Технологія газової цементації
Якщо окремі ділянки деталі необхідно запобігти цементації, застосовують різні захисні покриття. Найкращі результати дає гальванічне покриття тонким шаром міді. Цей метод економічно вигідний в умовах масового виробництва. Простішим і доступнішим способом захисту від цементації є покриття поверхні спеціальними обмазками. Склади деяких із них наведені в табл. 5.
Таблиця 5 Склади захисних обмазок під час цементації
| Найменування складових | Зміст (за масою), % | Примітки |
| Тальк Біла глина Вода | 50 25 25 |
До суміші додається рідке скло до сметаноподібної консистенції.
Суміш розводиться на рідкому склі (1 частина суміші та 3 частини рідкого скла)
Суміш розлучається на воді. Переважна для отворів
Суміш замішується на каніфольному лаку до сметаноподібної консистенції.
Обмазку наносять на поверхню деталі напівжорстким пензлем шаром завтовшки 2-3 мм і потім просушують на повітрі або в сушильній шафі.
При цементації газовим карбюризатором, що складається із суміші ендогазу (або екзогазу) і природного газу, цементуюча активність атмосфери легко регулюється шляхом зміни їх співвідношення: з підвищенням вмісту природного газу зростає цементуюча. При використанні необробленого природного газу або рідких карбюризаторів, що практикується при роботі нашахтних печах, регулювання складу атмосфери не може. Частково воно досягається шляхом зміни подачі карбюризатора. Крім того, виникають труднощі у зв'язку з саже- і коксоутворенням: необхідністю регулярного чищення печей, нерівномірністю цементації та погіршенням якості поверхні деталей, що обробляються. Проте цементація рідким карбюризатором та необробленим природним газом набагато ефективніша за цементацію твердим карбюризатором, і тому такі процеси знаходять застосування на багатьох заводах: Новокраматорському машинобудівному ім. В. І. Леніна, Жданівського важкого машинобудування ім. 50-річчя Великої Жовтневої соціалістичної революції, Челябінському тракторному та ін.
При цементації у шахтних печах деталі завантажують у кошиках або на пристосуваннях. Кошики встановлюють у печі одна на одну по 2-3 штуки. При надмірно великому завантаженні кошиків циркуляція газів не може, і це погіршує якість цементації. При обробці середніх і великих деталей набагато ефективніше застосування різних пристроїв, куди підвішуються чи укладаються деталі (рис. 60). Застосування таких пристроїв не тільки покращує циркуляцію газів, але також скорочує час завантаження та вивантаження, протягом якого деталі, перебуваючи у відкритій печі за високої температури, піддаються окисленню.
Мал. 60. Пристрій для цементації зубчастих коліс у шахтній печі:
1 - основа; 2 - шток для транспортування; 3 - штирі
Завантаження деталей у піч проводиться після розігріву її до робочої температури. Безпосередньо після завантаження холодної садки температура печі знизиться приблизно на 150—200°С. У цей період цементація практично не відбувається, але введення карбюризатора в піч необхідне витіснення з неї повітря. З цією метоюподача карбюризатора встановлюється не більше 30—50% від його у період цементації (табл. 6). Кількість карбюризатора, яке необхідно вводити в піч в робочий період цементації, залежить від ряду факторів: сумарної поверхні деталей, що цементуються, розміру печі, температури процесу, герметичності печі та ін. Так, наприклад, якщо піч недостатньо герметична, то можливий підсмоктування повітря в робочий простір і буде потрібна більша витрата карбюризатора.
Таблиця 6 Норми витрати карбюризаторів при газовій цементації у печах різних типорозмірів
* Прийнято, що в 1 см 3 карбюризатора міститься 22 краплі.
У шахтних печах стала вельми поширеною набув крапельний спосіб подачі рідкого карбюризатора, що також вносить похибку щодо норми його витрати, оскільки розмір краплі залежить від в'язкості рідини, розміру вихідного отвору крапельниці та інших. У зв'язку з цим що у табл. 6 дані про витрату карбюризаторів є орієнтовними.
Однак при краплинному способі подачі карбюризатора регулювання його витрати викликає утруднення, так як відлік по краплях недостатньо точний, а вимірювання витрати за допомогою мірного стаканчика - копітка робота, що вимагає додаткових витрат робочого часу. У цьому плані дозована подача рідкого карбюризатора з допомогою насосів має безумовні переваги.
Набагато найкращі результати виходять при цементації в безмуфельних агрегатах безперервної дії. Цементаційні печі в таких агрегатах мають кілька зон, що відрізняються як за температурою, так і складом пічної атмосфери. Для підтримки потрібного складу атмосфери між зонами передбачають арочні розділові перегородки та, крім того, особливим чином спрямовують газові потоки.
Існують агрегати, в яких печі розділені на камери за кількістю зон, і в кожній камері надійно підтримується склад атмосфери.
Підтримка потрібного складу атмосфери здійснюється автоматично за допомогою спеціальних приладів. Робота таких приладів ґрунтується на принципі визначення температури точки роси. Так називається температура, коли він у атмосфері цього складу починається конденсація парів води. Ця температура чуйно реагує зміну складу атмосфери. У приладі є дзеркальце, яке поперемінно нагрівається та охолоджується. У момент, коли в період охолодження відбувається запотівання дзеркальця, тобто конденсуються пари, фіксується температура. Це і є температура точки роси атмосфери цього складу. Якщо ця температура не відповідає заданій (тобто заданому складу атмосфери), сигнал передається на дозуючі пристрої, які коригують подачу газів до складу, відповідного заданому.
З урахуванням сказаного стає зрозумілим, чому деталі, що надходять на цементацію в агрегати безперервної дії повинні мати чисту поверхню: наявність жирових та інших забруднень може вплинути на склад пічної атмосфери. У зв'язку з цим у сучасних агрегатах є установки для миття та сушіння деталей перед цементацією.
На Рязанському заводі автомобільної апаратури виробничого об'єднання ЗІЛ експлуатується сучасна автоматична лінія для цементації продуктивністю 500 кг/год. У складі лінії є мийна машина та сушильна камера для промивання та просушування деталей перед цементацією. Передбачена можливість введення аміаку в робочий простір печі незадовго до закінчення процесу з метою запобігання внутрішньому окисленню.
Агрегати безперервної дії застосовують і для цементаціїдеталей із хромонікелевих сталей, які не можна загартовувати безпосередньо з цементаційного нагріву.
На Уральському автомобільному заводі для шестерень із сталі 12Х2Н4А впроваджено обробку на безмуфельному агрегаті за безперервним циклом. При цьому виконуються такі операції: цементація у першій та другій зонах печі при температурі 930°С; ізотермічна витримка у третій зоні печі при 580°С; нагрівання у четвертій зоні до 830°С; загартування в олії з температурою 125 ° С; відпустка за температури 150°С.