Azotowanie

W 2007 roku firma PARADOWSCY AMP s.j. jako jedyna w Polsce podjęła produkcję zaworów silnikowych utwardzanych w procesie impulsowego azotowania plazmowego według technologii Instytutu Mechaniki Precyzyjnej  w Warszawie. Proces ten jest najnowocześniejszym w skali światowej procesem azotowania metali.

Azotowanie

Utwardzanie w procesie impulsowego azotowania plazmowego

Od 2007 roku firma Paradowscy AMP SJ. wprowadza na rynek krajowy oraz na rynki zagraniczne zawory silnikowe azotowane plazmowo w procesie impulsowego azotowania jonowego. Proces ten jest najnowocześniejszym w skali światowej procesem azotowania metali. Służy do powierzchniowej obróbki silnie obciążonych powierzchni części maszyn, urządzeń i narzędzi z wykorzystaniem wyładowań jarzeniowych generowanych przez pulsujące pole elektryczne. W procesie tym wykorzystuje się zjawisko wyładowania impulsowego w rozrzedzonych gazach do nasycenia azotem powierzchni metali. Azotowanie jonowe jest nowoczesną odmianą azotowania gazowego, w którym amoniak zastąpiono azotem i wodorem, nie stwarzającą zagrożenia dla środowiska naturalnego.

Proces prowadzi się w niskich temperaturach (od 400°C, co jest jedną z wielu zalet azotowania jonowego) oraz obniżonym ciśnieniu. Najważniejszym powodem, dla którego przeprowadza się ten proces jest uzyskiwanie wysokich wartości twardości warstw azotowanych. Zakres temperatur od 400 do 600°C umożliwia sterowanie procesem utwardzania. Najwyższe twardości uzyskuje się po azotowaniu w przedziale 400÷500°C. Proces azotowania prowadzi się w zbiorniku próżniowym w zakresie ciśnień 1÷10 hPa. Obrabiany wsad stanowi biegun ujemny wyładowania (katodę), zaś ściany zbiornika - biegun dodatni (anodę). Pod wpływem przyłożonego napięcia prądu stałego (400÷700V) powierzchnia katody emituje elektrony, które w polu elektrycznym nabierają energii niezbędnej do jonizacji cząsteczek gazu. Wskutek zderzeń zjonizowane atomy oraz cząsteczki są przyspieszane i uderzają w powierzchnię katody. Bombardujące powierzchnię jony powodują wybijanie atomów żelaza, pierwiastków stopowych, węgla, azotu oraz elektronów niezbędnych do podtrzymywania wyładowania jarzeniowego. Atomy żelaza łączą się z aktywnymi atomami azotu i osadzają na powierzchni w postaci azotków oraz nasycają warstwy przypowierzchniowe azotem w procesie dyfuzji. W wyniku azotowania jonowego otrzymuje się warstwy azotków z nieporowatą jednofazową strefą przypowierzchniową zapewniającą równomierność warunków fizykochemicznych. Możliwe jest precyzyjne sterowanie strukturą warstwy, co pozwala na efektywną obróbkę dużych elementów o wysokich wymaganiach wymiarowych oraz zapewnia uzyskanie dużej trwałości eksploatacyjnej.

Nieustannie ulega rozszerzeniu asortyment materiałów, które można utwardzać tą metodą uzyskując nawet 5-krotny przyrost trwałości. Azotowanie jonowe niezwykle skutecznie zwiększa odporność na ścieranie i zatarcie warstw azotowanych. Stosowanie technologii azotowania jonowego w zaworach silnikowych pozwala zwiększyć ich trwałość w układzie trzonek zaworu - prowadnica oraz zmniejszenie adhezji nagaru w strefie grzybka. Zastosowanie tej nowoczesnej technologii umożliwia uzyskanie warstwy odpornej na korozję oraz podwyższenie ogólnej trwałości zaworów. Wyniki badań dla stali zaworowych w stanie wyjściowym i po azotowaniu mierzone metodą liniową wykazują ponad pięciokrotnie mniejsze wartości zużycia stali azotowanej.

Stosując technologię plazmowego azotowania jonowego mamy możliwość uzyskania zaworów o wysokich właściwościach mechanicznych - twardość, odporność na zatarcie, ścieranie i zużycie. Technologia ta wykazuje wiele zalet w porównaniu z dotychczas stosowanym chromowaniem i azotowaniem w kąpielach solnych, przewyższając je dodatkowo pod względem neutralnego wpływu na środowisko.