. : ПРОИЗВОДСТВО

Ионные процесы упрочнения деталей ГТД и инструментов

Итогом многолетней и плодотворной совместной работы специалистов ММПП "Салют" и МГТУ им. Н.Э. Баумана стало создание научных основ, технологии и производственной базы для ионно-плазменных процессов поверхностного упрочнения ответственных деталей ГТД. Осуществлен переход от традиционных процессов газового азотирования и газовой цементации в шахтных печах к новым высокоэффективным процессам - ионному азотированию и ионной цементации.

В основе новых процессов лежит метод активации тлеющим разрядом газовой среды и обрабатываемой поверхности. Создаваемая при низком давлении, ионизированная атмосфера обладает высокой насыщающей способностью, обеспечивает высокое качество диффузионного слоя и высокую воспроизводимость результатов обработки.
Промышленная реализация процессов ионной химико-термической обработки стала возможной благодаря оснащению термического производства необходимым технологическим оборудованием, часть из которого создана непосредственно на предприятии.

Применение ионного азотирования, создающего на рабочих кромках режущего инструмента твердый (более 1000 НV 0,05) износостойкий слой в 10-20 мкм, дает возможность повысить стойкость инструмента из быстрорежущих сталей в среднем в 2 раза. Этот фактор имеет важное значение, так как используемые в моторостроении материалы являются трудно обрабатываемыми. Не менее эффективно применение ионного азотирования для повышения стойкости штампов горячего деформирования. При штамповке лопаток компрессора из титановых сплавов стойкость штампов возросла в 2-2,5 раза.

На основе комплексных исследований создан и внедрен технологический процесс ионного азотирования широкой номенклатуры деталей ГТД, в частности зубчатых колёс, как альтернативный процессу цементации. Реализовано его основное преимущество - малые деформации деталей из-за низкой температуры процесса (530 ^оС) и отсутствия фазовых превращений при упрочнении поверхностного слоя. Учтена также возможность обеспечения при азотировании высокой твёрдости поверхности, повышенной теплостойкости, износостойкости, включая высокое сопротивление заеданию.

В производстве зубчатых колес ГТД важное место принадлежит ионной цементации. Её главное достоинство состоит в том, что она формирует протяженные диффузионные слои высокой несущей способности. Этот процесс необходим для нагруженных зубчатых колес, составляющих основную номенклатуру зубчатых передач.

Процесс ионной цементации в 3-5 раз интенсифицирует диффузионное насыщение, повышает долговечность упрочняемых деталей (увеличивает износостойкость и контактную выносливость), значительно снижает расход электроэнергии и технологических газов.

Для реализации преимуществ нового процесса на ММПП "Салют" создан участок ионной химико-термической обработки, включающий установку ионного азотирования с косвенным нагревом и пульсирующим источником плазмы собственного производства (находится в стадии монтажа), 3-х камерную установку ионной и вакуумной цементации немецкой фирмы "Ipsen" и вакуумную печь термической обработки фирмы "Ipsen". Все установки ионной химико-термической обработки (ХТО) и термической обработки имеют компьютерное управление. Им свойственна экологическая чистота из-за отсутствия нагрева окружающей среды и ничтожно малого выброса отработанных газов. Установки обладают высокой технологической гибкостью, обеспечивают быстрый переход на новый режим обработки. Эти факторы создают основу для применения унифицированной групповой формы организации технологического процесса.

Участок с установками ионной ХТО, дополненный автоматизированной вакуумной камерной печью, транспортно-накопительной системой встраивается в виде гибкой технологической ячейки в механообрабатывающий участок. Размещение участка в цехе механической обработки делает производство зубчатых колес предметно замкнутым.

С введением участка ионной ХТО решён комплекс организационно-технологических вопросов производства зубчатых колес ГТД. Применение новых процессов даст возможность повысить эксплуатационные свойства и надежность работы деталей, снизить трудоёмкость и производственные затраты.
.