1. Apdorojimo azotais supratimas:
Nitridavimas yra termocheminis paviršiaus apdorojimo procesas, apimantis azoto difuziją į medžiagos paviršinį sluoksnį. Šis procesas paprastai atliekamas kontroliuojamoje atmosferoje, pavyzdžiui, amoniako dujose, aukštesnėje temperatūroje nuo 500 iki 1100 laipsnių Celsijaus. Azoto atomai prasiskverbia į medžiagos paviršių, sudarydami nitridus, kurie žymiai pakeičia jos savybes.
2. Azotavimo tipai:
CNC apdirbimui dažniausiai naudojami keli azotinimo procesų tipai, įskaitant azotavimą dujomis, azotavimą druskos vonioje ir plazminį azotavimą. Dujų azotavimas yra plačiausiai naudojamas metodas, kai medžiaga veikiama atmosferoje, kurioje yra daug amoniako. Druskos vonios azotavimas apima medžiagos panardinimą į išlydytos druskos vonią, kurioje yra daug azoto turinčių junginių. Kita vertus, plazminis azotavimas naudoja žemo slėgio plazmos aplinką, kad į medžiagos paviršių būtų įvestas azotas.
3. Nitridavimo poveikis medžiagos charakteristikoms:
Apdorojimas azotu turi didelį poveikį įvairioms medžiagų savybėms, pagerindamas jų veikimą tam tikrose srityse. Išnagrinėkime kai kurias pagrindines nitridavimo paveiktas charakteristikas:
a. Kietumas:
Azotavimas žymiai padidina medžiagų paviršiaus kietumą. Proceso metu azoto atomai sudaro nitridus, kurie yra kieti junginiai, kurie prisideda prie medžiagos kietumo. Dėl šio pagerinto kietumo medžiaga tampa atsparesnė dilimui, trinčiai ir deformacijai.
b. Atsparumas dilimui:
Azotavimas pagerina medžiagos atsparumą dilimui, nes susidaro kietas, dilimui atsparus paviršiaus sluoksnis. Šis sluoksnis, žinomas kaip sudėtinis sluoksnis, sudarytas iš nitridų ir puikiai atsparus trinčiai, erozijai ir paviršiaus nuovargiui.
c. Nuovargio stiprumas:
Apdorojimas azotu gali padidinti medžiagų atsparumą nuovargiui, todėl jos tampa atsparesnės ciklinei apkrovai ir įtempiams. Gniuždymo įtempiai, kuriuos sukelia nitridavimas paviršiaus sluoksnyje, padeda stabdyti įtrūkimų plitimą ir padidinti bendrą medžiagos nuovargio tarnavimo laiką.
d. Atsparumas korozijai:
Tam tikros azotavimo rūšys, pvz., azotavimas druskos vonioje, gali pagerinti medžiagos atsparumą korozijai. Nitridų susidarymas ant medžiagos paviršiaus sukuria apsauginį sluoksnį, kuris veikia kaip barjeras nuo korozinių elementų ir prailgina medžiagos tarnavimo laiką atšiaurioje aplinkoje.
e. Matmenų stabilumas:
Azotavimas sumažina medžiagų matmenų pokyčius ir užtikrina geresnį matmenų stabilumą. Procesas sukelia paviršiaus gniuždymo įtempius, kurie neutralizuoja tempimo įtempius, kurie dažnai sukelia medžiagos iškraipymą arba deformaciją.
f. Trinties koeficientas:
Azotavimas gali sumažinti medžiagų trinties koeficientą, todėl pagerėja tepimas ir sumažėja trinties nuostoliai. Tai ypač naudinga tais atvejais, kai norima mažos trinties, pvz., slankiojantiems arba besisukantiems komponentams.
4. Įprastos medžiagos, kurios CNC apdirbimo pramonėje yra apdorojamos azotu:
a. Plienas:
Plienas yra viena iš dažniausiai naudojamų medžiagų CNC apdirbimo pramonėje, o kelių rūšių plienas yra apdorojamas azotavimu. Kai kurios populiarios plieno rūšys, kurios yra azotuojamos, yra:
i. AISI 4140:
Šis vidutinio anglies plienas dažnai naudojamas tais atvejais, kai reikalingas didelis stiprumas ir kietumas. Nitriduojantis AISI 4140 plienas padidina jo paviršiaus kietumą ir atsparumą dilimui, todėl jis tinkamas komponentams, veikiamiems didelės apkrovos ir susidėvėjimo.
ii. AISI 4340:
Žinomas dėl didelio stiprumo ir tvirtumo, AISI 4340 plienas dažniausiai naudojamas aviacijos ir automobilių pramonėje. Šios rūšies plieno azotavimas pagerina jo kietumą, atsparumą dilimui ir atsparumą nuovargiui, todėl jis idealiai tinka svarbiems komponentams, pvz., krumpliaračiams ir velenams.
iii. AISI 316:
Tjo austenitinis nerūdijantis plienas yra plačiai naudojamas pramonės šakose, kurioms reikalingas puikus atsparumas korozijai. Azotuotas AISI 316 plienas padidina jo paviršiaus kietumą ir atsparumą dilimui, kartu išlaikant atsparumo korozijai savybes.
b. Įrankių plienas:
Įrankių plienai yra specialiai sukurti darbams, kuriems reikalingas didelis kietumas, atsparumas dilimui ir terminis stabilumas. Kai kurios dažniausiai nitriduotos įrankių plieno rūšys:
i. H13:
Šis karšto apdirbimo įrankių plienas yra plačiai naudojamas liejant ir kaliant. Azotuotas H13 plienas pagerina jo paviršiaus kietumą, atsparumą dilimui ir terminio nuovargio savybes, todėl jis tinkamas naudoti aukštoje temperatūroje.
ii. D2:
Žinomas dėl didelio atsparumo dilimui ir kietumo, D2 įrankių plienas dažnai naudojamas pjovimui ir formavimui. Azotuotas D2 plienas pagerina jo paviršiaus savybes, padidina atsparumą dilimui ir pagerina našumą atliekant sudėtingas apdirbimo operacijas.
c. Ketaus:
Ketus yra dar viena medžiaga, su kuria dažnai susiduriama apdirbant CNC, o tam tikros rūšies ketui gali būti naudingas apdorojimas azotavimu. Kai kurios įprastos ketaus rūšys, kurios yra azotuojamos, yra:
i. G25:
Ši pilkojo ketaus rūšis yra plačiai naudojama srityse, kuriose reikalingas geras apdirbamumas ir atsparumas dilimui. Azotuotas G25 ketus pagerina jo paviršiaus kietumą ir atsparumą dilimui, todėl tinka komponentams, kurie yra susidėvėję abrazyviai.
ii. GGG40:
GGG40, taip pat žinomas kaip mazginis arba kaliasis ketus, pasižymi puikiu stiprumu ir lankstumu. Azotuotas GGG40 ketus padidina jo paviršiaus kietumą ir atsparumą dilimui, todėl jis tinkamas komponentams, veikiamiems didelės apkrovos ir susidėvėjimo.
iii. G17CrMo5-5:
Ši karščiui atspari ketaus rūšis dažniausiai naudojama tais atvejais, kai reikalingas atsparumas aukštai temperatūrai ir atsparumas dilimui. Azotuotas G17CrMo{3}} ketus pagerina jo paviršiaus savybes, todėl jis tinkamas komponentams, veikiamiems aukštesnės temperatūros ir susidėvėjimo.