一种新型表面硬化处理工艺
文章出处:新闻中心
责任编辑:东莞市原琦五金有限公司
发表时间:2012-10-26
---对传统热处理和防锈处理工艺的冲击和挑战!
---低成本、低能耗的环保型表面处理新工艺!
• ART技术(金属磨损自修复技术)是一种在矿物磨擦能量概念和矿物动力学原理指导下,利用ART非金属材料和专用的表面处理设备,采取特殊的表面处理的全新材料和处理工艺。
• ART表面预处理是指利用表面工程技术及相关设备、材料,利用ART粉体材料在金属零件表面生成ART抗磨保护层的表面处理的全新技术。它与传统的高消耗、高污染的热处理和电镀等传统工艺完全不同,在没有任何污染和低耗能条件下,可广泛应用于链条、齿轮、滚动轴承零件、弹簧、紧固件、大型铸锻件、汽车拖拉机零件、金属切削机床零件、气动工具及钻探机械零件、液压元件、轻工产品零件和飞机零件等铁基金属零件或工件的制造加工,可在上述零件制造加工过程中替代表面硬化处理、光洁度处理和防锈处理工艺方面的传统工艺。
• 经ART加工后的金属零件被称为ART零件,即具备自修复功效的零件。耐蚀的表面硬化处理技术特点是:
• 一、耐蚀的表面硬化处理金属工件表面被赋予超常的物理特性:
• 经清华大学摩擦学国家重点试验室验证证明,经ART技术处理后的金属磨擦零件,原零件表面的铁基特性改性为金属陶瓷特性,即形成ART耐磨防锈保护层,该保护层呈现以下物理特性:
• 1、显微硬度 690 — 1000 HV
• 2、摩擦系数 0.003 — 0.007(比润滑油低一个数量级)
• 3、线胀系数 13.6 — 14.2(与原钢基保持相同)
• 4、冲击强度 50 kg / mm²
• 5、电绝缘 0.1 — 10μm 的电绝缘层
• 6、耐高温 1575 — 1600℃
• 7、耐腐蚀 、海洋环境、酸、碱介质中不腐蚀
• 8、表面粗糙度Ra£ 0.08,表面微观特性属极光表面类中的亮光泽面。通常加工方法是超精磨,精抛光,镜面磨削才能实现。
• 9、ART保护层为原铁基金属表面的改性层(不是镀膜层),与原铁基没有明显界面,不会脱落。
• 二、ART表面处理新技术、新工艺和新材料可以替代传统加工工艺:
• ART表面处理工艺可将传统的金属表面强化(硬化)、表面光洁度、表面防锈处理三项工艺程序简化为用一项ART预处理新工艺代替。
• 目前传统金属零件的制造加工必须经过复杂多道工序,如为提高金属零件的表面强度,通常在零件加工成形后要采用表面淬火等热处理工序;为达到金属表面光洁度要求,还要进行对磨、滚磨处理;为达到表面防锈功能,金属零件还要进一步采用电镀、热喷涂等工艺进行锌、铬等防锈镀层处理 耐蚀的表面硬化处理。每项工序和工艺都是高能耗、高耗时、高污染工艺。
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• ART表面处理新工艺则主要是在矿物磨擦能量概念和矿物动力学原理指导下,利用ART材料和专用的表面处理设备,采取特殊的表面处理修复工艺,在低温、高速、磨合条件下,在很短时间里,修饰表面缺陷并同时将金属表面改性为与原基体没有明显界面的类金属陶瓷层,使金属零件表面具备高硬度(HV1100)、高光洁度(13级以上)和无锈蚀(陶瓷基)等物理特性。大大提高零件的加工效率, 同时ART在完成处理工艺过程中真正作到了零排放,避免了生产加工环节中的高能耗和高污染。为企业创造了一条低成本、低耗能的高效节能的生产加工途径。
在大多数型号的链条、轴承等金属零件加工工艺上,ART工艺可以取代组装前的热处理工艺,降低零件对材质的要求,进一步降低零件的制作成本。
三、ART零件可有效防止金属零件的早期失效,明显延长使用寿命、保持精度和防腐蚀:
金属零件中有相当部份是在磨擦磨损工况条件下使用,而早期失效则是影响其使用寿命的主要因素。在工况条件下早期失效最主要原因一是零件加工制作工艺的表面热处理和切削成形等工艺造成的零件表面缺陷(如刀具后角度压变应力产生微裂纹、粗磨和精磨工艺不到位等),二是工况条件下的磨损加剧零件表面缺陷以致早期失效。
如链轮和链条失效形式主要是磨损引起链条各零件表面缺陷扩大,以及磨损量增加使节距变长,从而使机器产生了附加动载荷,出现链条和链轮的连续冲击,产生振动和噪音并加速有缺陷配件的损坏。
又如轴承组合设计合理的条件下,轴承失效形式主要是疲劳点蚀,它会在受周期性变化的接触应力的作用下产生,其内因是疲劳点蚀加速零件表面缺陷扩大。另零件的磨损,如在高灰尘的条件下工作的滚动轴承,虽采用密封装置,滚动体与套圈仍有可能磨损,也会加速失效,拖拉机中的轴承磨损失效即为点蚀失效的2.5倍。其它如轴承塑性变形即在一定静载荷和冲击载荷作用下,会出现塑性变形凹坑,这也将导致振动和噪音,降低运转精度,最终严重影响使用寿命。
而经ART技术处理的金属零件,则因其特殊的磨擦学机理、光饰机理、超声机理和ART(自修复)材料的共同作用,可有效地修饰金属零件的表面缺陷,并同时将其表面改性为具有超常的抗磨能力的保护层。可以有效克服早期失效,延长零件使用寿命,提高和长期保持零件精度。经国家链条质量监督检验中心和国家轴承质量监督检验中心检测证明,参试16A链条可延长使用寿命为3.3倍以上,参试6205轴承则延长使用寿命10倍以上,麻化钻、M42-锥体球头铣刀试验证明使用寿命分别可提高4倍和1倍。
在ART零件安装使用后,如果同时辅以ART专用油品的配合,继续利用该零件工况条件可使零件的ART保护层得到进一步的强化和维持,还可进一步延长金属零件的使用寿命和保持精度,明显增加可靠性,使其成为具有磨损自修复、自愈合功能的金属零件。
经ART技术处理后的零件因其表面改性为金属陶瓷,因此零件还具备耐高温(1000度)左右和无腐蚀特点。有单位对16A链条作过防锈蚀试验,经3年临海野外条件下暴露无锈蚀 耐蚀的表面硬化处理;
四、ART预处理新工艺可广泛应用于以下领域:
链条、齿轮、高精密滚动轴承零件、弹簧、紧固件、汽车拖拉机零件、农业机械零件、海水养殖机械零件、食品和纺织机械零件、印刷机械零件、金属切削钻具、机床导轨及其轴承零件、气动工具及钻探机械零件、液压元件等。
五、ART技术产品的种类:
1、ART专用预处理剂:规格100毫升/瓶,主要用于零件的耐蚀的表面硬化处理。
2、ART专用磨合润滑油(脂):主要用于末经ART预处理的零件在工况条件下达到表面强化和保持精度。规格500毫升/桶/,500克/盒。如每桶可处理1000米(或重量为3000公斤)16A型号链条零件。
3、 ART刀刃具预处理剂:主要用于刀刃具的预处理。500毫升/桶,。每桶可处理100个刀刃具。
4、ART刀刃具抗磨剂(磨合剂):主要用于末经ART预处理过的刀刃具,可在切削钻过程中提高刀刃具的使用寿命。500毫升/桶,500克/盒,在切削过程作为冷却液循环方式使用。每桶/盒可处理100根刀刃具。
5、ART专用预处理设备:主要用于ART处理剂与被处理零件的综合预处理。根据ART预处理工艺及处理量的实际需要可分别选择不同型号。