Azotowanie niskociśnieniowe w przemyśle

Przygotowanie różnego rodzaju elementów stalowych bardzo często wymaga dopasowania ich właściwości do wymagań konkretnego zastosowania. Zwykle chodzi o zwiększenie wytrzymałości lub odporności na działanie czynników zewnętrznych. Części stalowe nierzadko przenoszą duże obciążenia, są montowane w urządzeniach, które pracują w bardzo wymagających warunkach. Bywają narażone na uszkodzenia mechaniczne – zwiększone tarcie i udary, a także na naruszenia swojej struktury pod wpływem wysokiej lub niskiej temperatury albo jej gwałtownej zmiany. Uszkodzenie elementu stalowego może prowadzić do awarii i unieruchomienia urządzenia, w którym został zamontowany. Co gorsza, może również powodować zniszczenie innych podzespołów. Jednymi z powszechniej wykorzystywanych metod na zapewnienie detalom i częściom wykonanym ze stali odpowiedniej wytrzymałości i odporności są różne sposoby ulepszania cieplnego.

Ulepszanie cieplne metali

Ulepszanie cieplne polega na poddawaniu metalu działaniu wysokiej temperatury w celu zmiany jego struktury wewnętrznej. Może dotyczyć jedynie powierzchni lub całego elementu. W ramach ulepszania termicznego można również wprowadzić do struktury stali dodatkowe pierwiastki, których obecność poprawia właściwości użytkowe. Tego rodzaju metody zalicza się do obróbki termiczno-chemicznej. Są one używane do zewnętrznej powierzchni metalu. Wśród najczęściej stosowanych sposobów powierzchniowej obróbki termiczno-chemicznej jest nawęglanie stali i jej azotowanie.

Metoda azotowania niskociśnieniowego

Azotowanie stali jest wykonywane metodą niskociśnieniową. Wykonuje się je na elementach, które wcześniej zostały odpowiednio zahartowane. Można powiedzieć, że azotowanie niskociśnieniowe jest metodą, która poprawia własności stali hartowanej. W ramach azotowania powierzchnia stali jest nasycana azotem. Procedurę tą przeprowadza się w specjalnych komorach, gdzie uzyskuje się warunki mocno obniżonego ciśnienia, zbliżone do próżni.

Elementy stalowe poddane azotowaniu niskociśnieniowemu zyskują znacznie większą twardość powierzchni. Podnosi się także ich wytrzymałość na ścieranie, co sprawia, że detale, które są w ten sposób ulepszone, mogą pracować z większymi obciążeniami lub przez dłuższy okres czasu. Co ważne dzięki azotowaniu ulega zwiększeniu odporność materiału na zmęczenie. Azotowanie niskociśnieniowe powoduje również wzrost odporności na korozję.

Dlaczego azotowanie niskociśnieniowe jest tak skuteczne?

Azotowanie niskociśnieniowe pozwala na uzyskanie bardzo jednorodnej i trwałej warstwy azotków, które tworzą się na powierzchni stali w wyniku nasycania jej azotem. Dzięki warunkom zredukowanego ciśnienia proces ten przebiega w sposób kontrolowany, co minimalizuje ryzyko powstawania niepożądanych odkształceń elementów. W przeciwieństwie do tradycyjnych metod obróbki, takich jak nawęglanie czy azotowanie w atmosferze gazowej, niskociśnieniowe środowisko pozwala na uzyskanie bardziej precyzyjnych efektów i zwiększa skuteczność wnikania azotu w powierzchnię metalu.

Dodatkowym atutem tej technologii jest możliwość prowadzenia procesu w stosunkowo niskich temperaturach, co ogranicza ryzyko powstawania naprężeń wewnętrznych i nie wpływa negatywnie na właściwości rdzenia elementu. Dzięki temu azotowanie niskociśnieniowe może być stosowane także w przypadku skomplikowanych geometrii detali, które wymagają zachowania wysokiej precyzji wymiarowej.

Zastosowanie azotowania niskociśnieniowego w różnych gałęziach przemysłu

Azotowanie niskociśnieniowe znajduje zastosowanie w wielu branżach przemysłu, gdzie niezawodność i trwałość komponentów odgrywają kluczową rolę. W przemyśle motoryzacyjnym metoda ta jest stosowana do utwardzania wałków rozrządu, przekładni, tulei i innych elementów silników, które muszą wytrzymywać wysokie obciążenia i intensywne tarcie. W sektorze lotniczym azotowaniu poddaje się precyzyjne części maszyn, które muszą zachować swoją wytrzymałość przy jednoczesnym niskim ciężarze i odporności na zmęczenie materiału.

Również w przemyśle maszynowym i narzędziowym azotowanie niskociśnieniowe jest popularne, szczególnie przy produkcji form wtryskowych, matryc i narzędzi tnących, które wymagają ekstremalnej odporności na ścieranie oraz długotrwałej stabilności wymiarowej. Dzięki tej technologii możliwe jest znaczne przedłużenie okresu eksploatacji elementów, co przekłada się na mniejsze koszty serwisowe i rzadszą konieczność ich wymiany.