Оптовая продажа Обработка поверхности азотированием

Когда говорят про азотирование, многие сразу думают про 'упрочнение поверхности', но на деле это не просто нанесение слоя — тут есть куча подводных камней, которые мы в ООО Далянь Синьцзиян Индустрия проходили методом проб и ошибок. Например, в 2015 году мы получили партию валов для судостроительной отрасли, где заказчик требовал твердость 1000 HV, но после стандартного цикла азотирования в 48 часов получили лишь 850 HV. Разбирались неделю: оказалось, проблема в неучтенном содержании молибдена в стали 38Х2МЮА, который замедлял диффузию азота. Пришлось менять температуру с 520°C до 560°C и добавлять аммиак с примесью кислорода — сейчас этот рецепт стал для нас рабочим для подобных сплавов.

Технологические тонкости азотирования

В нашем цехе с постоянной температурой (эти 1000 м2, которые мы построили еще в 2010-м) азотирование ведется в печах с принудительной циркуляцией. Но даже при контроле всех параметров бывают сюрпризы: как-то раз для деталей экскаватора мы использовали стандартный режим — 500°C, 60 часов, но на торцах появились хрупкие зоны. Пришлось вскрывать — обнаружили, что из-за геометрии детали в углах создавался перегрев. Теперь для сложных контуров мы заранее делаем термопары в контрольных точках.

Кстати, про оборудование: у нас в парке есть печи ионного азотирования, но для массовых оптовых продаж чаще используем газовое — оно дешевле в масштабах. Хотя для прецизионных деталей, например, для подшипниковых узлов станков ЧПУ, ионное дает более стабильную глубину слоя. Вот трехкоординатная измерительная машина у нас как раз для таких случаев — без нее брак бы рос на 5-7%.

Еще один момент: многие забывают про подготовку поверхности. В 2018-м был случай с партией штампов — после азотирования пошли пятна. Оказалось, остатки полировальной пасты мешали адсорбции азота. Теперь перед загрузкой в печь обязательно делаем ультразвуковую мойку в щелочном растворе, особенно для обработки поверхности ответственных деталей.

Организация оптовых поставок

Когда мы в 2016-м начали активно развивать направление оптовой продажи азотированных деталей, столкнулись с проблемой логистики: крупные партии (от 500 кг) требовали особой упаковки. Сначала использовали обычную антикоррозийную бумагу — в пути появлялись очаги ржавчины на неазотированных участках. Перешли на вакуумные пакеты с ингибиторами, плюс для морских перевозок добавили силикагелевые осушители. Сейчас такие партии идут даже в Хабаровск без проблем.

Для нас как для производителя с площадью 8000 м2 ключевое — это планирование загрузки печей. Например, под заказ от машиностроительного завода в Екатеринбурге мы формируем партии не менее 2 тонн, иначе нерентабельно. Но здесь важно учитывать разнородность деталей: если в одну печь загружать шестерни и валы разной массы, прогрев будет неравномерным. Пришлось разработать матрицу совместимости — сейчас она висит в каждом цехе.

Ценообразование — отдельная история. Раньше считали просто по часам работы печи, но в 2019-м перешли на многофакторную модель: учитываем массу, марку стали (для легированных дороже), глубину слоя и даже сезон (зимой энергозатраты выше). Для постоянных клиентов из нефтегазового сектора сделали гибкую систему скидок — им важна стабильность параметров, а не скорость.

Типичные ошибки и как их избежать

Самая частая ошибка новичков — игнорирование предварительной термообработки. Был у нас заказ от сельхозмашиностроителей: прислали детали из стали 40Х без отпуска — после азотирования пошли трещины. Теперь в техусловиях четко прописываем: 'заготовка должна иметь структуру сорбита'.

Еще пример: при азотировании быстрорежущих сталей типа Р6М5 нельзя превышать 560°C — иначе теряется твердость основы. Мы в 2017-м научились комбинировать процессы: сначала низкотемпературное азотирование (520°C), затем обработка в плазме — для резцов деревообрабатывающих станков это дало увеличение стойкости в 1.8 раза.

Контроль качества — отдельная головная боль. Раньше делали выборочный контроль по 10% партии, но после инцидента с браком для автомобильных конвейеров перешли на 100% проверку твердомерами. Да, дороже, но зато снизили рекламации до 0.2%.

Специфика для разных отраслей

Для судостроительных деталей (вот наш завод в Даляне часто такие делает) важно сопротивление коррозии. Стандартное газовое азотирование здесь не всегда подходит — для клапанов забортной воды мы используем жидкостное в цианидных ваннах, хотя это и дороже. Зато срок службы увеличивается с 3 до 7 лет.

В станкостроении другой подход: там главное — износостойкость. Для направляющих станков ЧПУ мы применяем двухстадийное азотирование — сначала при 500°C 20 часов, потом 550°C 30 часов. Глубина слоя получается 0.4-0.5 мм при твердости 1100 HV. Кстати, наши обрабатывающие центры как раз такие детали и производят.

А вот для авиационных компонентов (мы делаем пробные партии) требования еще строже: помимо твердости нужен контроль по микроструктуре. Используем специальные аттестованные материалы — например, для стоек шасси берем только 30ХГСНА с дополнительным вакуумным отпуском.

Экономика процесса и перспективы

Сейчас оптовая продажа услуг азотирования составляет около 40% оборота нашего предприятия. Основные затраты — это энергоносители (до 60% себестоимости) и аммиак. В 2020-м перешли на рекуперацию тепла от печей — экономия около 15% на газе.

Перспективы видим в гибридных технологиях: например, комбинация азотирования и PVD-покрытий. Уже тестируем на образцах — для пресс-форм литья под давлением это дает увеличение стойкости в 2.3 раза. Но пока дорого для серийного производства.

Из новых направлений — азотирование в среде с добавлением аргона для нержавеющих сталей. Экспериментировали в прошлом месяце с 95Х18 — получили глубину слоя 0.3 мм без потери коррозионной стойкости. Если доведем технологию, сможем выйти на рынок медицинского инструмента.

Интеграция с другими процессами

У нас на площадке 8000 м2 выстроена полная цепочка: от механической обработки на станках ЧПУ до финишных операций. Например, после азотирования часто требуется шлифовка — для этого выделен отдельный участок с круглошлифовальными станками. Важный нюанс: припуск на шлифовку должен быть не более 0.05 мм, иначе снимается упрочненный слой.

Для крупногабаритных деталей (скажем, коленвалов судовых дизелей) используем mobile установки контроля твердости — разработали свою методику неразрушающего контроля. Это позволило сократить время приемки на 30%.

Сборка в нашем цехе 2000 м2 часто идет параллельно: пока одни детали в печах, другие монтируются в узлы. Но здесь строгое правило — азотированные поверхности защищаем маскировочными кожухами до момента окончательной сборки. Один раз недосмотрели — пришлось переделывать партию крестовин карданных валов.