Материалы, оборудование, приспособления и технология борирования в порошковых насыщающих средах

В качестве основы насыщающих сред при этом методе борирования применяют порошки различных борсодержащих веществ (табл. 1).

Из известных в настоящее время насыщающих сред для твердого борирования предпочтение следует отдать порошковым смесям на основе технического карбида бора или металлотермическим смеся. Первые технологичнее других, а последние значительно дешевле при той же насыщающей способности [5J.

Перед использованием все компоненты порошковых насыщающих сред должны быть просушены и измельчены до необходимых размеров, а карбид бора дополнительно прокален при 350-400°С в течение 1,5-2 ч. Реакционная смесь перед использованием перемешивается в барабанных смесителях. Обычно для этой цели используются барабаны емкостью 15-20 л. Смешивание проводится при скорости вращения барабана около 60 об/мин в течение 30 мин. Одновременно со смешиванием происходит и измельчение некоторых компонентов. Для просеивания компонентов смеси и готовых смесей используют вибрационное сито с электроприводом и набором сеток с размером ячеек от 2- 3 мм до 0,2-0,3 мм.

Порошок карбида бора используется для насыщения многократно (от 10 до 30 раз). Остальные насыщающие среды регенерируют после 2-5 цик-

is ii 5§

СО (Я CQ

5 Й Ю

о о о о о о о to о

со со со 7 г

о о

со -

со со со <N

- <-< о о 1> о

о о о

о ю О!

g Чсо

Hi-

га Z

ОХ oZ о.

UJ о

fc<CO

о со tSt;, о о

с >о д

е-о

oi4f it

CO o

Й ф

о tR о i- c( Ш О S

c( о

Cfl ч

4. =

cu >> t-a, и

5 Э M oj о

лов борирования путем добавки к отработанной смеси 10-30% свежей.

Упаковка контейнера проводится в следующем порядке. На дно его помещают уплотненный слой смеси толщиной 20-30 мм. Затем укладывают слой деталей так, чтобы расстояние до стенок тигля и между деталями было не менее 15-20 мм. Детали засыпают смесью, которая затем уплотняется. Расстояние между слоями деталей должно быть ие менее 20 мм, а от верхнего края до кромки тигля - не менее 50 мм.

Сам процесс насыщения в порошках можно проводить различными способами: в герметизируемых и негерметизируемых контейнерах, в нейтральных и защитных атмосферах, в вакууме, в псев-докипящем слое борсодержащих порошков. Наиболее распространенным является способ твердого борирования в герметизируемых контейнерах.

Герметизацию контейнера обычно осуществляют с помощью плавкого затвора. На поверхность смеси укладывают лист асбеста, на асбест засыпают слой сухого песка толщиной 40-50 мм и борный андрид в таком количестве, чтобы после расплавЙРения на поверхности песка образовался сплошной слой стекла - плавкий затвор.

Борный ангидрид размягчается при сравнительно низких температурах и герметизирует контейнер от печных газов. По мере повышения температуры эффективность работы затвора сохраняется за счет растворения в нем песка, повышающего вязкость расплава. Температура формирования плавкого затвора должна находиться в пределах 500-700°С.

Подготовленные к насыщению контейнеры загружают в печь, разогретую до температуры процесса. Для реализации процесса насыщения пригодны любые печи (электрические, газовые и т.д.), обеспечивающие получение требуемой температуры (900-1050°С) и имеющие достаточные размеры рабочего пространства. Длительность прогрева тигля устанавливается из расчета 30 мин на 100 мм сечения тигля.

После охлаждения тигля плавкий затвор разбивают, асбест и песок извлекают, а смесь вместе с

обработанными деталями высыпают на поддон, недопустимо, так как не обеспечивает необходимо-Как правило отделение смеси от поверхности де- го качества смешивания и снижает реакционную талей не представляет затруднений. С целью уст- способность смеси.

ранения припекания карбида бора (смеси) к по- После перемешивания смесь извлекают из ба-верхности обрабатываемых изделий рекомендую! рабана, загружают в тигель, уплотняют трамбов-извлекать детали из контейнера при температуре кои, накрывают листом стали или асбеста и под-не ниже 150-80°С. вергают восстановлению при температуре 850-

Лучшим материалом для изготовления контей- ЮООС. Время выдержки в печи после начала реперов являются обрезки жароупорных труб с тол- акции составляет 1-10 мин. Более длительная щиной стенки не менее 5 мм. Дно тигля вырезается выдержка может привести к окислению смеси и из листа той же стали и приваривается двойным поэтому нежелательна. О начале реакции восста-швом Размер тиглей выбирается исходя из разме- новления судят по резкому разогреву стенок тигля ров обрабатываемых деталей и рабочего прост-, и интенсивному газовыделению, ранства печи. Основным преимуществом рассмот- После окончания восстановления тигель извле-ренного способа борирования является его просто- кают из печи. Поверх крышки насыпают слой песта и общедоступность. толщиной 20-30 мм (для предотвращения оки-

К недостаткам борирования в порошке карбида сления) и контейнер охлаждают на воздухе до бора относятся: высокая стоимость смеси, трудоем- комнатной температуры.

кость упаковки и распаковки контейнеров, невоз- Ь охлажденную смесь повторно добавляют 2% можность механизации и автоматизации трудоем-по массе активатора и измельчают в галтовочном ких операций, низкая стойкость тиглей, низкая барабане в течение 20-30 мин. Упаковку деталей культура производства. предварительно восстановленной смеси, гермети-

При металлотермическом методе борирования зацкю контейнера и насыщение проводят в обыч-поставщиком бора является борный ангидрид ном порядке.

(В2О3). Рекомендуемые для практического исполь- Металлотермические смеси можно использовать зования составы металлотермических смесей прИбез о-вежеппя 2-3 раза. При этом после каждого ведены в табл. 1. процесса к смеси следует добавлять 1-2% акти-

Технологический процесс борирования в метаЛватора. После трехкратного использования смесь лотермических смесях можно проводить по Двум ;ДУ] , регенерировать путем добавления к ней вариантам [5, 10]: 7, ао?° смеси или введения 2-3% А1 и

1. Совмещенный процесс - насыщаемые изде-4/о активатора. Во всех случаях при добавле-лия упаковываются (в обычном порядке) в контей-нии к смеси каких-либо компонентов необходимо пере в исходную смесь и находятся там в моментперемеишвание ее в галтовочном (смесительном) прохождения реакции восстановления. Контейнер барабане. При соблюдении указанных условий герметизируется плавким затвором. Диффузионньнсмесь может быть использована до 8-10 раз. слой формируется в момент прохождения реакции Самым нетехнологичным моментом в описанном восстановления и после ее завершения во врем?зщ g борирования является необходимость выдержки при температуре процесса, герметизации контейнера (наведение плавкого за-

2. Раздельный процесс - реакция восстановлен удаление !тосле насыщения). В связи ння реализуется отдельно от насыщаемых детален, . заслуживает внимания способ герметизации

Взятые в нужной пропорции компоненты смеси контейнеров без применения плавких затворов, тщательно перемешиваются в смесительном бара Изделия, упакованные в контейнере в обычном бане в течение 30-40 мин. Ручное перемешивани порядке, засыпают слоем насыщающей смеси тол-