Nový způsob kalení oceli bude využitelný u výroby motorů

Vědci z Technologického Institutu v Karlsruhe (KIT) pracují na vývoji nového způsobu kalení oceli. S pomocí methylaminu obohacují nízkolegovanou ocel uhlíkem a dusíkem. Karbonitridace za nízkého tlaku šetří čas a spotřebu plynu. Ocel tvrzená tímto způsobem má vlastnosti vhodné například pro použití při výrobě součástek pro mechanicky a tepelně zatěžované nízko emisní motory. Výzkumníci z Karlsruhe svoji metodu představili v časopise Journal of Heat Treatment and Materials.


Spalovací motory mají stále velký potenciál pro úsporu energie a snižování emisí. Současný trend velí používat menší a menší motory se stejným nebo dokonce větším výkonem, než měli jejich větší předchůdci. Motory s menším objemem válců spotřebují méně paliva díky nižší hmotnosti, menšímu tření i teplu při výfuku.

Miniaturizace motorů však s sebou nese zvyšování náročnosti na materiály, ze kterých se součástky vyrábí. A nezvyšuje se jen mechanická, ale i tepelná zátěž a to hlavně u dieselových motorů. U dieselových motorů je pak při miniaturizaci tepelná odolnost materiálu a přesnost vstřikování velmi důležitá pro zachování efektivity.

Kalení nízkolegované oceli

Atraktivní a levnou možností je použití tzv. nízkolegovaných ocelí, tedy druhů oceli, které ve slitině nemají přítomny více než pět hmotnostních procent jiných kovů než železa. Taková ocel se dá v měkkém stavu dobře obrábět a poté kalit před použitím. Výsledkem je velmi tvrdý povrch a pevné jádro materiálu. Vědci z KIT nyní pracují na novém způsobu kalení  oceli, na tzv. nízkotlakové karbonitridaci: při teplotách mezi 800 a 1500°C a tlaku pod 50 milibarů se povrch oceli kalí uhlíkem a dusíkem a poté prudce ochladí. 

Tento výzkumný projekt vedený Davidem Kochem si klade za cíl popsat nízkotlakovou karbonitridaci a přivést ji do praxe ve spolupráci s průmyslovými partnery. Podle Kocha kombinuje karbonitridace při nízkém tlaku výhody procesů probíhajících při nízkém tlaku s procesy karbonitridace při atmosférickém tlaku, přičemž díky nízkému tlaku nedochází k poškození povrchu. Výhodné je to především u složitě profilovaných součástek motorů a převodovek, kde lze dosáhnout mnohem homogennějšího a tvrdšího povrchu

Šneková převodovka, teatechnik.cz


Úspora času i plynu

Doposud se při procesu nízkotlaké karbonitridace používal amoniak jako dárce dusíku a např. propan jako dárce uhlíku. Nyní vědci s KIT zkoušejí testovat nové plyny a jejich směsi. Zatím se jim podařilo popsat zajímavé výsledky s methylaminem a dimethylaminem. Při použití methylaminu pak stačí u karbonitridace použít jeden plyn a stejně tak i dvou krokový proces se zkrátí pouze na jeden. 

Navíc při použití tohoto plynu má povrch oceli větší podíl dusíku v povrchové vrstvě než při použití dvou obohacujících plynů. Díky tomu, že se uhlík dostává do oceli současně, se navíc výrazně zkracuje délka celého procesu. Methylamin navíc umožňuje provádět karbonitridaci za výrazně vyšších teplot, což výsledný čas také zkracuje. Mimo jiné pak dochází také ke snížení spotřeby plynu.


Žádné komentáře:

Okomentovat