Self-tapping screw surface gas-phase cementation kinetics investigation, with EPDM washer

• Autorzy: Khojibergenov D. T. , Chmura D. K. , Zobnin N. N. , Islamkulov K. M.

Warianty tytułu

PL

Badania kinetyki cementacji z fazy gazowej powierzchni wkrętów samogwintujących z podkładką z EPDM

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The kinetics of gas-phase cementation of goods – self-tapping metal screws for attachment of metal structures DIN 7982 / ISO 7050 with pointed ends from steels of SAE 1013-1018 to ASTM 510 grades was studied. The investigation was carried out by dynamic method with open volume, renewable gas phase, continuous delivery of natural gas to the flow system and its extraction from gaseous products of interaction. Chemical and phase composition of the surface coating was studied by means of low-vacuum raster electron microscope JSM 6490LV of JEOL company (Japan). A cementation of screws with washer from EPDM was examined. Experimental dependences of carbon concentration on the distance from the goods’ surface for various exposures in the cementation process were received. It was found that hardness of all elements of the hardened goods is notably higher than of the hardened goods. Thread, head and drill, i.e. off set elements of the goods are subjected to the maximum hardening. It was also substantiated that there is substantial decarbonization of the surface coating at a depth of 0.2–0.4 mm depending on the exposure time in the process of traditional hardening heat of the self-tapping screws. This explains lower values of the hardness of the thread, head and drill, the protruding elements of the goods. In comparison with the hardening, the cementation allows raise the hardness of the surface to 64−73 HRC (hardness in Rockwell scale C). Ways to raise corrosion resistance using the cementation were aimed. Among goods with protective coating (galvanized, oxidized) at the initial stage, the case-hardened goods have the lowest weight loss and during the whole time of the experiment the weight loss is substantially lower than the standard values.

PL

Zbadano kinetykę cementacji z fazy gazowej wkrętów samogwintujących do mocowania struktur metalowych DIN 7982/ ISO 7050 z ostrymi końcami ze stali gatunków SAE 1013-1018 do ASTM 510. Niniejsze badanie zostało przeprowadzone za pomocą metody dynamicznej z otwartą objętościowo, odnawialną fazą gazową, ciągłym podawaniem naturalnego gazu do systemu przepływowego oraz jego ekstrakcją z gazowych produktów interakcji. Skład chemiczny i fazowy powłoki powierzchniowej był badany przy pomocy niskopróżniowego, rastrowego mikroskopu elektronowego JSM 6490LV firmy JEOL (Japonia). Zbadano także możliwość wykorzystania cementowanych śrub z nakrętkami, mającymi podkładki uszczelniające oparte na EPDM. Otrzymano doświadczalnie zależność stężenia węgla od odległości od powierzchni wyrobów dla różnych ekspozycji w procesie cementowania. Stwierdzono, że twardość wszystkich elementów wyrobów hartowanych jest istotnie wyższa niż wyrobów hartowanych. Gwint, główka i świderek gwintujący, tj. robocze elementy wyrobów poddawano maksymalnemu hartowaniu. Potwierdzono, że w procesie tradycyjnego hartowania cieplnego wkrętów samogwintujących zachodzi znaczna dekarbonizacja powłoki powierzchniowej na głębokość 0,2–0,4 mm, zależnie od czasu ekspozycji. To wyjaśnia niższe wartości twardości gwintu, główki i świderka gwintującego, zewnętrznych elementów tych wyrobów. W porównaniu z hartowaniem, cementowanie pozwala na podwyższenie twardości powierzchni do 64–73 HRC. Zwrócono uwagę na sposoby podniesienia odporności na korozję przy użyciu cementowania. Spośród wyrobów mających powłokę ochronną (galwanizowanych, oksydowanych) na wstępnym etapie, wyroby hartowane mają najmniejszą utratę masy, a podczas całego eksperymentu utrata masy jest istotnie niższa od standardowych wartości.

Słowa kluczowe

EN

cementation; protective coating; corrosion resistance; self-tapping screw

PL

cementacja; powłoka antykorozyjna; odporność na korozję; wkręty samogwintujące

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników
• Czasopismo: Elastomery
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 21, nr 2
• Strony: 92--99
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab., wykr., wz.

Twórcy

autor

Khojibergenov D. T.

• M. Auezov South Kazakhstan State University, Tauke Khan Ave 5, Shymkent 160012, Kazachstan

autor

Chmura D. K.

• M. Auezov South Kazakhstan State University, Tauke Khan Ave 5, Shymkent 160012, Kazachstan

autor

Zobnin N. N.

• M. Auezov South Kazakhstan State University, Tauke Khan Ave 5, Shymkent 160012, Kazachstan

autor

Islamkulov K. M.

• M. Auezov South Kazakhstan State University, Tauke Khan Ave 5, Shymkent 160012, Kazachstan

Bibliografia

• 1. https://www.wasishop.de/pdf_datenblatt/DIN%20 7982%20H-EN.pdf
• 2. Reed-Hill R.E., Physical Metallurgy Principles, 2nd ed., Van Nostrand, New York, 1973
• 3. Agüero A., et al., “Oxidation under pure steam: Cr based protective oxides and coatings”. Surface and Coatings Technology, 2013, 237, 30–38.
• 4. https://www.astm.org/DATABASE.CART
• 5. Chun C.M., Mumford J.D., Ramanarayanan T.A., On the Mechanism of Metal Dusting Corrosion (no date) http://www.electrochem.org/dl/ma/201/pdfs/1111.pdf
• 6. Parrish G., Carburizing: Microstructures and Properties. ASM International. 1999.
• 7. Chattopadhyay R., Advanced Thermally Assisted Surface Engineering Processes, Kluwer Academic Publishers, MA, USA (now Springer, NY), 2004.
• 8. Chattopadhyay R., Surface Wear – Analysis, Treatment, & Prevention, ASM-International, Materials Park, OH, USA, 2001.