Внедрение современной технологии ионной химико-термической обработки деталей на предприятии ПАО «АВИАЦИОННАЯ КОРПОРАЦИЯ «РУБИН»

Авиационная Корпорация «Рубин»  –   единственное предприятие в странах СНГ и  Российской Федерации, тематикой которого является создание и производство изделий взлетно-посадочных устройств, гидроагрегатов и гидросистем современных самолетов и других летательных аппаратов всех типов. Основные виды деятельности – производство продукции для авиастроения: тормозных колёс, приводов-генераторов, плунжерных насосов, насосных станций, гидромоторов, ряда агрегатов управления.

Корпорацией сделана ставка на создание конкурентоспособного производства, способного как  к серийному выпуску, так и к созданию уникальных изделий, дающих российской авиации уверенно держать марку лидера в авиамире. Поэтому предприятие активно занимается вопросами инновации, технического переоснащения и модернизации производства.

В связи с этим ПАО «Авиационная Корпорация «Рубин»  совместно с компанией ООО «Ионные технологии» были проведены научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по внедрению современной технологии ионно-вакуумной химико-термической обработкой перспективных изделий в технологический цикл предприятия. Стоит отметить, что ранее на данном производстве использовалась устаревшая  технология поверхностного упрочнения изделий – газовое каталитическое азотирование. Однако, данный метод упрочнения категорически не устраивал руководство предприятия, в связи с чем была необходимость освоения новой, более современной и автоматизированной технологии.

Существующие технологии печного газового азотирования, в настоящее время, не отвечают современным технологическим требованиям. Процессы являются высокозатратными, вредными и взрывоопасными, которые наносят неоценимый материальный и экологический ущерб, а так же пагубно влияют на здоровье человека.

Ионно-вакуумное азотирование в сравнении с существующими процессами печного газового и каталитического азотирования имеет существенные преимущества:

• Экологическая безвредность, чистота и безотходность процессов;
• Повышение производительности, снижение трудоемкости и себестоимости обработки в 2 – 4 раза в зависимости от типа деталей и объема садки;
• Ресурсосбережение за счет резкого сокращения электроэнергии в 3 – 4 раз и рабочих газов в 50 – 100 раз;
• Универсальное, автоматизированное и безынерционное оборудование;
• Повышение качества и потребительских свойств ответственных деталей с одновременным обеспечением бездеформационного упрочнения, размерной и чистовой точности.

В процессе совместных НИОКР проведен сравнительный анализ методов поверхностного упрочнения изделий. Объектом исследования выбрана деталь «Плунжер» из стали 30Х3ВА.

до упрочнения	в процессе упрочнения	после упрочнения
Рисунок 1. Общий вид упрочняемых деталей "Плунжер"

Таблица 1. Характеристики азотированного слоя на стали 30Х3ВА

Рисунок 2. Микроструктура азотированного слоя: а, б – х100; в, г – х1000; а, в – после ионного азотирования; б, г – после печного азотирования на стали 30Х3ВА

На детали после печного азотирования в структуре наблюдается сильно развитая сетка крупных нитридов, что приводит к снижению поверхностной микротвердости и повышает охрупчивание слоя (рис. 3б). В данном структурно-энергетическом состоянии слоя формируется неблагоприятный градиент концентраций внутренних напряжений          (±60 – 100 кгс/мм²) и резко ухудшается размерная и чистовая точность упрочненных деталей (в 2 – 3 раза в сравнении с ионным азотированием).

Рисунок 3. Микроструктура азотированного слоя на стали 30Х3ВА, х200: а – ионное азотироание; б – печное азотирование

Структуро-энергетическое состояние азотированного слоя после ионного азотирования (рис. 3а) характеризуется отсутствием хрупкой, грубой нитридной сетки по границам зерен  в сравнении с печным азотированием.

Рисунок 4. Распределение микротвердости по глубине азотированного слоя на детали «Плунжер» сталь 30Х3ВА после ионного и печного азотирования

Сравнительные исследования азотированных образцов после печного и ионного азотирования показали более равномерный профиль твердости слоя после ионного азотирования с монотонным уменьшением микротвердости с 850 HV до твердости сердцевины.

Эффективная глубина слоя после ионного азотирования 0,24 мм и отвечает заданным требованиям (h ≥ 0,15 мм).

Необходимо отметить, что экстремальный профиль твердости после печного азотирования свидетельствует о неблагоприятной эпюре внутренних напряжений и развитии дефектного нитридного слоя и грубой нитридной сетки по границам зерен (рис.3). При ионном азотировании нитридный слой более качественный (рис.2) , умеренно и однородно развит (h_нз 11 – 13 мкм) и имеет преимущественно архитектурное (столбчатое) строение.

Проведены замеры изменения геометрических размеров и радиального биения на деталях «Блок цилиндров» после ионно-вакуумного азотирования. Результаты замеров положительны – изменения минимальные и находятся в допусках.

а	б
Рисунок 5. Вид деталей «Блок цилиндров» во время (а) и после (б) режима ионного азотирования

Использование технологии ионно-вакуумного азотирования позволяет изготавливать детали в окончательные размеры, исключая дополнительные механические и шлифовочные операции, внедрять инновационные конструкторско-технологические решения, поднять на принципиально новый уровень качество  продукции, существенно снизить затраты и обеспечить многократный рост производительности труда.

Результат совместных НИОКР – подписанный договор на внедрение автоматизированной установки последнего поколения для ионно-вакуумной ХТО деталей с поставкой в I квартале 2020 года.

•  ЗАКАЗАТЬ АЗОТИРОВАНИЕ
  ×

  Заказать ионное азотирование
  * Узнать можно ли упрочнить вашу деталь?