Практика эксплуатации механизмов и машин показывает, что наиболее нагруженными деталями являются валы, стаканы подшипников, валы-шестерни и др. Ограниченный ресурс этих деталей обусловлен интенсивным износом их рабочих поверхностей. Это связано с высокими скоростями скольжения, неравномерным распределением нагрузок, дефектами сборки и др. причинами. По существующим технологиям такие детали изготавливают из легированных сталей с последующим упрочнением химико-термической обработкой (ХТО). Недостатками ХТО, помимо длительности и энергоемкости, являются нестабильность процесса, трудности управления и вредное влияние на экологию. Помимо этого ХТО сопровождается короблением деталей, что требует дополнительных затрат на последующую механическую обработку.
Для большого количества деталей упрочнение требуется на строго определенных участках поверхности, которые подвергаются наибольшему износу (рис. 1).
При традиционных методах упрочнения (азотирование, цементация, объемная закалка и т. д.) неупрочняемые участки поверхности защищаются либо припуском, либо специальным покрытием. Это приводит к дополнительным затратам и увеличению трудоемкости.
Последнее время разрабатываются технологии поверхностного упрочнения, которые позволяют повысить твердость на определенном участке поверхности, подвергающемся наибольшему износу, например ЭМО, лазерная закалка, плазменное покрытие и др. Большой вклад в разработку этих методов внесли Аскинази Б. М., Суслов А. Г. и др.
Созданная Аскинази Б. М. установка для ЭМО работает на базе универсального токарного станка 16К20. Через место контакта инструмента с деталью проходит ток большой силы и низкого напряжения, что обеспечивает упрочнение поверхностного слоя на заданном участке. При этом повышается поверхностная твердость до HRC 60 – 63, уменьшаетс я шероховатос ть до Rz 2 мкм, достигается благоприятная структура поверхностного слоя (мелкоигольчатый мартенит). Недостатком является малая глубина упрочнения (до 0,4 мм), низкая усталостная прочность, неоднородность упрочненной поверхности (большой разброс твердости).