Terminis apdorojimas – tai metalo terminis apdorojimas, kurio metu medžiaga kaitinama, laikoma ir aušinama kaitinant kietoje būsenoje, siekiant norimos struktūros ir savybių.
I. Terminis apdorojimas
1. Normalizavimas: plienas arba plieno detalės, kaitinamos iki kritinio AC3 arba ACM taško, viršijančio atitinkamą temperatūrą, kad tam tikrą laiką būtų palaikomos po aušinimo ore, siekiant gauti perlitinį terminio apdorojimo proceso organizavimo tipą.
2. Atkaitinimas: eutektinio plieno ruošinys kaitinamas iki AC3, aukštesnės nei 20–40 laipsnių, po to, kai tam tikrą laiką laikomas, krosnyje lėtai aušinamas (arba užkasamas smėlyje arba kalkėse) iki 500 laipsnių žemesnės temperatūros nei oro terminio apdorojimo procese.
3. Kietojo tirpalo terminis apdorojimas: lydinys kaitinamas iki aukštos temperatūros vienfazio regiono, kuriame palaikoma pastovi temperatūra, kad perteklinė fazė būtų visiškai ištirpinta kietajame tirpale, o po to greitai aušinamas, kad būtų gautas persotinto kietojo tirpalo terminis apdorojimo procesas.
4. Senėjimas: po kietojo tirpalo terminio apdorojimo arba šaltojo plastinio deformavimo lydinys, kai jis laikomas kambario temperatūroje arba šiek tiek aukštesnėje nei kambario temperatūra, jo savybės laikui bėgant keičiasi.
5, Kietojo tirpalo apdorojimas: kad lydinys visiškai ištirptų įvairiose fazėse, sustiprintų kietąjį tirpalą ir pagerintų atsparumą tvirtumui bei korozijai, pašalintų įtempimą ir minkštėjimą, kad būtų galima toliau apdoroti liejimą.
6, Senėjimo apdorojimas: kaitinimas ir laikymas armatūros fazės nusodinimo temperatūroje, kad armatūros fazės nusodinimas nusodintų, sukietėtų ir pagerėtų stiprumas.
7. Grūdinimas: plieno austenitizavimas po aušinimo tinkamu aušinimo greičiu, kad ruošinio skerspjūvis būtų nestabilus arba tam tikro diapazono organizacinė struktūra, pvz., martensito transformacija terminio apdorojimo procese.
8. Grūdinimas: užgrūdintas ruošinys tam tikrą laiką kaitinamas iki kritinio AC1 taško, žemesnės už atitinkamą temperatūrą, o po to aušinamas pagal metodo reikalavimus, kad būtų pasiektas norimas terminio apdorojimo proceso organizavimas ir savybės.
9. Plieno karbonitridinimas: karbonitridinimas yra procesas, kurio metu į plieno paviršinį sluoksnį vienu metu infiltruojama anglis ir azotas. Įprastas karbonitridinimas dar vadinamas cianidu, vidutinės temperatūros dujiniu karbonitridinimu ir žemos temperatūros dujiniu karbonitridinimu (t. y. dujiniu nitrokarbirizavimu). Pagrindinis vidutinės temperatūros dujinio karbonitridinimo tikslas – pagerinti plieno kietumą, atsparumą dilimui ir stiprumą nuovargiui. Žemos temperatūros dujinis karbonitridinimas yra nitridavimo pagrindas, kurio pagrindinis tikslas – pagerinti plieno atsparumą dilimui ir įkandimui.
10. Grūdinimas (grūdinimas ir atleidimas): paprastai grūdinimas ir atleidimas atliekamas aukštoje temperatūroje kartu su terminiu apdorojimu, vadinamu atleidimu. Atleidimas plačiai naudojamas įvairiose svarbiose konstrukcinėse dalyse, ypač tose, kurios veikiamos kintamomis švaistiklių, varžtų, krumpliaračių ir velenų apkrovomis. Po atleidimo, siekiant gauti grūdinto sohnito struktūrą, jo mechaninės savybės yra geresnės nei tokio paties kietumo normalizuoto sohnito. Jo kietumas priklauso nuo aukštos temperatūros atleidimo temperatūros, plieno atleidimo stabilumo ir ruošinio skerspjūvio dydžio, paprastai nuo HB200 iki 350.
11, Litavimas: litavimo medžiaga bus naudojama dviejų rūšių ruošinių kaitinimui ir lydymui, sujungtiems terminio apdorojimo procese.
II.Tproceso ypatybės
Metalo terminis apdorojimas yra vienas iš svarbiausių mechaninės gamybos procesų. Palyginti su kitais mechaninio apdirbimo procesais, terminis apdorojimas paprastai nekeičia ruošinio formos ir bendros cheminės sudėties, tačiau keičiant ruošinio vidinę mikrostruktūrą arba ruošinio paviršiaus cheminę sudėtį, gaunamos arba pagerinamos ruošinio savybės. Jam būdingas ruošinio vidinės kokybės pagerėjimas, kurio paprastai nematyti plika akimi. Norint pagaminti metalinį ruošinį su reikiamomis mechaninėmis, fizinėmis ir cheminėmis savybėmis, be pagrįsto medžiagų pasirinkimo ir įvairių liejimo procesų, dažnai būtinas terminis apdorojimas. Plienas yra plačiausiai naudojama medžiaga mechanikos pramonėje, plieno mikrostruktūra yra sudėtinga ir gali būti kontroliuojama terminiu apdorojimu, todėl plieno terminis apdorojimas yra pagrindinė metalo terminio apdorojimo dalis. Be to, aliuminis, varis, magnis, titanas ir kiti lydiniai taip pat gali būti termiškai apdorojami, siekiant pakeisti jų mechanines, fizines ir chemines savybes, kad būtų pasiektos skirtingos eksploatacinės savybės.
III..Tjis procesas
Terminio apdorojimo procesas paprastai apima tris kaitinimo, laikymo ir aušinimo procesus, kartais tik du kaitinimo ir aušinimo procesus. Šie procesai yra tarpusavyje susiję ir negali būti nutraukti.
Šildymas yra vienas iš svarbiausių terminio apdorojimo procesų. Metalo terminis apdorojimas apima daug kaitinimo būdų, ankstyviausias yra medžio anglies ir anglių naudojimas kaip šilumos šaltinis, o pastaruoju metu naudojamas skystasis ir dujinis kuras. Elektros energijos naudojimas leidžia lengvai valdyti šildymą ir neteršti aplinkos. Naudojant šiuos šilumos šaltinius, šildymas gali būti vykdomas tiesiogiai, taip pat per išlydytą druską ar metalą, kad būtų galima šildyti plūduriuojančias daleles netiesiogiai.
Metalo kaitinimo metu ruošinys veikiamas oro, dažnai vyksta oksidacija, dekarbizacija (t. y. sumažėja plieninių detalių paviršiaus anglies kiekis), o tai labai neigiamai veikia termiškai apdorotų detalių paviršiaus savybes. Todėl metalas paprastai turėtų būti kaitinamas kontroliuojamoje atmosferoje arba apsauginėje atmosferoje, išlydytos druskos ir vakuuminiu būdu, tačiau taip pat galimi apsauginio kaitinimo dangų ar pakavimo metodai.
Šildymo temperatūra yra vienas iš svarbiausių terminio apdorojimo proceso parametrų. Šildymo temperatūros parinkimas ir kontrolė yra pagrindiniai terminio apdorojimo kokybės užtikrinimo klausimai. Šildymo temperatūra kinta priklausomai nuo apdorojamos metalo medžiagos ir terminio apdorojimo tikslo, tačiau paprastai norint gauti aukštą temperatūros struktūrą, kaitinamas virš fazinio virsmo temperatūros. Be to, transformacijai reikia tam tikro laiko, todėl, norint pasiekti reikiamą metalo ruošinio paviršiaus kaitinimo temperatūrą, jis taip pat turi būti palaikomas šioje temperatūroje tam tikrą laiką, kad vidinė ir išorinė temperatūros būtų vienodos ir mikrostruktūros transformacija būtų baigta, tai vadinama laikymo laiku. Naudojant didelio energijos tankio kaitinimą ir paviršiaus terminį apdorojimą, kaitinimo greitis yra labai didelis, paprastai nėra laikymo laiko, o cheminio terminio apdorojimo laikymo laikas dažnai yra ilgesnis.
Aušinimas taip pat yra nepakeičiamas terminio apdorojimo proceso žingsnis. Dėl skirtingų aušinimo metodų procesai daugiausia skirti aušinimo greičiui kontroliuoti. Bendras atkaitinimo aušinimo greitis yra lėčiausias, normalizavimo metu aušinimo greitis yra greitesnis, o grūdinimo metu aušinimo greitis yra greitesnis. Taip pat dėl skirtingų plieno rūšių ir skirtingų reikalavimų, pavyzdžiui, oru grūdintas plienas gali būti grūdinamas tokiu pačiu aušinimo greičiu kaip ir normalizavimo metu.
IV.Pprocesų klasifikacija
Metalo terminio apdorojimo procesą galima grubiai suskirstyti į tris kategorijas: visą terminį apdorojimą, paviršiaus terminį apdorojimą ir cheminį terminį apdorojimą. Pagal šildymo terpę, šildymo temperatūrą ir aušinimo būdą, kiekvieną kategoriją galima suskirstyti į keletą skirtingų terminio apdorojimo procesų. Tas pats metalas, naudojant skirtingus terminio apdorojimo procesus, gali įgyti skirtingas struktūras, todėl turi skirtingas savybes. Geležis ir plienas yra plačiausiai pramonėje naudojami metalai, o plieno mikrostruktūra taip pat yra sudėtingiausia, todėl yra įvairių plieno terminio apdorojimo procesų.
Bendras terminis apdorojimas – tai ruošinio kaitinimas ir vėlesnis aušinimas tinkamu greičiu, siekiant gauti reikiamą metalurginę struktūrą, siekiant pakeisti bendras metalo mechanines savybes. Bendras plieno terminis apdorojimas apima keturis pagrindinius procesus: atkaitinimą, normalizavimą, gesinimą ir atleidimą.
Procesas reiškia:
Atkaitinimas – tai ruošinio kaitinimas iki atitinkamos temperatūros, atsižvelgiant į medžiagą ir ruošinio dydį, naudojant skirtingą laikymo laiką, o po to lėtai aušinamas. Tikslas – pasiekti arba priartėti prie pusiausvyros būsenos metalo vidinės struktūros, kad būtų pasiektas geras proceso našumas ir našumas arba kad būtų galima toliau grūdinti, kad būtų organizuotas ruošinys.
Normalizavimas – tai ruošinio kaitinimas iki atitinkamos temperatūros po aušinimo ore. Normalizavimo poveikis panašus į atkaitinimo, tik siekiant gauti smulkesnę struktūrą. Jis dažnai naudojamas medžiagos pjovimo našumui pagerinti, bet kartais ir mažiau reikliems detalėms kaip galutinis terminis apdorojimas.
Grūdinimas – tai ruošinio kaitinimas ir izoliacija vandenyje, aliejuje ar kitose neorganinėse druskose, organiniuose vandeniniuose tirpaluose ir kitoje grūdinimo terpėje, siekiant greitai jį atvėsinti. Po grūdinimo plieninės detalės sukietėja, bet tuo pačiu metu tampa trapios. Norint laiku pašalinti trapumą, paprastai reikia laiku atleisti.
Siekiant sumažinti plieninių detalių trapumą, plieninės detalės ilgą laiką yra grūdinamos tinkamoje temperatūroje, aukštesnėje nei kambario temperatūra ir žemesnėje nei 650 ℃, izoliuojamos, o po to atvėsinamos. Šis procesas vadinamas atleidimu. Atkaitinimas, normalizavimas, gesinimas, atleidimas yra bendras terminis apdorojimas „keturiomis ugnimis“. Grūdinimas ir atleidimas yra glaudžiai susiję ir dažnai naudojami kartu. Vienas iš jų yra būtinas. „Keturios ugnies“ kaitinimo temperatūra ir aušinimo būdas skiriasi, todėl išsivystė skirtingi terminio apdorojimo procesai. Norint pasiekti tam tikrą stiprumo ir tvirtumo laipsnį, aukštoje temperatūroje atliekamas gesinimas ir atleidimas kartu su šiuo procesu, vadinamu atleidimu. Kai kurie lydiniai atgrūdinami iki persotinto kieto tirpalo, jie ilgesnį laiką laikomi kambario temperatūroje arba šiek tiek aukštesnėje tinkamoje temperatūroje, siekiant pagerinti lydinio kietumą, stiprumą arba elektrinį magnetizmą. Toks terminio apdorojimo procesas vadinamas sendinimu.
Slėginis deformacijos ir terminio apdorojimo derinys leidžia efektyviai ir glaudžiai derinti ruošinį, kad jis būtų labai stiprus ir tvirtas; terminis apdorojimas neigiamo slėgio atmosferoje arba vakuume, vadinamas vakuuminiu terminiu apdorojimu, ne tik apsaugo ruošinį nuo oksidacijos ir dekarbonizacijos, bet ir išlaiko ruošinio paviršių po apdorojimo, pagerina ruošinio eksploatacines savybes, taip pat osmosiniu agentu atlieka cheminį terminį apdorojimą.
Paviršiaus terminis apdorojimas – tai tik ruošinio paviršiaus sluoksnio kaitinimas, siekiant pakeisti metalo terminio apdorojimo proceso paviršiaus sluoksnio mechanines savybes. Norint kaitinti tik ruošinio paviršiaus sluoksnį be per didelio šilumos perdavimo į ruošinį, naudojamas šilumos šaltinis turi turėti didelį energijos tankį, t. y. ruošinio ploto vienete turi būti tiekiama didesnė šilumos energija, kad ruošinio paviršiaus sluoksnis per trumpą laiką arba akimirksniu pasiektų aukštą temperatūrą. Pagrindiniai paviršiaus terminio apdorojimo metodai yra liepsnos gesinimas ir indukcinis kaitinimas. Dažniausiai naudojami šilumos šaltiniai yra oksiacetileno arba oksipropano liepsna, indukcinė srovė, lazeris ir elektronų pluoštas.
Cheminis terminis apdorojimas yra metalo terminio apdorojimo procesas, kurio metu keičiama ruošinio paviršiaus sluoksnio cheminė sudėtis, organizacija ir savybės. Cheminis terminis apdorojimas skiriasi nuo paviršiaus terminio apdorojimo tuo, kad pirmasis keičia ruošinio paviršiaus sluoksnio cheminę sudėtį. Cheminis terminis apdorojimas yra tai, kad ruošinys, kuriame yra anglies, druskos ar kitų legiruojančių elementų terpėje (dujose, skystyje, kietoje medžiagoje), ilgesnį laiką kaitinamas ir izoliuojamas, kad į ruošinio paviršiaus sluoksnį įsiskverbtų anglis, azotas, boras, chromas ir kiti elementai. Po elementų įsiskverbimo kartais naudojami kiti terminio apdorojimo procesai, tokie kaip grūdinimas ir atleidimas. Pagrindiniai cheminio terminio apdorojimo metodai yra įanglinimas, nitridavimas ir metalo prasiskverbimas.
Terminis apdorojimas yra vienas iš svarbių mechaninių dalių ir formų gamybos proceso procesų. Apskritai jis gali užtikrinti ir pagerinti įvairias ruošinio savybes, tokias kaip atsparumas dilimui, atsparumas korozijai. Taip pat gali pagerinti ruošinio organizavimą ir įtempimo būseną, kad būtų lengviau atlikti įvairius šaltojo ir karštojo apdorojimo procesus.
Pavyzdžiui: baltasis ketus po ilgo atkaitinimo apdorojimo gali būti kalusis ketus, pagerinantis plastiškumą; tinkamai termiškai apdorojus krumpliaračius, jų tarnavimo laikas gali būti ne kartą ar net dešimtis kartų ilgesnis nei termiškai neapdorotų krumpliaračių; be to, nebrangus anglinis plienas, įmaišęs tam tikrų legiruojančių elementų, pasižymi tam tikromis brangaus legiruotojo plieno savybėmis ir gali pakeisti kai kuriuos karščiui atsparius plienus, nerūdijantį plieną; beveik visos liejimo formos ir štampai turi būti termiškai apdoroti. Galima naudoti tik po terminio apdorojimo.
Papildomos priemonės
I. Atkaitinimo tipai
Atkaitinimas yra terminio apdorojimo procesas, kurio metu ruošinys kaitinamas iki tinkamos temperatūros, laikomas tam tikrą laiką ir po to lėtai aušinamas.
Yra daug plieno atkaitinimo procesų tipų, kuriuos pagal kaitinimo temperatūrą galima suskirstyti į dvi kategorijas: vienas yra kritinė temperatūra (Ac1 arba Ac3) virš atkaitinimo, dar vadinama fazės kaitos rekristalizacijos atkaitinimu, įskaitant visišką atkaitinimą, nepilną atkaitinimą, sferoidinį atkaitinimą ir difuzinį atkaitinimą (homogenizacinį atkaitinimą) ir kt.; kitas yra žemesnė nei kritinė atkaitinimo temperatūra, įskaitant rekristalizacijos atkaitinimą ir įtempių mažinimo atkaitinimą ir kt. Pagal aušinimo metodą atkaitinimą galima suskirstyti į izoterminį atkaitinimą ir nuolatinį aušinimo atkaitinimą.
1, visiškas atkaitinimas ir izoterminis atkaitinimas
Visiškas atkaitinimas, dar žinomas kaip rekristalinis atkaitinimas, paprastai vadinamas atkaitinimu. Tai plieno arba plieno kaitinimas iki Ac3, aukštesnės nei 20–30 ℃ temperatūros, pakankamai ilgas izoliacijos laikotarpis, kad po lėto aušinimo visiškai austenitizuotų struktūrą ir terminio apdorojimo procese pasiektų beveik pusiausvyros struktūrą. Šis atkaitinimas daugiausia naudojamas įvairių anglinio ir legiruotojo plieno liejinių, kaltinių ir karšto valcavimo profilių subeutektinei sudėčiai, o kartais ir suvirintoms konstrukcijoms. Paprastai naudojamas kaip daugelio nesunkių ruošinių galutinis terminis apdorojimas arba kaip kai kurių ruošinių išankstinis terminis apdorojimas.
2, rutulinis atkaitinimas
Sferoidinis atkaitinimas daugiausia naudojamas pernelyg eutektiniam angliniam plienui ir legiruotam įrankiniam plienui (pvz., gaminant plienui skirtus aštrius įrankius, kalibrus, liejimo formas ir štampus). Jo pagrindinis tikslas – sumažinti kietumą, pagerinti apdirbamumą ir paruošti būsimam grūdinimui.
3, įtempių mažinimo atkaitinimas
Įtempių mažinimo atkaitinimas, dar žinomas kaip žemos temperatūros atkaitinimas (arba aukštos temperatūros atleidimas), daugiausia naudojamas liejiniams, kaltiniams, suvirinimo detalėms, karštai valcuotoms detalėms, šaltai temptoms detalėms ir kitiems liekamiesiems įtempiams pašalinti. Jei šie įtempiai nepašalinami, po tam tikro laiko arba vėlesnio pjovimo proceso metu plienas deformuosis arba įtrūks.
4. Neišsamus atkaitinimas – tai plieno kaitinimas iki Ac1 ~ Ac3 (sub-eutektinis plienas) arba Ac1 ~ ACcm (per-eutektinis plienas) tarp šilumos išsaugojimo ir lėto aušinimo, siekiant beveik subalansuoto terminio apdorojimo proceso organizavimo.
II.Grūdinant, dažniausiai naudojama aušinimo terpė yra sūrymas, vanduo ir aliejus.
Sūraus vandens grūdinimas leidžia lengvai gauti didelį kietumą ir lygų paviršių, nesunku gauti kietą minkštą vietą, tačiau lengva sukelti ruošinio deformaciją ir net įtrūkimus. Aliejaus naudojimas kaip grūdinimo terpės tinka tik dideliam perkaitinto austenito kiekiui kai kuriuose legiruotuose plienuose arba mažiems anglinio plieno ruošiniams grūdinti.
III..plieno grūdinimo paskirtis
1, sumažinti trapumą, pašalinti arba sumažinti vidinį įtempį, plieno grūdinimas sukelia didelį vidinį įtempį ir trapumą, pvz., laiku neatleidus, plienas dažnai deformuojasi ar net įtrūksta.
2, norint gauti reikiamas ruošinio mechanines savybes, ruošinys po grūdinimo pasižymi dideliu kietumu ir trapumu, kad atitiktų įvairių ruošinių skirtingų savybių reikalavimus, kietumą galima reguliuoti tinkamu grūdinimu, kad sumažėtų reikiamo tvirtumo ir plastiškumo trapumas.
3. Stabilizuokite ruošinio dydį
4. Atkaitinant sunku suminkštinti tam tikrus legiruotus plienus, po aukšto temperatūros atleidimo dažnai naudojamas grūdinimas (arba normalizavimas), kad plienas tinkamai suliptų su karbidu, sumažėtų kietumas, būtų lengviau pjauti ir apdoroti.
Papildomos sąvokos
1. Atkaitinimas: tai metalinių medžiagų kaitinimas iki atitinkamos temperatūros, palaikymas tam tikrą laiką ir po to lėtas aušinimas terminio apdorojimo procese. Įprasti atkaitinimo procesai yra šie: rekristalinis atkaitinimas, įtempių mažinimo atkaitinimas, sferoidinis atkaitinimas, visiškas atkaitinimas ir kt. Atkaitinimo tikslas: daugiausia sumažinti metalinių medžiagų kietumą, pagerinti plastiškumą, palengvinti pjovimą ar slėginį apdirbimą, sumažinti liekamuosius įtempius, pagerinti homogenizacijos struktūrą ir sudėtį arba pastaruoju metu paruošti struktūrą terminiam apdorojimui.
2. Normalizavimas: reiškia, kad plienas arba plienas (plienas, esantis kritinėje temperatūros taške) yra kaitinamas iki 30–50 ℃ arba aukštesnės temperatūros, kad būtų palaikomas tinkamas laikas, ir aušinamas nejudančiame ore terminio apdorojimo procese. Normalizavimo tikslas: daugiausia pagerinti mažo anglies kiekio plieno mechanines savybes, pagerinti pjovimo ir apdirbamumo savybes, grūdelių smulkinimą, pašalinti organizacinius defektus ir paruošti jį terminiam apdorojimui.
3. Grūdinimas: tai plieno kaitinimas iki Ac3 arba Ac1 (plieno, esančio kritinėje temperatūros taške) virš tam tikros temperatūros, palaikymas tam tikrą laiką ir po to aušinimas iki atitinkamo greičio, siekiant gauti martensito (arba bainito) struktūrą terminio apdorojimo procese. Įprasti gesinimo procesai yra vienos terpės gesinimas, dviejų terpių gesinimas, martensito gesinimas, bainito izoterminis gesinimas, paviršiaus gesinimas ir vietinis gesinimas. Grūdinimo tikslas: pasiekti reikiamą plieninių detalių martensitinę struktūrą, pagerinti ruošinio kietumą, stiprumą ir atsparumą dilimui, kad būtų galima gerai paruošti pastarąjį terminį apdorojimą.
4, atleidimas: tai plieno grūdinimas, po to kaitinimas iki žemesnės nei Ac1 temperatūros, palaikymo laikas ir atvėsinimas iki kambario temperatūros terminio apdorojimo procesas. Įprasti atleidimo procesai yra šie: žemos temperatūros atleidimas, vidutinės temperatūros atleidimas, aukštos temperatūros atleidimas ir daugkartinis atleidimas.
Grūdinimo tikslas: daugiausia siekiant pašalinti plieno įtempius, atsirandančius grūdinimo metu, kad plienas būtų labai kietas ir atsparus dilimui, taip pat turėtų reikiamą plastiškumą ir tvirtumą.
5, atleidimas: reiškia plieną arba plieną, skirtą grūdinimui ir aukštatemperatūriniam atleidimui kompozitinio terminio apdorojimo procese. Naudojamas plieno grūdinimo procese, vadinamas grūdintu plienu. Paprastai tai reiškia vidutinio anglies kiekio konstrukcinį plieną ir vidutinio anglies kiekio legiruotą konstrukcinį plieną.
6. Įanglinimas: įanglinimas – tai procesas, kurio metu anglies atomai įsiskverbia į plieno paviršinį sluoksnį. Taip pat mažai anglies turinčio plieno ruošinys gaunamas iš aukštos anglies plieno, o po grūdinimo ir atleidimo žemoje temperatūroje ruošinio paviršinis sluoksnis yra labai kietas ir atsparus dilimui, o centrinė ruošinio dalis išlaiko mažai anglies turinčio plieno tvirtumą ir plastiškumą.
Vakuuminis metodas
Kadangi metalo ruošinių šildymo ir aušinimo operacijoms atlikti reikia keliolikos ar net dešimčių veiksmų. Šie veiksmai atliekami vakuuminio terminio apdorojimo krosnyje, o operatorius negali prie jų priartėti, todėl vakuuminio terminio apdorojimo krosnies automatizavimo laipsnis turi būti didesnis. Tuo pačiu metu kai kurie veiksmai, pavyzdžiui, kaitinimas ir palaikymas metalo ruošinio atvėsinimo proceso pabaigoje, turi būti šeši ar septyni veiksmai, atlikti per 15 sekundžių. Tokios lanksčios sąlygos, leidžiančios atlikti daugybę veiksmų, gali sukelti operatoriaus nervingumą ir sukelti netinkamą veikimą. Todėl tik aukštas automatizavimo laipsnis gali užtikrinti tikslų ir savalaikį koordinavimą pagal programą.
Metalinių detalių vakuuminis terminis apdorojimas atliekamas uždaroje vakuuminėje krosnyje, todėl griežtas vakuuminis sandarinimas yra gerai žinomas. Todėl labai svarbu pasiekti ir išlaikyti pradinį krosnies oro pralaidumo greitį, užtikrinti vakuuminės krosnies darbinį vakuumą ir detalių kokybę. Todėl vienas iš pagrindinių vakuuminio terminio apdorojimo krosnies klausimų yra patikima vakuuminio sandarinimo konstrukcija. Siekiant užtikrinti vakuuminės krosnies vakuuminį veikimą, vakuuminio terminio apdorojimo krosnies konstrukcijos konstrukcija turi atitikti pagrindinį principą, t. y. krosnies korpuse turi būti naudojamas dujoms nepralaidus suvirinimas, o krosnies korpuse turi būti kuo mažiau atidaromos arba neatidaromos skylės, kuo mažiau arba visai nereikia naudoti dinaminio sandarinimo konstrukcijos, kad būtų sumažinta vakuuminio nuotėkio galimybė. Vakuuminės krosnies korpuse montuojami komponentai, priedai, tokie kaip vandeniu aušinami elektrodai, termoelementų ištraukimo įtaisai, taip pat turi būti suprojektuoti taip, kad sandarintų konstrukciją.
Dauguma šildymo ir izoliacinių medžiagų gali būti naudojamos tik vakuume. Vakuuminio terminio apdorojimo krosnies šildymas ir šilumos izoliacijos pamušalas yra skirti darbui vakuume ir aukštoje temperatūroje, todėl šioms medžiagoms keliami atsparumo aukštai temperatūrai, spinduliavimo rezultatams, šilumos laidumo ir kiti reikalavimai. Atsparumo oksidacijai reikalavimai nėra aukšti. Todėl vakuuminio terminio apdorojimo krosnyje šildymo ir šilumos izoliacinėms medžiagoms plačiai naudojamas tantalas, volframas, molibdenas ir grafitas. Šios medžiagos labai lengvai oksiduojasi atmosferos būsenoje, todėl šių šildymo ir izoliacinių medžiagų negalima naudoti įprastose terminio apdorojimo krosnyse.
Vandeniu aušinamas įrenginys: vakuuminio terminio apdorojimo krosnies korpusas, krosnies dangtis, elektriniai kaitinimo elementai, vandeniu aušinami elektrodai, tarpinės vakuuminės šilumos izoliacijos durys ir kiti komponentai yra vakuume, veikiami terminio darbo. Dirbant tokiomis itin nepalankiomis sąlygomis, reikia užtikrinti, kad kiekvieno komponento konstrukcija nebūtų deformuota ar pažeista, o vakuuminis sandariklis nebūtų perkaitintas ar sudegęs. Todėl kiekvienas komponentas turėtų būti sukonfigūruotas pagal skirtingas aplinkybes, naudojant vandens aušinimo įrenginius, kad vakuuminė terminio apdorojimo krosnis veiktų normaliai ir turėtų pakankamą naudojimo laiką.
Naudojant žemos įtampos ir didelės srovės vakuuminį indą, kai vakuumo laipsnis siekia kelis lxlo-1 torą, vakuuminio indo įtampos laidininkas yra aukštesnėje įtampoje, susidarys ruštinimo išlydžio reiškinys. Vakuuminio terminio apdorojimo krosnyje stiprus lanko išlydis sudegins elektrinį kaitinimo elementą ir izoliacijos sluoksnį, sukeldamas didelius nelaimingus atsitikimus ir nuostolius. Todėl vakuuminio terminio apdorojimo krosnies elektrinio kaitinimo elemento darbinė įtampa paprastai neviršija 80–100 voltų. Tuo pačiu metu projektuojant elektrinio kaitinimo elemento konstrukciją, reikia imtis veiksmingų priemonių, pavyzdžiui, stengtis išvengti detalių galiukų, o atstumas tarp elektrodų negali būti per mažas, kad būtų išvengta ruštinimo ar lanko išlydžio.
Grūdinimas
Pagal skirtingus ruošinio eksploatacinius reikalavimus, atsižvelgiant į skirtingą grūdinimo temperatūrą, galima suskirstyti į šiuos grūdinimo tipus:
(a) žemos temperatūros grūdinimas (150–250 laipsnių)
Žemos temperatūros atleidimo būdu gauta organizacija, skirta grūdintam martensitui. Jo tikslas – išlaikyti aukštą grūdinto plieno kietumą ir atsparumą dilimui, sumažinant jo vidinį įtempį ir trapumą grūdinimo metu, kad būtų išvengta įtrūkimų ar priešlaikinio pažeidimo naudojimo metu. Jis daugiausia naudojamas įvairiems didelio anglies kiekio pjovimo įrankiams, matuokliams, šalto tempimo štampams, riedėjimo guoliams ir įanglintoms detalėms ir kt., o po atleidimo kietumas paprastai yra HRC58–64.
(ii) vidutinės temperatūros atleidimas (250–500 laipsnių)
Grūdinto kvarco korpuso atleidimo organizavimas vidutinėje temperatūroje. Jo tikslas – pasiekti didelį takumo stiprumą, tamprumo ribą ir didelį tvirtumą. Todėl jis daugiausia naudojamas įvairioms spyruoklėms ir karštojo apdirbimo formoms apdirbti, o atleidimo kietumas paprastai yra HRC35–50.
(C) aukštos temperatūros grūdinimas (500–650 laipsnių)
Aukštatemperatūrinis atleidimas naudojamas grūdintam „Sohnite“. Įprastas grūdinimas ir aukštatemperatūrinis atleidimas yra kombinuotas terminis apdorojimas, vadinamas grūdinimu. Jo tikslas – pagerinti stiprumą, kietumą, plastiškumą ir tvirtumą, taip pagerinant bendras mechanines savybes. Todėl jis plačiai naudojamas automobiliuose, traktoriuose, staklėse ir kitose svarbiose konstrukcinėse dalyse, tokiose kaip švaistikliai, varžtai, krumpliaračiai ir velenai. Kietumas po atleidimo paprastai yra HB200–330.
Deformacijos prevencija
Tikslios sudėtingos formos deformacijos priežastys dažnai yra sudėtingos, tačiau mes tiesiog suprantame jos deformacijos dėsnius, analizuojame jų priežastis ir taikome įvairius metodus, kad išvengtume formos deformacijos, ją galėtume sumažinti ir kontroliuoti. Apskritai, terminio apdorojimo metu galima išvengti tikslios sudėtingos formos deformacijos šiais būdais.
(1) Tinkamas medžiagų pasirinkimas. Tikslios sudėtingos formos turėtų būti gaminamos iš gero mikrodeformavimo liejimo formos plieno (pvz., oro grūdinimo plieno), o karbidų atskyrimas iš rimto liejimo formos plieno turėtų būti pagrįstai kalimo ir atleidimo terminio apdorojimo būdu, o didesnių ir nekaltų liejimo formos plienai gali būti termiškai apdoroti kietuoju tirpalu, naudojant dvigubą rafinavimo metodą.
(2) Liejimo konstrukcijos konstrukcija turėtų būti pagrįsta, storis neturėtų būti per didelis, forma turėtų būti simetriška, kad didesnės formos deformacija atitiktų deformacijos dėsnį, būtų rezervuotas apdorojimo leidimas, o didelėms, tikslioms ir sudėtingoms formoms galima naudoti konstrukcijų derinį.
(3) Tikslios ir sudėtingos formos turėtų būti iš anksto termiškai apdorotos, kad būtų pašalintas apdirbimo procese susidaręs liekamasis įtempis.
(4) Tinkamai parinkus šildymo temperatūrą, kontroliuojant šildymo greitį, tikslioms sudėtingoms formoms galima naudoti lėtą kaitinimą, išankstinį pašildymą ir kitus subalansuotus šildymo metodus, kad būtų sumažinta formos terminio apdorojimo deformacija.
(5) Siekiant užtikrinti formos kietumą, pabandykite naudoti išankstinį aušinimą, laipsnišką aušinimo gesinimą arba temperatūros gesinimo procesą.
(6) Tikslioms ir sudėtingoms formoms, esant leidžiamoms sąlygoms, pabandykite naudoti vakuuminį kaitinimą ir gesinimą, o po gesinimo – gilų aušinimą.
(7) Kai kurioms tikslioms ir sudėtingoms formoms gali būti naudojamas išankstinis terminis apdorojimas, sendinimo terminis apdorojimas, grūdinimas, nitridavimas ir terminis apdorojimas, siekiant kontroliuoti formos tikslumą.
(8) Remontuojant pelėsio smėlio skyles, poringumą, nusidėvėjimą ir kitus defektus, siekiant išvengti deformacijos remonto procese, naudojama šalto suvirinimo mašina ir kita remonto įranga, kuri veikiama terminio poveikio.
Be to, teisingas terminio apdorojimo proceso veikimas (pvz., skylių užkimšimas, skylių surišimas, mechaninis fiksavimas, tinkami kaitinimo metodai, teisingas formos aušinimo krypties ir judėjimo aušinimo terpėje krypties pasirinkimas ir kt.) bei pagrįstas grūdinimo terminio apdorojimo procesas taip pat yra veiksmingos priemonės, siekiant sumažinti tikslių ir sudėtingų formų deformaciją.
Paviršiaus grūdinimas ir atleidimas paprastai atliekami indukciniu kaitinimu arba liepsnos kaitinimu. Pagrindiniai techniniai parametrai yra paviršiaus kietumas, vietinis kietumas ir efektyvus grūdinimo sluoksnio gylis. Kietumui matuoti galima naudoti Vickers kietumo matuoklį, taip pat Rokvelo arba paviršinio Rokvelo kietumo matuoklį. Bandymo jėgos (skalės) pasirinkimas priklauso nuo efektyvaus grūdinto sluoksnio gylio ir ruošinio paviršiaus kietumo. Čia naudojami trijų rūšių kietumo matuokliai.
Pirma, Vikerso kietumo matuoklis yra svarbi priemonė termiškai apdorotų ruošinių paviršiaus kietumui tikrinti. Jį galima pasirinkti su 0,5–100 kg bandymo jėga, išbandyti net 0,05 mm storio paviršiaus grūdinimo sluoksnį, o jo tikslumas yra didžiausias ir jis gali atskirti nedidelius termiškai apdorotų ruošinių paviršiaus kietumo skirtumus. Be to, Vikerso kietumo matuoklis taip pat turėtų nustatyti efektyvaus grūdinto sluoksnio gylį, todėl paviršiaus terminio apdorojimo apdorojimui arba dideliam skaičiui įrenginių, naudojančių paviršiaus terminio apdorojimo ruošinius, būtinas Vikerso kietumo matuoklis.
Antra, paviršiaus Rokvelo kietumo matuoklis taip pat labai tinka paviršiaus grūdinimo ruošinių kietumui patikrinti, paviršiaus Rokvelo kietumo matuoklis turi tris skales, iš kurių galima rinktis. Jis gali patikrinti įvairaus paviršiaus grūdinimo ruošinių efektyvų grūdinimo gylį, iki 0,1 mm. Nors paviršiaus Rokvelo kietumo matuoklio tikslumas nėra toks didelis kaip Vikerso kietumo matuoklio, tačiau kaip terminio apdorojimo gamyklos kokybės valdymo ir kvalifikuota tikrinimo priemonė, jis sugebėjo atitikti reikalavimus. Be to, jis taip pat yra paprastas naudoti, nebrangus, greitai išmatuoja, gali tiesiogiai nuskaityti kietumo vertę ir kitas charakteristikas. Naudojant paviršiaus Rokvelo kietumo matuoklį, galima greitai ir neardomai patikrinti kiekvieno paviršiaus grūdinto ruošinio gabalą. Tai svarbu metalo apdirbimo ir mašinų gamybos gamykloms.
Trečia, kai paviršiaus termiškai apdoroto grūdinto sluoksnio storis yra storesnis, galima naudoti ir Rokvelo kietumo matuoklį. Kai termiškai apdoroto grūdinto sluoksnio storis yra 0,4–0,8 mm, galima naudoti HRA skalę, o kai grūdinto sluoksnio storis didesnis nei 0,8 mm – HRC skalę.
Vikerso, Rokvelo ir paviršinio Rokvelo kietumo vertes galima lengvai konvertuoti viena į kitą, konvertuoti į standartą, brėžinį arba vartotojo poreikius atitinkančią kietumo vertę. Atitinkamos konvertavimo lentelės pateiktos tarptautiniame standarte ISO, Amerikos standarte ASTM ir Kinijos standarte GB/T.
Lokalinis sukietėjimas
Jei detalėms taikomi didesni vietinio kietumo reikalavimai, galima naudoti indukcinį kaitinimą ir kitas vietinio grūdinimo terminio apdorojimo priemones. Tokių detalių brėžiniuose paprastai reikia pažymėti vietinio grūdinimo terminio apdorojimo vietą ir vietinę kietumo vertę. Detalių kietumo bandymai turėtų būti atliekami tam skirtoje vietoje. Kietumo bandymo prietaisai gali būti Rokvelo kietumo matuoklis HRC kietumo vertei matuoti, pvz., kai terminio apdorojimo grūdinimo sluoksnis yra plonas, galima naudoti paviršiaus Rokvelo kietumo matuoklį HRN kietumo vertei matuoti.
Cheminis terminis apdorojimas
Cheminis terminis apdorojimas – tai vieno ar kelių cheminių elementų atomų infiltracija į ruošinio paviršių, siekiant pakeisti ruošinio paviršiaus cheminę sudėtį, struktūrą ir eksploatacines savybes. Po grūdinimo ir atleidimo žemoje temperatūroje ruošinio paviršius pasižymi dideliu kietumu, atsparumu dilimui ir kontaktinio nuovargio stiprumu, o ruošinio šerdis – dideliu tvirtumu.
Remiantis tuo, kas išdėstyta pirmiau, temperatūros aptikimas ir registravimas terminio apdorojimo procese yra labai svarbus, o blogas temperatūros valdymas daro didelę įtaką produktui. Todėl temperatūros aptikimas yra labai svarbus, taip pat labai svarbi temperatūros tendencija visame procese, todėl terminio apdorojimo procese reikia užregistruoti temperatūros pokyčius, tai gali palengvinti būsimą duomenų analizę, taip pat padėti pamatyti, kada temperatūra neatitinka reikalavimų. Tai atliks labai svarbų vaidmenį tobulinant terminį apdorojimą ateityje.
Veiklos procedūros
1. Išvalykite darbo vietą, patikrinkite, ar maitinimo šaltinis, matavimo prietaisai ir įvairūs jungikliai veikia normaliai, ar vandens šaltinis veikia sklandžiai.
2. Operatoriai turėtų dėvėti geras darbo apsaugos priemones, kitaip tai bus pavojinga.
3, atidarykite valdymo galios universalųjį perdavimo jungiklį, pagal įrangos techninius reikalavimus, suskirstytus į temperatūros kilimo ir kritimo sekcijas, kad prailgintumėte įrangos ir įrangos tarnavimo laiką.
4, atkreipti dėmesį į terminio apdorojimo krosnies temperatūrą ir tinklelio juostos greičio reguliavimą, gali įvaldyti skirtingoms medžiagoms reikalingus temperatūros standartus, užtikrinti ruošinio kietumą, paviršiaus tiesumą ir oksidacijos sluoksnį bei rimtai atlikti gerą saugos darbą.
5. Atkreipkite dėmesį į grūdinimo krosnies temperatūrą ir tinklelio juostos greitį, atidarykite ištraukiamąjį orą, kad ruošinys po grūdinimo atitiktų kokybės reikalavimus.
6, darbe turėtų laikytis stulpo.
7, sukonfigūruoti reikiamą gaisrinę įrangą ir būti susipažinusiam su jos naudojimo bei priežiūros metodais.
8. Sustabdžius mašiną, reikia patikrinti, ar visi valdymo jungikliai yra išjungtoje būsenoje, o tada uždaryti universalųjį perjungimo jungiklį.
Perkaitimas
Iš šiurkščios ritininio priedo guolio detalės burnos galima stebėti mikrostruktūros perkaitimą po grūdinimo. Tačiau norint nustatyti tikslų perkaitimo laipsnį, reikia stebėti mikrostruktūrą. Jei GCr15 plieno grūdinimo organizacijoje atsiranda šiurkštus adatinis martensitas, tai yra perkaitimo organizacija. Grūdinimo kaitinimo temperatūra gali būti per aukšta arba kaitinimo ir laikymo laikas per ilgas dėl viso perkaitimo diapazono; taip pat gali būti dėl sunkios pradinės karbido juostos organizacijos, kurioje mažai anglies turinčioje srityje tarp dviejų juostų susidaro lokalizuotas adatinis martensito storis, dėl kurio atsiranda lokalizuotas perkaitimas. Perkaitintoje organizacijoje padidėja likutinio austenito kiekis, o matmenų stabilumas sumažėja. Dėl grūdinimo organizacijos perkaitimo plieno kristalai tampa šiurkštūs, todėl sumažėja detalės tvirtumas, atsparumas smūgiams ir guolio tarnavimo laikas. Didelis perkaitimas gali sukelti net gesinimo įtrūkimus.
Per žemas įkaitimas
Žema gesinimo temperatūra arba prastas aušinimas sukels didesnę nei standartinė torhenito organizaciją mikrostruktūroje, vadinamą perkaitimo organizacija, dėl kurios sumažėja kietumas, smarkiai sumažėja atsparumas dilimui, o tai turi įtakos ritininio guolio dalių tarnavimo laikui.
Įtrūkimų gesinimas
Ritininių guolių detalių grūdinimo ir aušinimo procese dėl vidinių įtempių susidaro įtrūkimai, vadinami grūdinimo įtrūkimais. Tokių įtrūkimų priežastys yra šios: dėl per aukštos kaitinimo temperatūros arba per greito aušinimo, terminio įtempio ir metalo masės tūrio pokyčio, dėl kurio organizacijos įtempis yra didesnis nei plieno lūžio stipris; darbinio paviršiaus pradiniai defektai (pvz., paviršiaus įtrūkimai ar įbrėžimai) arba vidiniai plieno defektai (pvz., šlakas, dideli nemetaliniai intarpai, baltos dėmės, susitraukimo likučiai ir kt.), grūdinimo metu susidariusios įtempių koncentracijos; didelė paviršiaus dekarbiacija ir karbidų segregacija; po atleidimo grūdintos detalės, nepakankamas arba nesavalaikis atleidimas; per didelis šaltojo smūgio įtempis, kurį sukėlė ankstesnis procesas, kalimo lankstymas, gilūs tekinimo įpjovimai, aštrūs alyvos grioveliai ir pan. Trumpai tariant, grūdinimo įtrūkimų priežastis gali būti vienas ar keli iš aukščiau išvardytų veiksnių, o pagrindinė grūdinimo įtrūkimų susidarymo priežastis yra vidinis įtempis. Grūdinimo įtrūkimai yra gilūs ir siauri, su tiesiu lūžiu ir be oksiduotos spalvos ant pažeisto paviršiaus. Dažnai tai yra išilginis plokščias įtrūkimas arba žiedo formos įtrūkimas guolio apykaklėje; Guolio plieninio rutulio forma gali būti S, T arba žiedo formos. Gesinimo įtrūkimo organizacinės savybės yra tokios, kad abiejose įtrūkimo pusėse nėra dekarbiarizacijos reiškinio, todėl jis aiškiai skiriasi nuo kalimo įtrūkimų ir medžiagų įtrūkimų.
Terminio apdorojimo deformacija
NACHI guolių dalių terminio apdorojimo metu atsiranda terminis įtempis ir organizacinis įtempis, šie vidiniai įtempiai gali būti vienas ant kito arba iš dalies kompensuojami. Jie yra sudėtingi ir kintami, nes juos gali pakeisti kaitinimo temperatūra, kaitinimo greitis, aušinimo režimas, aušinimo greitis, dalių forma ir dydis, todėl terminio apdorojimo deformacija neišvengiama. Atpažinus ir įvaldžius teisines taisykles, galima valdyti guolių dalių deformaciją (pvz., žiedo ovalą, dydžio didinimą ir kt.), kuri yra palanki gamybai. Žinoma, terminio apdorojimo procese mechaninis susidūrimas taip pat deformuos dalis, tačiau šią deformaciją galima panaudoti eksploatavimo gerinimui, siekiant sumažinti ir išvengti deformacijos.
Paviršiaus dekarbizacija
Ritininių priedų guolių detalės terminio apdorojimo procese, jei jos kaitinamos oksiduojančioje terpėje, paviršius oksiduojasi, todėl detalės paviršiaus anglies masės dalis sumažėja, dėl to įvyksta paviršiaus dekarbizacija. Kuo paviršiaus dekarbizavimo sluoksnio gylis didesnis nei galutinio apdorojimo metu išlaikomo anglies kiekio, tuo detalės bus utilizuojamos. Paviršiaus dekarbizavimo sluoksnio gylio nustatymas metalografiniu tyrimu yra prieinamas metalografiniu metodu ir mikrokietumo metodu. Paviršiaus sluoksnio mikrokietumo pasiskirstymo kreivė pagrįsta matavimo metodu ir gali būti naudojama kaip arbitražo kriterijus.
Minkšta vieta
Dėl nepakankamo šildymo, prasto aušinimo ir netinkamo ritininių guolių dalių paviršiaus kietumo sukelto gesinimo proceso nepakanka, todėl atsiranda reiškinys, vadinamas grūdinimo minkštąja vieta. Tai, kaip ir paviršiaus dekarbiarizacijos atveju, gali smarkiai sumažinti paviršiaus atsparumą dilimui ir stiprumą nuovargiui.
Įrašo laikas: 2023 m. gruodžio 5 d.