ООО Ухань Фэн Эр Шунь Оборудование для Термической Обработки
здание 5-3, Промышленный парк «Ляньдун U-Гу», Экономическая зона развития Янло, р-н Синьчжоу, г. Ухань, Китай
ООО Ухань Фэн Эр Шунь Оборудование для Термической Обработки
здание 5-3, Промышленный парк «Ляньдун U-Гу», Экономическая зона развития Янло, р-н Синьчжоу, г. Ухань, Китай
Часто слышу, будто ионное азотирование — это просто ?подай напряжение, нагрей и жди?. На деле, если не вникнуть в физику плазмы и не настроить источник как следует, вместо упрочнённого слоя получишь либо ?пятнистую? поверхность, либо вовсе прожжёшь деталь. Сам через это проходил, когда лет десять назад экспериментировал с устаревшими выпрямителями.
Всё упирается в источник питания. Раньше использовали простые выпрямители, но они давали нестабильную плазму — особенно на сложных геометриях, вроде отверстий или пазов. Дуга постоянно ?бегала?, поверхность перегревалась локально. Сейчас, конечно, ситуация иная.
Вот, к примеру, на одном из последних проектов мы применяли импульсный источник от ООО Ухань Фэн Эр Шунь Оборудование для Термической Обработки. Их разработки, если смотреть на www.fengershun.ru, как раз заточены под плазменное азотирование. Ключевое — это микропульсовый режим. Он позволяет подавлять дугообразование, особенно на начальной стадии, когда очистка поверхности идёт. Без этого этапа дальше можно даже не продолжать — адгезия слоя будет никакой.
Но даже с хорошим источником нужно понимать, как его ?завязать? с системой управления. У них, если я правильно помню по техдокументации, есть автоматические системы, которые подбирают параметры по току дуги и давлению. На практике это означает, что оператор не должен вручную гасить каждую вспышку — система сама снижает напряжение на микросекунды. Экономит время и нервы, честно говоря.
Многие думают, что ионное азотирование — это исключительно насыщение азотом. Да, основа такова, но если добавить в атмосферу углерод (скажем, от метана) или кислород, свойства слоя меняются кардинально. Мы называем это многокомпонентным насыщением. Скажем, для пресс-форм под литьё алюминия добавляем немного углерода — повышается износостойкость, снижается адгезия расплава.
Но здесь своя засада: если не контролировать парциальное давление каждого газа, можно получить непредсказуемую структуру. Я как-то пробовал на старой камере без точных вакуумметров — результат был от партии к партии разный. Потом поставил абсолютный вакуумметр (кстати, их тоже ООО Ухань Фэн Эр Шунь производит, насколько я в курсе) — ситуация выровнялась. Разброс по толщине слоя уменьшился с 20% до 5-7%.
Температура — отдельная история. Важно не просто нагреть до 500-550°C, а сделать это равномерно, и главное — контролировать нагрев не по термопаре в печи, а по пирометру, направленному на саму деталь. Потому что плазма греет избирательно. Особенно это критично для длинных валов или тонкостенных изделий.
Самая распространённая — экономия на подготовке поверхности. Даже маленькое пятно масла или след от пальца может стать центром дугообразования. Очистка в ультразвуковой ванне — обязательно. Но и после неё лучше сразу загружать в камеру, не оставляя детали на воздухе надолго.
Другая ошибка — игнорирование ?послесвечения? плазмы после отключения высокого напряжения. Если сразу начать продувку азотом, можно занести конденсат на ещё горячую поверхность. Я даю камере остыть в вакууме хотя бы до 200°C. Да, цикл удлиняется, но брака нет.
И ещё про оборудование: нельзя забывать про регулярную чистку камеры и анодов. Осаждённая сажа и продукты распыления меняют электрическую ёмкость системы, и параметры процесса ?уплывают?. Раз в 50 циклов — обязательная профилактика с полной разборкой.
Был заказ на азотирование валов из стали 38Х2МЮА для погружных насосов. Проблема — необходимость получить равномерный слой по всей длине (около 2 метров) и особенно в зоне сальниковых уплотнений. На старом оборудовании всегда был провал по твёрдости в центральной части.
Решили использовать импульсный источник с возможностью зонного регулирования тока. По сути, это несколько независимых контуров, которые можно настраивать отдельно. Информацию по таким системам я как раз находил на сайте Фэн Эр Шунь, в разделе про автоматические системы управления. Применили их подход — установили дополнительные подогреватели-компенсаторы в середине камеры и настроили обратную связь по температуре с нескольких точек вала.
Результат — твёрдость в пределах 800-850 HV по всей длине, включая центральную зону. Но пришлось повозиться с настройкой длительности импульсов для разных участков, чтобы не было перегрева. Это заняло лишних два дня на пробные запуски.
Сейчас основной тренд — это ещё большая интеграция управления. Не просто задать время и температуру, а чтобы система сама, на основе введённой марки стали и требуемой глубины слоя, подбирала профиль насыщения: изменение состава атмосферы во времени, температурные ступени, параметры импульсов.
Вижу, что компании, вроде упомянутой ООО Ухань Фэн Эр Шунь, двигаются в сторону таких интеллектуальных систем. Их разработки в области высоковольтных высокочастотных инверторных источников как раз позволяют более гибко управлять плазмой. Это уже не просто ?включил-выключил?, а точное формирование плазменного слоя вокруг детали.
Ещё одно направление — комбинированные процессы. Например, ионное азотирование + нанесение PVD-покрытия в одной вакуумной сессии. Это будущее, но пока есть сложности с перекрестным загрязнением камеры. Думаю, лет через пять это станет более доступной опцией для серийного производства.
В целом, ионное азотирование — живой процесс. Нельзя выучить раз настройки и применять их ко всему. Каждая новая деталь, каждая марка стали — это немного новый эксперимент. Главное — понимать, что происходит в камере на уровне физики, а не просто слепо следовать инструкции. И, конечно, иметь оборудование, которое даёт возможность для такой тонкой настройки, а не работает по принципу ?всё или ничего?.
