Nitriding process modernization on the example of chosen parts from aircraft engine

• Autorzy: Michalak M. , Gawroński Z.

Warianty tytułu

PL

Modernizacja procesu azotowania na przykładzie wybranych części lotniczych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

World industry increasingly takes advantage in nitriding process to produce technological surface layer (TSL) of machine and device components working in conditions of high contact loads. In industry practice not only the traditional gas nitriding has found application, but also whole range of its modern modifications which lets to shape the TSL structure in arbitrary way. Application of ion nitriding has let (by the control of conditions of the process steering) the thickness limiting of the zone of compounds on the surface or even its total elimination. Thanks to this it is possible to limit the allowance for the necessary, costly and the time consuming finish machining like grinding operation or even resigning of carrying it out. As the effect it will result not only in the considerable savings, but also proper stresses distribution of the internal stresses in nitrided layer, what is particularly important in components which are used in the aviation. Additional advantage of this method is also considerable shortening of the time of the nitriding itself and also the energy-saving process, what unquestionably will have the impact on production cost reduction. Modernizing the traditional nitriding process by substituting it with ion nitriding will allow to eliminate the copper plating operation in manufacturing process. This galvanizing process is used in selective protection against nitriding. Copper plating is particularly expensive, energy and water consuming, threat-creating to the natural environment. Due to this not only the production cost will be reduced but it will also considerably limit usage of substances dangerous for the natural environment and maintenance – such as chromic acid anhydride. Usage of chromic acid anhydride as per directive of European Parliament will be prohibited by the 1st of January 2012. In work the examples of modernizing of the nitriding process were discussed on chosen parts having the application in the aviation. The economical analysis has also been presented as well as ecological and legal aspects which argue for the modifications implementation to technological process used up till now. The investigation results acknowledged possibilities of practical use of proposed processes in industry practice.

PL

Przemysł światowy w coraz większym stopniu wykorzystuje proces azotowania do wytworzenia technologicznej warstwy wierzchniej (TWW) elementów maszyn i urządzeń pracujących w warunkach wysokich obciążeń stykowych. W praktyce przemysłowej zastosowanie znalazło nie tylko tradycyjne azotowanie gazowe, ale także cały szereg nowoczesnych jego odmian pozwalających na dowolne kształtowanie struktury TWW. Zastosowanie azotowania jonowego pozwoliło, poprzez kontrole warunków prowadzania procesu, na ograniczenie grubości strefy zwiazków na powierzchni lub nawet jej całkowite wyeliminowanie. Dzięki temu możliwe jest ograniczenie naddatku na niezbędną, kosztowną i czasochłonną obróbkę wykończajaca w postaci szlifowania lub nawet rezygnacja z jej wykonania. W efekcie uzyska się nie tylko znaczne oszczedności, ale także prawidłowe widmo naprężeń własnych warstwy azotowanej, co jest szczególnie istotne w elementach mających zastosowanie np. w lotnictwie. Dodatkową zaletą tej metody jest także znaczne skrócenie czasu azotowania i energooszczedność procesu, co niewątpliwie wpływać będzie na zmniejszenie kosztów produkcji. Modernizacja procesu azotowania poprzez zastąpienie metody tradycyjnej azotowaniem jonowym pozwala na wyeliminowanie z procesu technologicznego szczególnie drogiej, energo- i wodochłonnej, stwarzającej zagrożenie dla środowiska naturalnego obróbki galwanicznej w postaci miedziowania, stosowanej do ochrony wybranych powierzchni części przed azotowaniem. Dzięki temu nie tylko zmniejszy się koszty produkcji, ale także znacznie ograniczy stosowanie niebezpiecznych dla środowiska naturalnego i obsługi substancji niebezpiecznych np. bezwodnika kwasu chromowego, którego stosowanie w myśl dyrektywy Parlamentu Europejskiego będzie zakazane od 01 stycznia 2012. W pracy omówiono przykłady modernizacji procesu azotowania wybranych części mających zastosowanie w lotnictwie. Przedstawiono analizę ekonomiczną, jak również aspekty ekologiczne i prawne przemawiające za wprowadzeniem modyfikacji dotychczas stosowanego procesu technologicznego. Uzyskane wyniki badan potwierdziły możliwość praktycznego zastosowania zaproponowanych technologii w praktyce przemysłowej.

Słowa kluczowe

EN

gas nitriding; ion nitriding; galvanic treatment; environment protection; production costs

PL

azotowanie jonowe; azotowanie gazowe; obróbka galwaniczna; ochrona środowiska

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 54, iss. 3
• Strony: 773--782
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Michalak M.

autor

Gawroński Z.

• WYTWÓRNIA SPRZĘTU KOMUNIKACYJNEGO "PZL – KALISZ" S.A., UL. CZĘSTOCHOWSKA 140, 62-800 KALISZ, POLSKA

Bibliografia

• [1] P. Kula, Inżynieria warstwy wierzchniej. Monografie, Łódź 2000.
• [2] S. Jończyk, J. Trojanowski,A. Szczepański, K. Niedźwiedzki, Energooszczędne piece do obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej. Inżynieria Powierzchni 3, 94-97 (2007).
• [3] J. Trojanowski, A. Nakonieczny, T. Babul, T. Wierzchoń, Procesy azotowania i węgloazotowania jarzeniowego w motoryzacji - przykłady zastosowań. Inżynieria Powierzchni 4, 3-8 (2007).
• [4] Z. Gawroński, Technologiczna warstwa wierzchnia w kołach zębatych i mechanizmach krzywkowych.Wyd. Politechniki Łódzkiej, Łódź 2006.
• [5] E. Roliński, G. Sharp, Wybrane zastosowania azotowania i azotonawęglania jonowego w Stanach Zjednoczonych. Inżynieria Powierzchni 3, 3-8 (2007).
• [6] J. Baranowska, K. Szczeciński, M. Wysiecki, Azotowanie gazowe ze wstępna aktywacja powierzchni. Inżynieria Materiałowa 5, 212-214 (2002).
• [7] B. Edenhofer, Physical andmetallurgical aspects of ion nitriding. Heat Treatment of Metals. 1, 23-27 (1974).
• [8] Instrukcja zakładowa WSK Kalisz, TMT 39-54, Miedziowanie, Wyd. 2, rozdz. V.
• [9] Praca zbiorowa: Poradnik galwanotechnika, WNT, Warszawa.
• [10] CHEMPUR, Karta charakterystyki substancji niebezpiecznej - bezwodnik kwasu chromowego, Piekary Śląskie 2007.