционных материалов и конструкций ПНИПУ Светлана Порозова.
Так ученые Пермского Политеха выяснили, что различные жидкости влияют на образование азотированного слоя по-разному. Например, в одной из рассмотренных жидкостей оказались трудноудаляемые тяжелые фракции органических веществ, температура выгорания которых может достигать 1000 °C. Полностью очистить поверхность деталей от смазочно-охлаждающих жидкостей можно с использованием специальных химических растворов, но их необходимо подбирать исходя из анализа состава.
Благодаря исследованиям пермских политехников стало ясно, что перед ионным азотированием детали необходимо очищать от смазочно-охлаждающих жидкостей, поскольку их остатки замедляют процесс проникновения азота и становятся причиной возникновения внешних дефектов. Проведенная работа позволит усовершенствовать технологические процессы, чтобы повысить производительность и качество изделий, сократить количество бракованных деталей, например, для строительства автомобилей. Результаты исследований уже нашли свое применение на практике – их учитывают при приеме деталей для азотирования специалисты компании ООО «Ионные технологии», которые занимаются химико-термической обработкой деталей, инструмента, узлов механизмов из сталей, чугуна, титана и сплавов.
Telegram 
Дзен 
VK Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Мы много знаем о том, как цивилизации до нас строили дома и дороги, но с объектами материальной культуры дела обстоят сложнее. Ремесленные техники часто хранились в строгом секрете и могли быть случайно утрачены при неудачном стечении обстоятельств. Так случилось с ювелирной техникой цзинь чжэ сы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Ученые Южного федерального университета исследовали новую светочувствительную молекулу и обнаружили, что она ведет себя совсем не так, как ожидалось. Благодаря необычным свойствам она может стать основой для создания умных материалов, сенсоров и лекарств, которые будут активироваться светом именно там, где нужно, например, для борьбы с опасными бактериями.
Авторы нового исследования провели сравнительный анализ видов паукообразных и выяснили, какие эволюционные и биомеханические факторы делают одних пауков быстрыми, а других — медленными. Параллельно ученые выделили из этой группы рекордсмена по скорости перемещения.
Сотрудники факультета экономических наук НИУ ВШЭ показали, что точность прогноза рождаемости в России можно улучшить почти в полтора раза, если добавить в модель динамику поисковых запросов по темам, связанным с беременностью и родами. В наиболее эффективных моделях ошибка прогноза снижается с 4,6 до 3,2%.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно