Toplotna obdelava se nanaša na toplotni postopek obdelave kovin, pri katerem se material segreva, zadržuje in ohlaja s segrevanjem v trdnem stanju, da se doseže želena organizacija in lastnosti.
I. Toplotna obdelava
1, Normalizacija: jeklo ali jekleni kosi, segreti na kritično točko AC3 ali ACM nad ustrezno temperaturo, se po ohlajanju na zraku ohranijo določen čas, da se doseže perlitna organizacija procesa toplotne obdelave.
2, Žarjenje: obdelovanec iz evtektičnega jekla segreje na AC3 nad 20-40 stopinj, po določenem času zadrževanja pa se peč počasi ohladi (ali zakopa v pesek ali apno) na 500 stopinj pod temperaturo hlajenja v procesu toplotne obdelave na zraku.
3, Toplotna obdelava trdne raztopine: zlitina se segreje na visokotemperaturno enofazno območje konstantne temperature, da se ohrani, tako da se presežek faze popolnoma raztopi v trdni raztopini, nato pa se hitro ohladi, da se dobi postopek toplotne obdelave prenasičene trdne raztopine.
4. Staranje: Po toplotni obdelavi s trdno raztopino ali hladni plastični deformaciji zlitine, ko je postavljena na sobno temperaturo ali se hrani pri nekoliko višji temperaturi od sobne temperature, se njene lastnosti sčasoma spreminjajo.
5, Obdelava s trdno raztopino: tako da se zlitina v različnih fazah popolnoma raztopi, okrepi trdno raztopino in izboljša žilavost in odpornost proti koroziji, odpravi napetost in mehčanje, da se nadaljuje obdelava brizganja.
6, Obdelava staranja: segrevanje in zadrževanje pri temperaturi izločanja ojačitvene faze, tako da se izločanje ojačitvene faze obori, utrdi in izboljša trdnost.
7, Kaljenje: avstenitizacija jekla po ohlajanju z ustrezno hitrostjo hlajenja, tako da obdelovanec v prerezu celotne ali določene stopnje nestabilne organizacijske strukture, kot je martenzitna transformacija med postopkom toplotne obdelave.
8, Popuščanje: kaljeni obdelovanec se bo za določen čas segrel do kritične točke AC1 pod ustrezno temperaturo in nato ohladil v skladu z zahtevami metode, da se doseže želena organizacija in lastnosti postopka toplotne obdelave.
9, Karbonitriranje jekla: Karbonitriranje je postopek, pri katerem se ogljik in dušik hkrati infiltrirata v površinsko plast jekla. Običajno karbonitriranje, znano tudi kot cianid, se pogosteje uporablja srednjetemperaturno plinsko karbonitriranje in nizkotemperaturno plinsko karbonitriranje (tj. plinsko nitrokarburiziranje). Glavni namen srednjetemperaturnega plinskega karbonitriranja je izboljšanje trdote, odpornosti proti obrabi in utrujenosti jekla. Nizkotemperaturno plinsko karbonitriranje, ki temelji na nitriranju, je njegov glavni namen izboljšanje odpornosti jekla proti obrabi in ugrizom.
10, Kaljenje (kaljenje in popuščanje): običajno se kaljenje in popuščanje izvaja pri visokih temperaturah v kombinaciji s toplotno obdelavo, znano kot popuščanje. Popuščanje se pogosto uporablja v različnih pomembnih konstrukcijskih delih, zlasti tistih, ki delujejo pod izmeničnimi obremenitvami ojnic, vijakov, zobnikov in gredi. Popuščanje po popuščanju omogoča doseganje popuščene sohnitne organizacije, katere mehanske lastnosti so boljše od trdote normalizirane sohnitne organizacije z enako trdoto. Njegova trdota je odvisna od temperature popuščanja pri visokih temperaturah, stabilnosti popuščanja jekla in velikosti prečnega prereza obdelovanca, običajno med HB200-350.
11, Spajkanje: s spajkalnim materialom bosta obdelovanec ogrevana s taljenjem in spojena s toplotno obdelavo dveh vrst.
II.Tznačilnosti procesa
Toplotna obdelava kovin je eden pomembnih procesov v mehanski proizvodnji. V primerjavi z drugimi postopki obdelave toplotna obdelava običajno ne spremeni oblike obdelovanca in celotne kemične sestave, temveč s spreminjanjem notranje mikrostrukture obdelovanca ali kemične sestave površine obdelovanca izboljša uporabne lastnosti obdelovanca. Zanj je značilno izboljšanje notranje kakovosti obdelovanca, ki običajno ni vidna s prostim očesom. Za izdelavo kovinskega obdelovanca z zahtevanimi mehanskimi, fizikalnimi in kemičnimi lastnostmi je poleg razumne izbire materialov in različnih postopkov oblikovanja pogosto bistven postopek toplotne obdelave. Jeklo je najpogosteje uporabljen material v strojni industriji, njegova mikrostruktura je kompleksna in jo je mogoče nadzorovati s toplotno obdelavo, zato je toplotna obdelava jekla glavna sestavina toplotne obdelave kovin. Poleg tega se lahko aluminij, baker, magnezij, titan in druge zlitine toplotno obdelajo, da se spremenijo njihove mehanske, fizikalne in kemične lastnosti, da se dosežejo različne zmogljivosti.
III..Ton proces
Postopek toplotne obdelave običajno vključuje tri postopke segrevanja, zadrževanja in hlajenja, včasih pa le dva postopka segrevanja in hlajenja. Ti postopki so med seboj povezani in jih ni mogoče prekiniti.
Ogrevanje je eden pomembnih postopkov toplotne obdelave. Toplotna obdelava kovin uporablja številne metode ogrevanja, najzgodnejša je uporaba oglja in premoga kot vira toplote, v zadnjem času pa se uporabljajo tekoča in plinska goriva. Uporaba električne energije omogoča enostavno upravljanje ogrevanja in ne onesnažuje okolja. Ti viri toplote se lahko uporabljajo za neposredno ogrevanje, pa tudi za posredno ogrevanje s staljeno soljo ali kovino, ki plava v plavajočih delcih.
Pri segrevanju kovine je obdelovanec izpostavljen zraku, kar pogosto povzroči oksidacijo in razogljičenje (tj. zmanjšanje vsebnosti ogljika na površini jeklenih delov), kar ima zelo negativen vpliv na površinske lastnosti toplotno obdelanih delov. Zato je treba kovino običajno segrevati v nadzorovani ali zaščitni atmosferi s staljeno soljo in vakuumom, vendar je treba za zaščitno segrevanje uporabiti tudi premaze ali pakiranje.
Temperatura segrevanja je eden od pomembnih procesnih parametrov toplotne obdelave, izbira in nadzor temperature segrevanja pa je eden glavnih dejavnikov za zagotavljanje kakovosti toplotne obdelave. Temperatura segrevanja se razlikuje glede na obdelani kovinski material in namen toplotne obdelave, vendar se običajno segreje nad temperaturo faznega prehoda, da se doseže visoka temperatura. Poleg tega transformacija zahteva določen čas, zato je treba površino kovinskega obdelovanca, ko doseže zahtevano temperaturo segrevanja, vzdrževati pri tej temperaturi določen čas, da se notranja in zunanja temperatura uskladita in se mikrostrukturna transformacija zaključi, kar imenujemo čas zadrževanja. Pri uporabi ogrevanja z visoko gostoto energije in površinske toplotne obdelave je hitrost segrevanja izjemno hitra in običajno ni časa zadrževanja, medtem ko je pri kemični toplotni obdelavi čas zadrževanja pogosto daljši.
Hlajenje je tudi nepogrešljiv korak v procesu toplotne obdelave, metode hlajenja pa so zaradi različnih postopkov predvsem namenjene nadzoru hitrosti hlajenja. Na splošno je žarjenje počasnejše, normalizacija hitrejša, kaljenje pa hitrejše. Zaradi različnih vrst jekla pa imajo tudi različne zahteve, na primer jeklo, kaljeno na zraku, se lahko kaljenje izvaja z enako hitrostjo hlajenja kot normalizacija.
IV.Pklasifikacija procesov
Postopek toplotne obdelave kovin lahko v grobem razdelimo na celotno toplotno obdelavo, površinsko toplotno obdelavo in kemično toplotno obdelavo v tri kategorije. Glede na ogrevalni medij, temperaturo ogrevanja in način hlajenja se vsaka kategorija razdeli na več različnih postopkov toplotne obdelave. Ista kovina lahko z različnimi postopki toplotne obdelave doseže različne strukture in s tem različne lastnosti. Železo in jeklo sta najpogosteje uporabljeni kovini v industriji, mikrostruktura jekla pa je tudi najbolj zapletena, zato obstaja veliko različnih postopkov toplotne obdelave jekla.
Celotna toplotna obdelava je celovito segrevanje obdelovanca in nato njegovo ustrezno ohlajanje, da se doseže zahtevana metalurška struktura in s tem spremenijo njegove splošne mehanske lastnosti. Celotna toplotna obdelava jekla vključuje štirje osnovni postopki: grobo žarjenje, normalizacijo, kaljenje in popuščanje.
Postopek pomeni:
Žarjenje je segrevanje obdelovanca na ustrezno temperaturo, odvisno od materiala in velikosti obdelovanca, z različnimi časi zadrževanja in nato počasnim hlajenjem. Namen žarjenja je doseči notranjo organizacijo kovine, da se doseže ali približa ravnovesnemu stanju, da se doseže dobra procesna zmogljivost in učinkovitost ali pa se izvede nadaljnje kaljenje za organizacijo priprave.
Normalizacija je segrevanje obdelovanca na ustrezno temperaturo po ohlajanju na zraku. Učinek normalizacije je podoben žarjenju, le da se doseže bolj fina organizacija. Pogosto se uporablja za izboljšanje rezalne zmogljivosti materiala, včasih pa se uporablja tudi za nekatere manj zahtevne dele kot končna toplotna obdelava.
Kaljenje je segrevanje in izolacija obdelovanca v vodi, olju ali drugih anorganskih solih, organskih vodnih raztopinah in drugih kalilnih medijih za hitro hlajenje. Po kaljenju jekleni deli postanejo trdi, vendar hkrati krhki. Da bi pravočasno odpravili krhkost, je običajno potrebno pravočasno popuščanje.
Da bi zmanjšali krhkost jeklenih delov, jih kaljenjem pri ustrezni temperaturi, višji od sobne temperature in nižji od 650 ℃, za daljše obdobje izolacije in nato hlajenjem, imenujemo ta postopek popuščanja. Žarjenje, normalizacija, kaljenje in popuščanje so celotni postopek toplotne obdelave v "štirih ognjih", pri čemer sta kaljenje in popuščanje tesno povezana in se pogosto uporabljata skupaj, zato je nepogrešljiv. "Štiri ognji" imajo različne temperature ogrevanja in načine hlajenja ter so razvili različne postopke toplotne obdelave. Da bi dosegli določeno stopnjo trdnosti in žilavosti, se kaljenje in popuščanje pri visokih temperaturah kombinira s postopkom, znanim kot popuščanje. Po kaljenju določenih zlitin v prenasičeno trdno raztopino se jih dlje časa hrani pri sobni temperaturi ali nekoliko višji ustrezni temperaturi, da se izboljša trdota, trdnost ali električni magnetizem zlitine. Takšen postopek toplotne obdelave imenujemo staranje.
Obdelava s tlačno deformacijo in toplotno obdelavo se učinkovito in tesno izvajata, tako da obdelovanec doseže zelo dobro trdnost in žilavost z metodo, znano kot deformacijska toplotna obdelava; v atmosferi negativnega tlaka ali vakuumu se toplotna obdelava, znana kot vakuumska toplotna obdelava, ne le prepreči oksidacijo obdelovanca, ne razogljiči, ohrani površino obdelovanca po obdelavi in izboljša njegovo delovanje, temveč se tudi kemično toplotno obdela z osmotskim sredstvom.
Površinska toplotna obdelava je segrevanje le površinske plasti obdelovanca, s čimer se spremenijo mehanske lastnosti površinske plasti med postopkom toplotne obdelave kovine. Da se segreje le površinska plast obdelovanca brez prekomernega prenosa toplote v obdelovanec, mora imeti vir toplote visoko gostoto energije, kar pomeni, da se na enoto površine obdelovanca odda večja toplotna energija, tako da se lahko površinska plast obdelovanca ali lokalno ali v kratkem času ali v trenutku doseže visoka temperatura. Glavne metode površinske toplotne obdelave so gašenje s plamenom in indukcijsko segrevanje, med katerimi se pogosto uporabljajo viri toplote, kot so plamen s oksiacetilenom ali oksipropanom, indukcijski tok, laser in elektronski žarek.
Kemična toplotna obdelava je postopek toplotne obdelave kovin, pri katerem se spremeni kemična sestava, organizacija in lastnosti površinske plasti obdelovanca. Kemična toplotna obdelava se od površinske toplotne obdelave razlikuje po tem, da prva spremeni kemično sestavo površinske plasti obdelovanca. Kemična toplotna obdelava se nanaša na obdelovanec, ki vsebuje ogljik, sol ali druge legirne elemente medija (plin, tekočina, trdna snov), ki se med segrevanjem in izolacijo izvaja dlje časa, tako da se v površinsko plast obdelovanca infiltrirajo ogljik, dušik, bor, krom in drugi elementi. Po infiltraciji elementov se včasih uporabijo tudi drugi postopki toplotne obdelave, kot sta kaljenje in popuščanje. Glavne metode kemične toplotne obdelave so cementiranje, nitriranje in penetracija kovin.
Toplotna obdelava je eden od pomembnih procesov v proizvodnem procesu mehanskih delov in kalupov. Na splošno lahko zagotovi in izboljša različne lastnosti obdelovanca, kot so odpornost proti obrabi in koroziji. Izboljša lahko tudi organizacijo surovca in napeto stanje, da se olajšajo različne hladne in vroče obdelave.
Na primer: bela litina se po dolgotrajnem žarjenju lahko spremeni v temprano lito železo, kar izboljša plastičnost; zobniki s pravilnim postopkom toplotne obdelave imajo lahko več kot desetletja toplotno obdelanih zobnikov; poleg tega pa imajo poceni ogljikovo jeklo zaradi infiltracije določenih legirnih elementov nekatere drage legirane jeklene lastnosti in lahko nadomestijo nekatera toplotno odporna jekla in nerjaveče jeklo; kalupi in matrice morajo skoraj vsi iti skozi toplotno obdelavo in se lahko uporabljajo šele po toplotni obdelavi.
Dodatna sredstva
I. Vrste žarjenja
Žarjenje je postopek toplotne obdelave, pri katerem se obdelovanec segreje na ustrezno temperaturo, jo zadrži določen čas in nato počasi ohladi.
Obstaja veliko vrst postopkov žarjenja jekla, ki jih lahko glede na temperaturo segrevanja razdelimo v dve kategoriji: ena je pri kritični temperaturi (Ac1 ali Ac3) nad žarjenjem, znana tudi kot žarjenje s fazno spremembo rekristalizacije, vključno s popolnim žarjenjem, nepopolnim žarjenjem, sferoidnim žarjenjem in difuzijskim žarjenjem (homogenizacijsko žarjenje) itd.; druga je pod kritično temperaturo žarjenja, vključno z rekristalizacijskim žarjenjem in žarjenjem za razbremenitev itd. Glede na metodo hlajenja lahko žarjenje razdelimo na izotermno žarjenje in žarjenje s kontinuiranim hlajenjem.
1, popolno žarjenje in izotermno žarjenje
Popolno žarjenje, znano tudi kot rekristalizacijske žarilne metode, se običajno imenuje žarjenje. Gre za segrevanje jekla ali jekla na Ac3 nad 20 ~ 30 ℃, ki se nato dovolj dolgo izolira, da se po počasnem ohlajanju popolnoma avstenitizira, da se doseže skoraj ravnotežna struktura procesa toplotne obdelave. To žarjenje se uporablja predvsem za subevtektično sestavo različnih ogljikovih in legiranih jeklenih ulitkov, odkovkov in toplo valjanih profilov, včasih pa tudi za varjene konstrukcije. Na splošno se pogosto uporablja kot končna toplotna obdelava za več lahkih obdelovancev ali kot predtoplotna obdelava nekaterih obdelovancev.
2, žarjenje s kroglicami
Sferoidno žarjenje se uporablja predvsem za nadevtektično ogljikovo jeklo in legirano orodno jeklo (kot je izdelava orodij z robovi, merilnikov, kalupov in matric, ki se uporabljajo v jeklu). Njegov glavni namen je zmanjšanje trdote, izboljšanje obdelovalnosti in priprava na nadaljnje kaljenje.
3, žarjenje za lajšanje napetosti
Žarjenje za lajšanje napetosti, znano tudi kot nizkotemperaturno žarjenje (ali visokotemperaturno popuščanje), se uporablja predvsem za odstranjevanje preostalih napetosti v ulitkih, odkovkih, zvarjenih delih, toplo valjanih delih, hladno vlečenih delih in drugih delih. Če se te napetosti ne odpravijo, se bo jeklo po določenem času ali med naknadnim rezanjem deformiralo ali razpokalo.
4. Nepopolno žarjenje pomeni segrevanje jekla na Ac1 ~ Ac3 (podevtektično jeklo) ali Ac1 ~ ACcm (nadevtektično jeklo) med ohranjanjem toplote in počasnim hlajenjem, da se doseže skoraj uravnotežena organizacija procesa toplotne obdelave.
II.Pri kaljenju se kot najpogosteje uporabljen hladilni medij uporablja slanica, voda in olje.
Kaljenje obdelovanca s slano vodo omogoča enostavno doseganje visoke trdote in gladke površine, vendar ga ni enostavno doseči na trdem mehkem mestu, vendar lahko obdelovanec zlahka deformira in celo razpoka. Uporaba olja kot kalilnega medija je primerna le za stabilnost podhlajenega avstenita, ki je relativno velik pri nekaterih legiranih jeklih ali majhnih obdelovancih iz ogljikovega jekla.
III..namen kaljenja jekla
1, zmanjšanje krhkosti, odprava ali zmanjšanje notranjih napetosti, kaljenje jekla povzroča veliko notranjih napetosti in krhkosti, na primer nepravočasno kaljenje pogosto povzroči deformacijo ali celo razpoke v jeklu.
2, da bi dosegli zahtevane mehanske lastnosti obdelovanca, ima obdelovanec po kaljenju visoko trdoto in krhkost. Za izpolnitev zahtev glede različnih lastnosti različnih obdelovancev lahko s prilagoditvijo trdote zmanjšate krhkost in dosežete zahtevano žilavost ter plastičnost.
3. Stabilizirajte velikost obdelovanca
4, nekatere legirane jeklene materiale je težko zmehčati pri žarjenju. Kaljenje (ali normalizacija) se pogosto uporablja po visokotemperaturnem popuščanju, da se ustrezno zgosti karbidna struktura jekla in zmanjša trdota, kar olajša rezanje in obdelavo.
Dodatni koncepti
1, žarjenje: nanaša se na kovinske materiale, ki se segrejejo na ustrezno temperaturo, se vzdržujejo določen čas in nato počasi ohladijo s toplotno obdelavo. Pogosti postopki žarjenja so: rekristalizacijsko žarjenje, žarjenje za razbremenitev napetosti, sferoidno žarjenje, popolno žarjenje itd. Namen žarjenja: predvsem zmanjšanje trdote kovinskih materialov, izboljšanje plastičnosti, lažje rezanje ali tlačna obdelava, zmanjšanje preostalih napetosti, izboljšanje organizacije in sestave homogeniziranega materiala ali pa slednja toplotna obdelava pripravi organizacijo.
2, normalizacija: nanaša se na jeklo ali jeklo, segreto na ali nad 30 ~ 50 ℃ (kritična temperatura jekla) za vzdrževanje ustreznega časa, nato pa se ohladi na mirujočem zraku. Namen normalizacije: predvsem izboljšanje mehanskih lastnosti nizkoogljičnega jekla, izboljšanje rezalnih lastnosti in obdelovalnosti, prečiščevanje zrn, odprava organizacijskih napak in priprava organizacije na toplotno obdelavo.
3, kaljenje: nanaša se na jeklo, segreto na Ac3 ali Ac1 (jeklo pod kritično temperaturo) nad določeno temperaturo, vzdrževano določen čas in nato ustrezno hitrost hlajenja, da se doseže martenzitna (ali bainitna) organizacija med postopkom toplotne obdelave. Pogosti postopki kaljenja so kaljenje v enem mediju, kaljenje v dveh medijih, martenzitno kaljenje, izotermno kaljenje z bainitom, površinsko kaljenje in lokalno kaljenje. Namen kaljenja: doseči zahtevano martenzitno organizacijo jeklenih delov, izboljšati trdoto obdelovanca, trdnost in odpornost proti obrabi ter s slednjo toplotno obdelavo dobro pripraviti na organizacijo.
4, popuščanje: nanaša se na kaljenje jekla, nato segrevanje na temperaturo pod Ac1, čas zadrževanja in nato ohlajanje na sobno temperaturo. Pogosti postopki popuščanja so: nizkotemperaturno popuščanje, srednjetemperaturno popuščanje, visokotemperaturno popuščanje in večkratno popuščanje.
Namen kaljenja: predvsem za odpravo napetosti, ki jo jeklo povzroča pri kaljenju, tako da ima jeklo visoko trdoto in odpornost proti obrabi ter zahtevano plastičnost in žilavost.
5, popuščanje: nanaša se na jeklo ali jeklo, ki se uporablja za kaljenje in popuščanje pri visokih temperaturah v kompozitnem postopku toplotne obdelave. Uporablja se pri popuščanju jekla, imenovanem popuščeno jeklo. Na splošno se nanaša na srednje ogljikovo konstrukcijsko jeklo in srednje ogljikovo legirano konstrukcijsko jeklo.
6, cementiranje: cementiranje je postopek, pri katerem atomi ogljika prodrejo v površinsko plast jekla. Namenjen je tudi temu, da obdelovanec z nizkoogljičnim jeklom dobi površinsko plast iz visokoogljičnega jekla, nato pa po kaljenju in popuščanju pri nizki temperaturi doseže visoko trdoto in odpornost proti obrabi površinske plasti obdelovanca, medtem ko osrednji del obdelovanca ohrani žilavost in plastičnost nizkoogljičnega jekla.
Vakuumska metoda
Ker segrevanje in hlajenje kovinskih obdelovancev zahtevata ducat ali celo ducat dejanj. Ta dejanja se izvajajo v vakuumski peči za toplotno obdelavo, kjer se operater ne more približati, je potrebna višja stopnja avtomatizacije vakuumske peči za toplotno obdelavo. Hkrati morajo nekatera dejanja, kot sta segrevanje in kaljenje kovinskega obdelovanca, trajati šest ali sedem dejanj in jih je treba zaključiti v 15 sekundah. Zaradi takšnih agilnih pogojev je mogoče izvesti veliko dejanj, kar lahko povzroči živčnost operaterja in napačno delovanje. Zato je le visoka stopnja avtomatizacije lahko natančna in pravočasna koordinacija v skladu s programom.
Vakuumska toplotna obdelava kovinskih delov se izvaja v zaprti vakuumski peči, kjer je dobro znano strogo vakuumsko tesnjenje. Zato je vakuumska toplotna obdelava zelo pomembna za doseganje in upoštevanje prvotne stopnje uhajanja zraka iz peči, za zagotavljanje delovnega vakuuma vakuumske peči in za zagotavljanje kakovosti delov. Ključno vprašanje vakuumske peči za toplotno obdelavo je torej zanesljiva vakuumsko tesnilna struktura. Da bi zagotovili vakuumsko delovanje vakuumske peči, mora zasnova konstrukcije vakuumske peči slediti osnovnemu načelu, in sicer, da se telo peči vari plinotesnim varjenjem, pri čemer se odprtine v telesu peči čim manj odpirajo ali ne odpirajo, da se čim manj uporablja dinamično tesnilna struktura ali pa se ta uporablja, da se zmanjša možnost uhajanja vakuuma. Komponente in dodatki, nameščeni v telesu vakuumske peči, kot so vodno hlajene elektrode in termočleni, morajo biti prav tako zasnovani tako, da tesnijo strukturo.
Večina ogrevalnih in izolacijskih materialov se lahko uporablja le v vakuumu. Ogrevanje in toplotna izolacija v vakuumski peči za toplotno obdelavo deluje v vakuumu in pri visokih temperaturah, zato imajo ti materiali visoke temperaturne odpornosti, sevanja, toplotne prevodnosti in druge zahteve. Zahteve glede odpornosti na oksidacijo niso visoke. Zato se tantal, volfram, molibden in grafit pogosto uporabljajo v vakuumskih peči za toplotno obdelavo kot ogrevalni in toplotnoizolacijski materiali. Ti materiali se v atmosferskem stanju zelo enostavno oksidirajo, zato jih v običajnih pečih za toplotno obdelavo ni mogoče uporabljati.
Vodno hlajena naprava: ohišje vakuumske toplotno obdelavne peči, pokrov peči, električni grelni elementi, vodno hlajene elektrode, vmesna vakuumsko toplotnoizolacijska vrata in druge komponente so v vakuumu, pod toplotnim delovanjem. Pri delu v tako neugodnih pogojih je treba zagotoviti, da se struktura posameznih komponent ne deformira ali poškoduje ter da se vakuumsko tesnilo ne pregreje ali zgori. Zato je treba vsako komponento prilagoditi glede na različne okoliščine z vodno hlajenimi napravami, da se zagotovi normalno delovanje vakuumske toplotno obdelavne peči in zadostna življenjska doba.
Uporaba nizkonapetostnega visokotokovnega sistema: vakuumska posoda. Ko stopnja vakuuma doseže nekaj lxlo-1 torr, bo vakuumska posoda pod napetostjo pod napetostjo povzročila pojav tlečega praznjenja. V vakuumski peči za toplotno obdelavo bo močan obločni praznjenje pregorel električni grelni element in izolacijsko plast, kar bo povzročilo večje nesreče in izgube. Zato delovna napetost električnega grelnega elementa vakuumske peči za toplotno obdelavo običajno ni višja od 80 do 100 voltov. Hkrati je treba pri načrtovanju konstrukcije električnega grelnega elementa sprejeti učinkovite ukrepe, kot je izogibanje stiku s konicami delov, razmik med elektrodami pa ne sme biti premajhen, da se prepreči nastanek tlečega praznjenja ali obločnega praznjenja.
Kaljenje
Glede na različne zahteve glede zmogljivosti obdelovanca in glede na različne temperature popuščanja lahko popuščanje razdelimo na naslednje vrste:
(a) nizkotemperaturno popuščanje (150–250 stopinj)
Nizkotemperaturno popuščanje, ki se uporablja za organizacijo popuščenega martenzita. Namen popuščanja je ohranjanje visoke trdote in visoke odpornosti proti obrabi kaljenega jekla, hkrati pa se zmanjšajo notranje napetosti in krhkost pri kaljenju, da se prepreči krušenje ali prezgodnja poškodba med uporabo. Uporablja se predvsem za različna visokoogljična rezalna orodja, merilnike, hladno vlečene matrice, kotalne ležaje in cementirane dele itd. Trdota po popuščanju je običajno HRC58-64.
(ii) popuščanje na srednji temperaturi (250–500 stopinj)
Srednjetemperaturna organizacija za popuščanje kaljenega kremena. Njegov namen je doseči visoko mejo tečenja, mejo elastičnosti in visoko žilavost. Zato se uporablja predvsem za različne vzmeti in obdelavo kalupov z vročo obdelavo, trdota popuščanja je običajno HRC35-50.
(C) popuščanje pri visokih temperaturah (500–650 stopinj)
Visokotemperaturno popuščanje je organizacija za kaljeni sohnit. Običajna kombinirana toplotna obdelava s kaljenjem in visokotemperaturnim popuščanjem, znana kot popuščanje, je namenjena doseganju trdnosti, trdote in plastičnosti ter izboljšanju žilavosti ter splošnih mehanskih lastnosti. Zato se pogosto uporablja v avtomobilih, traktorjih, obdelovalnih strojih in drugih pomembnih konstrukcijskih delih, kot so ojnice, vijaki, zobniki in gredi. Trdota po popuščanju je običajno HB200-330.
Preprečevanje deformacij
Vzroki za deformacijo preciznih kompleksnih kalupov so pogosto kompleksni, vendar moramo le obvladati njihov zakon deformacije, analizirati vzroke in z različnimi metodami preprečiti deformacijo kalupa, kar lahko zmanjša, pa tudi nadzoruje. Na splošno lahko toplotno obdelavo deformacije preciznih kompleksnih kalupov preprečimo z naslednjimi metodami.
(1) Razumna izbira materiala. Za precizne kompleksne kalupe je treba izbrati material iz jekla za kalupe z dobro mikrodeformacijo (kot je jeklo za kaljenje na zraku). Pri resnih kalupih je treba za kalupe ustrezno toplotno obdelati s kovanjem in popuščanjem, pri večjih kalupih, ki jih ni mogoče kovati, pa je mogoče uporabiti dvojno toplotno obdelavo s trdno raztopino.
(2) Zasnova strukture kalupa mora biti razumna, debelina ne sme biti preveč različna, oblika mora biti simetrična, da se deformacija večjega kalupa obvlada, pridržana dovoljena obdelava, za velike, natančne in kompleksne kalupe se lahko uporabi v kombinaciji struktur.
(3) Precizne in kompleksne kalupe je treba predhodno toplotno obdelati, da se odpravijo preostale napetosti, ki nastanejo med postopkom obdelave.
(4) Razumna izbira temperature ogrevanja, nadzor hitrosti ogrevanja, za precizne kompleksne kalupe lahko uporabite počasno segrevanje, predgrevanje in druge uravnotežene metode ogrevanja, da zmanjšate deformacijo kalupa med toplotno obdelavo.
(5) Za zagotovitev trdote kalupa poskusite uporabiti predhodno hlajenje, postopno hlajenje s hlajenjem ali temperaturno kaljenje.
(6) Za precizne in kompleksne kalupe, če pogoji dopuščajo, poskusite uporabiti vakuumsko segrevanje in kaljenje ter globoko hlajenje po kaljenju.
(7) Za nekatere natančne in kompleksne kalupe se lahko za nadzor natančnosti kalupa uporabi predhodna toplotna obdelava, toplotna obdelava s staranjem, toplotna obdelava s popuščanjem in nitriranjem.
(8) Pri popravilu lukenj v pesku kalupa, poroznosti, obrabe in drugih napak se uporaba stroja za hladno varjenje in drugih toplotnih vplivov opreme za popravilo preprečuje deformacije v procesu popravila.
Poleg tega sta pravilna toplotna obdelava (kot so zamašitev lukenj, zavezovanje lukenj, mehanska pritrditev, ustrezne metode segrevanja, pravilna izbira smeri hlajenja kalupa in smeri gibanja hladilnega medija itd.) in razumen postopek toplotne obdelave s popuščanjem prav tako učinkovita ukrepa za zmanjšanje deformacije preciznih in kompleksnih kalupov.
Površinsko kaljenje in popuščanje se običajno izvaja z indukcijskim segrevanjem ali plamenskim segrevanjem. Glavni tehnični parametri so površinska trdota, lokalna trdota in efektivna globina kaljene plasti. Za preskušanje trdote se lahko uporabi Vickersov trdometer, lahko pa se uporabi tudi Rockwellov ali površinski Rockwellov trdometer. Izbira preskusne sile (skale) je povezana z globino efektivne kaljene plasti in površinsko trdoto obdelovanca. Tukaj se uporabljajo tri vrste trdote.
Prvič, Vickersov trdotomer je pomembno sredstvo za preverjanje površinske trdote toplotno obdelanih obdelovancev. Izbere lahko preskusno silo od 0,5 do 100 kg, s čimer preizkusi površinsko utrjeno plast debeline do 0,05 mm, kar zagotavlja najvišjo natančnost in omogoča zaznavanje majhnih razlik v površinski trdoti toplotno obdelanih obdelovancev. Poleg tega mora Vickersov trdotomer zaznati tudi globino efektivne utrjene plasti, zato je za površinsko toplotno obdelavo ali veliko število enot, ki uporabljajo površinsko toplotno obdelane obdelovance, potreben Vickersov trdotomer.
Drugič, površinski tester trdote Rockwell je zelo primeren tudi za testiranje trdote površinsko utrjenih obdelovancev. Površinski tester trdote Rockwell ima na voljo tri lestvice. Omogoča testiranje efektivne globine kaljenja več kot 0,1 mm različnih površinsko utrjenih obdelovancev. Čeprav natančnost površinskega testerja trdote Rockwell ni tako visoka kot pri testerju trdote Vickers, pa kot sredstvo za upravljanje kakovosti in kvalificirano kontrolno sredstvo za odkrivanje v obratih za toplotno obdelavo izpolnjuje zahteve. Poleg tega ima preprosto upravljanje, enostavno uporabo, nizko ceno, hitro merjenje, lahko neposredno odčita vrednost trdote in druge značilnosti, zato lahko površinski tester trdote Rockwell uporabimo za hitro in nedestruktivno testiranje posameznih kosov površinsko toplotno obdelanih obdelovancev. To je pomembno za obrate za predelavo kovin in strojegradnjo.
Tretjič, če je površinska toplotno obdelana utrjena plast debelejša, se lahko uporabi tudi Rockwellov tester trdote. Če je debelina utrjene plasti toplotno obdelane plasti 0,4 ~ 0,8 mm, se lahko uporabi HRA lestvica, če je debelina utrjene plasti večja od 0,8 mm, se lahko uporabi HRC lestvica.
Vickersova, Rockwellova in površinska Rockwellova trdota se lahko enostavno pretvori med seboj, pretvori v standard, risbe ali pa uporabnik potrebuje vrednost trdote. Ustrezne pretvorbene tabele so podane v mednarodnem standardu ISO, ameriškem standardu ASTM in kitajskem standardu GB/T.
Lokalizirano utrjevanje
Če so lokalne zahteve glede trdote višje, so na voljo indukcijsko segrevanje in druge metode lokalnega kaljenja. Takšni deli morajo običajno na risbah označiti mesto lokalnega kaljenja in lokalno vrednost trdote. Preizkus trdote delov je treba izvesti na določenem območju. Za preizkušanje trdote se lahko uporabi Rockwellov trdotomer, ki preizkuša vrednost HRC. Za površinsko kaljenje s toplotno obdelavo se lahko uporabi Rockwellov trdotomer, ki preizkuša vrednost HRN.
Kemična toplotna obdelava
Kemična toplotna obdelava je infiltracija enega ali več atomov kemičnih elementov na površino obdelovanca, s čimer se spremeni kemična sestava, organizacija in lastnosti površine obdelovanca. Po kaljenju in popuščanju pri nizki temperaturi ima površina obdelovanca visoko trdoto, odpornost proti obrabi in kontaktno utrujenostno trdnost, medtem ko ima jedro obdelovanca visoko žilavost.
Glede na zgoraj navedeno je zaznavanje in beleženje temperature v procesu toplotne obdelave zelo pomembno, slab nadzor temperature pa močno vpliva na izdelek. Zato je zaznavanje temperature zelo pomembno, prav tako pa je zelo pomemben trend temperature v celotnem procesu, zaradi česar je treba med procesom toplotne obdelave beležiti spremembe temperature, kar lahko olajša prihodnjo analizo podatkov in tudi ugotovi, kdaj temperatura ne izpolnjuje zahtev. To bo imelo zelo pomembno vlogo pri izboljšanju toplotne obdelave v prihodnosti.
Operativni postopki
1. Očistite delovno mesto, preverite, ali so napajanje, merilni instrumenti in različna stikala v redu ter ali je dovod vode nemoten.
2. Upravljavci morajo nositi dobro zaščitno opremo za varstvo pri delu, sicer bo nevarno.
3, odprite univerzalno stikalo za prenos krmilne moči, v skladu s tehničnimi zahtevami opreme, razvrščenih odsekov dviga in padca temperature, da podaljšate življenjsko dobo opreme in opreme nedotaknjene.
4, da bi bili pozorni na temperaturo peči za toplotno obdelavo in regulacijo hitrosti mrežastega traku, lahko obvladate temperaturne standarde, potrebne za različne materiale, da zagotovite trdoto obdelovanca ter ravnost površine in oksidacijsko plast ter resno opravite dobro delo na področju varnosti.
5. Pri spremljanju temperature kalilne peči in hitrosti mrežastega traku odprite izpušni zrak, da obdelovanec po kaljenju izpolnjuje zahteve glede kakovosti.
6, pri delu se je treba držati objave.
7, konfigurirati potrebno gasilsko opremo in seznaniti se z metodami uporabe in vzdrževanja.
8. Pri ustavljanju stroja moramo preveriti, ali so vsa krmilna stikala v izklopljenem stanju, in nato zapreti univerzalno preklopno stikalo.
Pregrevanje
Na grobem ustju valjčnega pribora je mogoče opaziti pregrevanje mikrostrukture delov ležaja po kaljenju. Za določitev natančne stopnje pregrevanja pa je treba opazovati mikrostrukturo. Če se v kaljeni strukturi jekla GCr15 pojavi grob igličasti martenzit, gre za pregreto strukturo. Vzrok za nastanek kaljene strukture je lahko previsoka temperatura ali predolg čas segrevanja in zadrževanja zaradi celotnega obsega pregrevanja; lahko je tudi posledica resne prvotne organizacije karbidnega traku, ki v območju z nizko vsebnostjo ogljika med obema trakovoma tvori lokalizirano igličasto debel martenzit, kar povzroči lokalno pregrevanje. Preostali avstenit v pregreti strukturi se poveča, dimenzijska stabilnost pa se zmanjša. Zaradi pregrevanja kaljene strukture je jeklo postane grobo, kar povzroči zmanjšanje žilavosti delov, zmanjšanje udarne odpornosti in skrajšanje življenjske dobe ležaja. Hudo pregrevanje lahko celo povzroči razpoke zaradi kaljenja.
Premalo segrevanja
Če je temperatura kaljenja nizka ali hlajenje slabo, bo v mikrostrukturi nastalo več kot standardna organizacija torenita, znana kot organizacija podgrevanja, zaradi česar se trdota zmanjša, odpornost proti obrabi pa se močno zmanjša, kar vpliva na življenjsko dobo ležaja valjčnih delov.
Gašenje razpok
V kotalnih ležajih se med kaljenjem in hlajenjem zaradi notranjih napetosti tvorijo razpoke, imenovane kalilne razpoke. Vzroki za nastanek takšnih razpok so: previsoka temperatura segrevanja ali prehitro hlajenje, toplotna napetost in sprememba volumna kovinske mase v organizaciji napetosti so večje od lomne trdnosti jekla; površinske napake (kot so površinske razpoke ali praske) ali notranje napake v jeklu (kot so žlindra, resni nekovinski vključki, bele lise, ostanki krčenja itd.) med kaljenjem, ki povzročajo koncentracijo napetosti; močno površinsko razogljičenje in segregacija karbidov; nezadostno ali prepozno kaljenje delov po kaljenju; prevelika napetost pri hladnem prebijanju, ki jo je povzročil prejšnji postopek, prepogibanje pri kovanju, globoki stružni rezi, ostri robovi oljnih utorov itd. Skratka, vzrok za kalilne razpoke je lahko eden ali več zgoraj navedenih dejavnikov, glavni vzrok za nastanek kalilnih razpok pa je prisotnost notranjih napetosti. Kalilne razpoke so globoke in ozke, z ravnim zlomom in brez oksidirane barve na poškodovani površini. Pogosto gre za vzdolžno ravno razpoko ali razpoko v obliki obroča na ležajnem obroču; oblika na jekleni krogli ležaja je v obliki črke S, T ali obroča. Organizacijska značilnost kaljenja razpoke je, da na obeh straneh razpoke ni pojava razogljičenja, kar je jasno razločljivo od razpok pri kovanju in razpok v materialu.
Deformacija toplotne obdelave
Pri toplotni obdelavi ležajnih delov NACHI obstajajo toplotne in organizacijske napetosti. Te notranje napetosti se lahko medsebojno prekrivajo ali delno izravnavajo. Gre za kompleksno in spremenljivo napetost, ki se lahko spreminja glede na temperaturo segrevanja, hitrost segrevanja, način hlajenja, hitrost hlajenja, obliko in velikost delov, zato je deformacija med toplotno obdelavo neizogibna. Poznavanje in obvladovanje zakonov lahko omogoči, da se deformacije ležajnih delov (kot so ovalni robovi, povečane velikosti itd.) postavijo v nadzorovano območje, kar ugodno vpliva na proizvodnjo. Seveda bodo mehanski trki med toplotno obdelavo povzročili tudi deformacijo delov, vendar se lahko ta deformacija uporabi za izboljšanje delovanja, da se zmanjša ali prepreči.
Površinsko razogljičenje
Pri toplotni obdelavi delov ležajev valjčnih dodatkov v oksidacijskem mediju se površina oksidira, kar zmanjša masni delež ogljika na površini delov, kar povzroči razogljičenje površine. Globina površinske razogljičene plasti, ki je večja od količine zadržanja med končno obdelavo, povzroči, da se deli zavržejo. Globina površinske razogljičene plasti se pri metalografskem pregledu določi z uporabo metalografske metode in metode mikrotrdote. Krivulja porazdelitve mikrotrdote površinske plasti temelji na merilni metodi in se lahko uporabi kot arbitražni kriterij.
Mehka točka
Zaradi nezadostnega segrevanja, slabega hlajenja in neustrezne površinske trdote delov valjčnih ležajev se pojavi pojav, znan kot mehka točka kaljenja. Podobno kot razogljičenje površine lahko povzroči resen upad površinske odpornosti proti obrabi in utrujenosti.
Čas objave: 5. dec. 2023