Криогенная обработка деталей и инструментов сверхнизкими температурами, или как повысить прочность и износостойкость

С сентября 2013 года эта технология стала доступна и в России, поскольку Научно-производственный центр «Криогенные технологии повышения ресурса», входящий в Группу компаний «Технические Газы», стал эксклюзивным представителем американской компании 300 Below.Inc.
НПЦ «КриоТехРесурс» производит криогенные процессоры для криообработки, оказывает услуги по криогенной обработке.
Стоит отметить, что криогенная обработка – это однократный процесс, который не нуждается в повторении, поскольку все свойства материалов, приобретенные в ходе глубокого охлаждения, сохраняются в течение всего срока службы деталей. Впрочем, иногда возникает необходимость повторить процесс. Это происходит с целью снятия вновь приобретенных напряжений после обработки заготовки и операций механической обработки.
Во время криогенной обработки происходят следующие основные изменения в структуре металла:
• Увеличение твердости, износостойкости и прочности в результате трансформации остаточного аустенита в мартенсит.
• Улучшение формоустойчивости (стабильности размеров).
• Увеличение ударной прочности и износостойкости сталей.
• Увеличение ресурса за счет снятия остаточных напряжений.
Применение криогенной обработки актуально практически для любой отрасли, где присутствует трение, и есть необходимость в повышении усталостной прочности и износостойкости, но наибольшего эффекта можно добиться в следующих отраслях:
1.Промышленность. Тут применение безгранично. Практически любое оборудование работает на износ, и именно с ним наиболее эффективно борется криогенная обработка. В любой отрасли: нефтедобывающее оборудование, станки, строительные и дорожные машины, буровое и горнодобывающее оборудование, жидкостные насосы, грузоподъемные механизмы… Оборудование, в котором присутствуют пары трения, будет служить дольше с учетом применения технологии.
Кроме повышения износостойкости иногда немаловажным фактором будет улучшение условий работы оборудования за счет лучшей теплопередачи криогенно обработанных деталей.
Отдельно стоит выделить металлообрабатывающий инструмент, начиная от сверл минимального диаметра и заканчивая огромными прокатными валами. Металлообрабатывающий инструмент, как правило, делается из высоколегированных сталей с высоким содержанием углерода. Именно на этих сталях криогенная обработка дает наибольший эффект.
Для любого металлообрабатывающего предприятия инструмент - это одна из основных статей расходов. Ресурс инструмента в результате обработки может повыситься в 2-3 раза (в ряде случаев до 6 раз). Но расходы сокращаются не только за счет экономии на стоимости инструмента, но и за существенное сокращение времени простоя оборудования для замены инструмента и последующей его настройки.
2.Оборонно-промышленный комплекс. Этот пункт во многом пересекается с двумя предыдущими. Но есть и свои особенности.
Криогенная обработка может многократно повысить ресурс самой главной части огнестрельного оружия – ствола. Не важно, пистолет это, танк или корабельное орудие, производители всегда борются за повышение ресурса. Кроме того, повышается стабильность термических деформаций при стрельбе, что не может не сказаться на точности. Кроме стволов, технологию можно применить при обработке точных приводов и механизмов, кронштейнов для установки оптических приборов на боевой технике, электронных компонентов и многого другого.
3.Электроника и аудиотехника.
Криогенная обработка позволяет снять остаточные внутренние напряжения в структуре проводника, что увеличивает его проводимость или, иными словами, снижает сопротивление. В результате ток электронов в проводнике становится более свободным, причем не только на протяжении самого проводника, но и в зонах соединения проводника с коммутационными разъемами.
Диэлектрические материалы, которые используются для изоляции кабелей, также становятся более однородными и обеспечивают лучшую изоляцию. В отличие от многих «эзотерических» факторов, на которые так любят ссылаться маркетологи, улучшения характеристик кабелей, прошедших криогенную обработку, могут быть без труда измерены. Сопротивление аудиокабеля уменьшается, а специальные инфракрасные детекторы фиксируют уменьшение рассеиваемого кабелем тепла на 30 – 40%. Для аудиокабеля этот показатель является очень важным, поскольку позволяет существенно увеличить эффективность при той же самой мощности усилителя.
4.Транспорт. Применение этой технологии возможно для любого вида транспорта: автомобильного, авиационного, железнодорожного, речного и морского, пожалуй, кроме вьючных лошадей, у которых кстати можно обработать подковы.
Криогенная обработка позволяет значительно повысить ресурс тормозных дисков, подшипников, зубчатых и цепных передач, всевозможных шарниров, пружин, втулок и любых других деталей, где присутствует трение. Отдельно стоит сказать об обработке двигателей. Двигатель с обработанными элементами (а можно обработать и весь двигатель в сборе), не только имеет значительно больший ресурс, но и на несколько процентов повышается мощность. Понятно, что эффект виден не сразу, но со временем он все заметнее и больше «радует карман». Особенно показательно применение технологии в автоспорте, где любая мелочь может решить исход гонки.
5.Музыкальные инструменты. Большая часть духовых инструментов сделаны из меди и латуни. Криогенная обработка положительно влияет на их структуру. В этой области не было проведено серьезных научных исследований, но то, что звучание инструмента улучшается, - это бесспорно. Обработанный музыкальный инструмент успели оценить не только отдельные музыканты, но и целые оркестры мира.
Криогенная технология не только может поспорить с применяемыми традиционными технологиями в сфере увеличения износостойкости и упрочнения, но и существенно улучшить механические характеристики обрабатываемых изделий без нежелательного повышения хрупкости и других побочных эффектов. При этом применение технологии криогенной обработки позволяет значительно снизить издержки, что в конечном итоге обязательно отразится на эффективности предприятия и позволит занять лидирующие позиции на рынке.