Kuumtöötlus viitab metalli termilisele protsessile, mille käigus materjali kuumutatakse, hoitakse ja jahutatakse tahkes olekus kuumutamise teel, et saavutada soovitud struktuur ja omadused.
I. Kuumtöötlus
1. Normaliseerimine: teras või terasdetailid kuumutatakse kriitilise punktini AC3 või ACM sobivast temperatuurist kõrgemal, et hoida pärast õhu käes jahutamist teatud aja jooksul, et saada kuumtöötlusprotsessi perliitne korraldus.
2. Lõõmutamine: eutektilisest terasest toorik kuumutatakse temperatuurini AC3 üle 20–40 kraadi, seejärel hoitakse seda teatud aja jooksul ahjus aeglaselt (või maetakse liiva või lubja sisse) 500 kraadini allapoole õhus toimuva kuumtöötluse temperatuuri.
3, tahke lahuse kuumtöötlus: sulam kuumutatakse kõrge temperatuuriga ühefaasilises piirkonnas konstantsel temperatuuril, et säilitada liigne faas, mis lahustub täielikult tahkes lahuses, ja seejärel jahutatakse kiiresti, et saada üleküllastunud tahke lahuse kuumtöötlusprotsess.
4. Vananemine: Pärast sulami tahke lahuse kuumtöötlust või külmplastilist deformatsiooni, kui seda hoitakse toatemperatuuril või toatemperatuurist veidi kõrgemal temperatuuril, muutuvad selle omadused aja jooksul.
5, tahke lahuse töötlemine: nii, et sulam erinevates faasides täielikult lahustub, tugevdab tahket lahust ning parandab tugevust ja korrosioonikindlust, kõrvaldab stressi ja pehmenemise, et jätkata vormimise töötlemist.
6, Vananemistöötlus: armeerimisfaasi sadestumise temperatuuri kuumutamine ja hoidmine, et armeerimisfaasi sadestumine sadestuks, kõveneks ja parandaks tugevust.
7, karastamine: terase austeniseerimine pärast jahutamist sobiva jahutuskiirusega, nii et tooriku ristlõige on teatud ulatuses või kogu ulatuses ebastabiilne, näiteks martensiitne ümberkujunemine kuumtöötlusprotsessi käigus.
8, karastamine: karastatud toorikut kuumutatakse teatud aja jooksul kriitilise punktini AC1 sobivast temperatuurist madalamal ja seejärel jahutatakse vastavalt meetodi nõuetele, et saavutada kuumtöötlusprotsessi soovitud struktuur ja omadused.
9, Terase karbonitridiseerimine: karbonitridiseerimine on protsess, mille käigus terase pinnakihti imbub samaaegselt süsinik ja lämmastik. Tavapärane karbonitridiseerimine on tuntud ka kui tsüaniidkatmine, keskmise temperatuuriga gaaskarbonitridiseerimine ja madala temperatuuriga gaaskarbonitridiseerimine (st gaasnitrokarburiseerimine) on laialdasemalt kasutusel. Keskmise temperatuuriga gaaskarbonitridiseerimise peamine eesmärk on parandada terase kõvadust, kulumiskindlust ja väsimustugevust. Madala temperatuuriga gaaskarbonitridiseerimine on nitrideerimisel põhinev meetod, mille peamine eesmärk on parandada terase kulumiskindlust ja löögikindlust.
10. Karastamine (karastamine ja noolutus): üldiselt kasutatakse karastamist ja noolutust kõrgel temperatuuril koos kuumtöötlusega, mida nimetatakse noolutamiseks. Karastamist kasutatakse laialdaselt mitmesuguste oluliste konstruktsioonielementide puhul, eriti nende puhul, mis töötavad ühendusvarraste, poltide, hammasrataste ja võllide vahelduva koormuse all. Pärast karastamist karastatud sohniidi struktuuri saavutamiseks on selle mehaanilised omadused paremad kui sama kõvadusega normaliseeritud sohniidi struktuuril. Selle kõvadus sõltub kõrgest karastustemperatuurist, terase karastusstabiilsusest ja tooriku ristlõike suurusest, tavaliselt HB200–350.
11, kõvajoodisega jootmine: kõvajoodisega materjali puhul kasutatakse kahte tüüpi toorikuid, mis kuumutatakse ja sulatatakse ning seejärel kuumtöödeldakse.
II.Tprotsessi omadused
Metalli kuumtöötlus on mehaanilise tootmise üks olulisemaid protsesse. Võrreldes teiste töötlemisprotsessidega ei muuda kuumtöötlus üldiselt tooriku kuju ega üldist keemilist koostist, vaid tooriku sisemise mikrostruktuuri või pinna keemilise koostise muutmise abil saab anda või parandada tooriku omadusi. Seda iseloomustab tooriku sisemise kvaliteedi paranemine, mis pole palja silmaga tavaliselt nähtav. Nõutavate mehaaniliste, füüsikaliste ja keemiliste omadustega metalltooriku valmistamiseks on lisaks mõistlikule materjalide valikule ja mitmekesisele vormimisprotsessile sageli oluline ka kuumtöötlusprotsess. Teras on masinatööstuses kõige laialdasemalt kasutatav materjal. Terase mikrostruktuuri on keeruline ja seda saab kuumtöötlusega kontrollida, seega on terase kuumtöötlus metalli kuumtöötluse peamine sisu. Lisaks saab ka alumiiniumi, vase, magneesiumi, titaani ja teisi sulameid kuumtöödelda, et muuta nende mehaanilisi, füüsikalisi ja keemilisi omadusi, et saavutada erinevaid jõudlusnäitajaid.
III.Tta protsess
Kuumtöötlusprotsess hõlmab üldiselt kuumutamist, hoidmist ja jahutamist kolme protsessi ning mõnikord ainult kuumutamist ja jahutamist kahte protsessi. Need protsessid on omavahel seotud ja neid ei saa katkestada.
Kuumutamine on üks olulisemaid kuumtöötlusprotsesse. Metallide kuumtöötluses on palju kuumutusmeetodeid, millest varaseim on söe ja kivisöe kasutamine soojusallikana ning hiljuti vedel- ja gaaskütuste kasutamine. Elektrienergia kasutamine muudab kuumutamise lihtsaks ja ei tekita keskkonnareostust. Nende soojusallikate abil saab kuumutada otse, aga ka sulatatud soola või metalli kaudu, et hõljuvaid osakesi kaudselt kuumutada.
Metalli kuumutamisel puutub toorik kokku õhuga, mille tagajärjel toimub oksüdeerumine ja sageli dekarboniseerumine (st terasdetailide pinna süsinikusisaldus väheneb), millel on väga negatiivne mõju kuumtöödeldavate detailide pinnaomadustele. Seetõttu tuleks metalli tavaliselt kuumutada kontrollitud atmosfääris või kaitsvas atmosfääris, sulatatud soolalahuses ja vaakumis, aga ka kattekihi või pakkimismeetodi abil kaitsva kuumutamise abil.
Kuumutustemperatuur on kuumtöötlusprotsessi üks olulisi parameetreid. Kuumutustemperatuuri valik ja reguleerimine on kuumtöötluse kvaliteedi tagamise peamised probleemid. Kuumutustemperatuur varieerub töödeldava metalli materjali ja kuumtöötluse eesmärgi järgi, kuid üldiselt kuumutatakse faasisiirdetemperatuurist kõrgemal temperatuuril, et saavutada kõrge temperatuuriline struktuur. Lisaks nõuab transformatsioon teatud aega, seega tuleb metalldetaili pinna kuumutamisel saavutada vajalik kuumutustemperatuur, kuid seda temperatuuri tuleb hoida ka teatud aja jooksul, et sise- ja välistemperatuur oleksid ühtlased ja mikrostruktuuri transformatsioon oleks täielik. Seda nimetatakse hoidmisajaks. Kõrge energiatihedusega kuumutamisel ja pinna kuumtöötlusel on kuumutuskiirus äärmiselt kiire ja hoidmisaega üldiselt pole, samas kui keemilise kuumtöötluse hoidmisaeg on sageli pikem.
Jahutamine on samuti kuumtöötlusprotsessis asendamatu samm. Jahutusmeetodid erinevad protsesside poolest, peamiselt kontrollitakse jahutuskiirust. Üldiselt on lõõmutamisel jahutuskiirus kõige aeglasem, normaliseerimisel jahutuskiirus on kiirem ja karastamise korral jahutuskiirus on kiirem. Samuti on terasetüübid erinevad ja neil on erinevad nõuded, näiteks õhkkarastatud terast saab karastada sama jahutuskiirusega kui normaliseerimist.
IV.Pprotsesside klassifikatsioon
Metallide kuumtöötlusprotsessid võib laias laastus jagada kolmeks kategooriaks: täielik kuumtöötlus, pinna kuumtöötlus ja keemiline kuumtöötlus. Sõltuvalt kasutatavast kuumutuskeskkonnast, kuumutustemperatuurist ja jahutusmeetodist saab iga kategooria jagada mitmeks erinevaks kuumtöötlusprotsessiks. Sama metall võib erinevate kuumtöötlusprotsesside abil omandada erineva struktuuri ja seega ka erinevaid omadusi. Raud ja teras on tööstuses enimkasutatav metall ning terase mikrostruktuur on ka kõige keerulisem, seega on olemas mitmesuguseid terase kuumtöötlusprotsesse.
Üldine kuumtöötlus on töödeldava detaili üldine kuumutamine ja seejärel sobiva kiirusega jahutamine, et saavutada vajalik metallurgiline struktuur ja muuta selle üldisi mehaanilisi omadusi metalli kuumtöötlusprotsessi abil. Terase üldine kuumtöötlus hõlmab nelja põhiprotsessi: lõõmutamist, normaliseerimist, karastamist ja noolutamist.
Protsess tähendab:
Lõõmutamine on tooriku kuumutamine sobiva temperatuurini vastavalt materjalile ja tooriku suurusele, kasutades erinevat hoidmisaega, ja seejärel aeglane jahutamine. Eesmärk on muuta metalli sisemine struktuur tasakaaluoleku saavutamiseks või selle lähedale viimiseks, et saavutada hea protsessi jõudlus ja jõudlus või edasiseks karastamiseks ettevalmistuse korraldamiseks.
Normaliseerimine on tooriku kuumutamine sobiva temperatuurini pärast õhu käes jahutamist. Normaliseerimise efekt sarnaneb lõõmutamisega, ainult et saavutatakse peenem struktuur. Seda kasutatakse sageli materjali lõikeomaduse parandamiseks, aga mõnikord ka vähemnõudlike osade puhul viimase kuumtöötlusena.
Karastamine on tooriku kuumutamine ja isoleerimine vees, õlis või muudes anorgaanilistes soolades, orgaanilistes vesilahustes ja muudes kustutuskeskkondades kiireks jahutamiseks. Pärast karastamist muutuvad terasdetailid kõvaks, kuid samal ajal hapraks. Hapruse õigeaegseks kõrvaldamiseks on üldiselt vaja seda õigeaegselt karastada.
Terasdetailide rabeduse vähendamiseks karastatakse terasdetaile sobival temperatuuril, mis on toatemperatuurist kõrgem ja alla 650 ℃, pikka aega isoleerides ja seejärel jahutades, seda protsessi nimetatakse karastamiseks. Lõõmutamine, normaliseerimine, karastamine ja karastamine on üldine kuumtöötlus "neljas tules", millest karastamine ja karastamine on omavahel tihedalt seotud ja mida sageli koos kasutatakse, on hädavajalik. "Neljas tules" on erinevad kuumutustemperatuurid ja jahutusviisid ning on välja töötatud erinevad kuumtöötlusprotsessid. Teatud tugevuse ja sitkuse saavutamiseks kombineeritakse kõrgel temperatuuril karastamist ja karastamist protsessiga, mida nimetatakse karastamiseks. Pärast seda, kui teatud sulamid on karastatud üleküllastunud tahke lahuse moodustamiseks, hoitakse neid toatemperatuuril või veidi kõrgemal sobival temperatuuril pikemat aega, et parandada sulami kõvadust, tugevust või elektrilist magnetismi. Sellist kuumtöötlusprotsessi nimetatakse vanandamiseks.
Survetöötlus, deformatsioon ja kuumtöötlus ühendatakse tõhusalt ja tihedalt, et saavutada tooriku hea tugevus ja sitkus, mida nimetatakse deformatsioonkuumtöötluseks; negatiivse rõhu atmosfääris või vaakumis vaakumkuumtöötluseks nimetatakse seda, mis mitte ainult ei oksüdeeri ega dekarboniseeri tooriku pinda, vaid parandab tooriku jõudlust ja osmootse aine abil toimub keemiline kuumtöötlus.
Pinna kuumtöötlus on ainult tooriku pinnakihi kuumutamine, et muuta metalli kuumtöötlusprotsessi käigus pinnakihi mehaanilisi omadusi. Selleks, et kuumutada ainult tooriku pinnakihti ilma liigse soojusülekandeta toorikusse, peab soojusallikal olema suur energiatihedus, st tooriku pindalaühikus peab andma suurema soojusenergia, et tooriku pinnakiht saaks lühikese aja jooksul või hetkega kõrge temperatuuri saavutada. Pinna kuumtöötluse peamised meetodid on leegi kustutamine ja induktsioonkuumutamine. Tavaliselt kasutatakse soojusallikaid nagu atsetüleen- või propaanleek, induktsioonvool, laser ja elektronkiir.
Keemiline kuumtöötlus on metallide kuumtöötlusprotsess, mille käigus muudetakse töödeldava detaili pinnakihi keemilist koostist, struktuuri ja omadusi. Keemiline kuumtöötlus erineb pinnakuumtöötlusest selle poolest, et esimene muudab töödeldava detaili pinnakihi keemilist koostist. Keemilise kuumtöötluse käigus kuumutatakse toorikut, mis sisaldab süsinikku, soolakeskkonda või muid legeerelemente keskkonnas (gaas, vedelik, tahke aine), pikema aja jooksul isolatsiooni all, nii et töödeldava detaili pinnakiht imbub süsinikust, lämmastikust, boorist, kroomist ja muudest elementidest. Pärast elementide imbumist ja mõnikord ka muudest kuumtöötlusprotsessidest, näiteks karastamine ja noolutamine, kasutatakse ka karastamist. Keemilise kuumtöötluse peamised meetodid on karastamine, nitrideerimine ja metalli läbitungimine.
Kuumtöötlus on mehaaniliste osade ja vormide tootmisprotsessi üks olulisi protsesse. Üldiselt saab sellega tagada ja parandada tooriku erinevaid omadusi, nagu kulumiskindlus ja korrosioonikindlus. Samuti saab parandada tooriku organiseeritust ja pingeseisundit, et hõlbustada mitmesugust külm- ja kuumtöötlust.
Näiteks: valgest malmist saab pärast pikka lõõmutustöötlust tempermalmi, mis parandab plastilisust; õige kuumtöötlusprotsessiga hammasrataste kasutusiga võib olla mitu korda pikem kui mittekuumtöödeldud hammasrataste puhul; lisaks on odaval süsinikterasel teatud legeerelementide lisamise tõttu mõned kalli legeerterase omadused, mis võivad asendada mõningaid kuumakindlaid teraseid ja roostevaba terast; vormid ja stantsid vajavad peaaegu kõik kuumtöötlust. Neid saab kasutada alles pärast kuumtöötlust.
Täiendavad vahendid
I. Lõõmutamise tüübid
Lõõmutamine on kuumtöötlusprotsess, mille käigus töödeldavat detaili kuumutatakse sobiva temperatuurini, hoitakse teatud aja jooksul ja seejärel aeglaselt jahutatakse.
Terase lõõmutusprotsesse on mitut tüüpi ja vastavalt kuumutustemperatuurile saab need jagada kahte kategooriasse: üks on kriitilise temperatuuri (Ac1 või Ac3) saavutamine lõõmutustemperatuurist kõrgemal, tuntud ka kui faasimuutusega rekristalliseerumine, mis hõlmab täielikku lõõmutamist, mittetäielikku lõõmutamist, sfäärilist lõõmutamist ja difusioonlõõmutamist (homogeniseerumist) jne; teine on kriitilisest temperatuurist madalamal, mis hõlmab rekristalliseerumist ja pingete eemaldamist. Jahutusmeetodi järgi saab lõõmutamise jagada isotermiliseks lõõmutamiseks ja pidevaks jahutamiseks.
1, täielik lõõmutamine ja isotermiline lõõmutamine
Täielik lõõmutamine, tuntud ka kui ümberkristalliseerumine, on terase või terase kuumutamine temperatuurini Ac3 üle 20–30 ℃, isoleerides seda piisavalt kaua, et see aeglaselt jahutades täielikult austeniitseks muutuks ja kuumtöötlusprotsessi käigus saavutataks peaaegu tasakaaluline struktuur. Seda lõõmutamist kasutatakse peamiselt mitmesuguste süsinik- ja legeerterasest valandite, sepiste ja kuumvaltsitud profiilide sub-eutektilise koostise saavutamiseks ning mõnikord ka keeviskonstruktsioonide jaoks. Tavaliselt kasutatakse seda mitmete mitteraskete toorikute lõplikuks kuumtöötluseks või mõnede toorikute eelkuumtöötluseks.
2, kuuli lõõmutamine
Sfäärilise lõõmutamise meetodid on peamiselt mõeldud ülieutektilise süsinikterase ja legeertööriistaterase (näiteks teraga tööriistade, kaliibrite, vormide ja stantside valmistamiseks). Selle peamine eesmärk on vähendada kõvadust, parandada töödeldavust ja valmistada ette edasiseks karastamiseks.
3, pingete leevendamise lõõmutamine
Pingete leevendamise lõõmutamine, tuntud ka kui madaltemperatuurne lõõmutamine (või kõrgtemperatuurne karastamine), on peamiselt mõeldud valandite, sepiste, keevisdetailide, kuumvaltsitud osade, külmtõmmatud osade ja muude jääkpingete kõrvaldamiseks. Kui neid pingeid ei kõrvaldata, võivad need teatud aja möödudes või järgneva lõikamisprotsessi käigus terase deformatsiooni või pragusid põhjustada.
4. Mittetäielik lõõmutamine on terase kuumutamine temperatuurini Ac1 ~ Ac3 (subeutetektiline teras) või Ac1 ~ ACcm (üleeutetektiline teras) soojuse säilitamise ja aeglase jahutamise vahel, et saavutada kuumtöötlusprotsessi peaaegu tasakaalustatud korraldus.
II.karastamise puhul on kõige sagedamini kasutatav jahutuskeskkond soolvesi, vesi ja õli.
Soolase veega karastamine võimaldab tooriku kõrget kõvadust ja siledat pinda, karastamist pole lihtne teha, see ei tekita kõvasid pehmeid kohti, kuid toorikul on lihtne deformeeruda ja isegi praguneda. Õli kasutamine karastuskeskkonnana sobib ainult jahutatud austeniidi stabiilsuse tagamiseks, mis on suhteliselt suur mõnede legeerterase või väikese süsinikterase tooriku karastamises.
III.Terase karastamise eesmärk
1, vähendada rabedust, kõrvaldada või vähendada sisemist pinget. Terase karastamise ajal tekib suur sisemine pinge ja rabedus. Näiteks õigeaegne karastamine põhjustab sageli terase deformatsiooni või isegi pragunemist.
2, tooriku vajalike mehaaniliste omaduste saamiseks, toorikul pärast karastamist kõrge kõvaduse ja rabeduse saavutamist, et täita mitmesuguste toorikute erinevate omaduste nõudeid, saab kõvadust sobiva karastamise abil reguleerida, et vähendada rabedust vajaliku sitkuse ja plastilisuse saavutamiseks.
3. Stabiliseerige tooriku suurus
4. Teatud legeerterase lõõmutamine raskendab pehmendamist. Karastamisel (või normaliseerimisel) kasutatakse sageli pärast kõrgel temperatuuril karastamist, et terase karbiidi sobiv liitmine vähendaks kõvadust, mis hõlbustab lõikamist ja töötlemist.
Täiendavad mõisted
1. Lõõmutamine: viitab metallmaterjalide kuumutamisele sobiva temperatuurini, hoidmisele teatud aja jooksul ja seejärel aeglasele jahutamisele kuumtöötlusprotsessis. Levinud lõõmutamise protsessid on: rekristallisatsiooniline lõõmutamine, pingete leevendamise lõõmutamine, sfääriline lõõmutamine, täielik lõõmutamine jne. Lõõmutamise eesmärk: peamiselt vähendada metallmaterjalide kõvadust, parandada plastilisust, hõlbustada lõikamist või survetöötlust, vähendada jääkpingeid, parandada organiseeritust ja koostist homogeniseerimisel või viimasel juhul valmistada ette organiseeritus kuumtöötluseks.
2. Normaliseerimine: viitab terase või terase kuumutamisele kriitilises temperatuuripunktis (terase kuumutamine temperatuurini üle 30–50 ℃) sobiva aja jooksul ja jahutamisele seisvas õhus. Normaliseerimise eesmärk: peamiselt madala süsinikusisaldusega terase mehaaniliste omaduste, lõikamis- ja töödeldavuse, terade peenestamise ja struktuurivigade kõrvaldamise parandamine ning struktuuri ettevalmistamine kuumtöötluseks.
3, karastamine: viitab terase kuumutamisele teatud temperatuurist kõrgemal temperatuuril Ac3 või Ac1 (terasest kriitilise temperatuuripunkti all), hoides seda teatud aja jooksul ja seejärel jahutades sobiva kiiruseni, et saavutada martensiitne (või bainiidine) struktuur. Levinud karastamisprotsessid on ühe keskkonnaga karastamine, kahe keskkonnaga karastamine, martensiitne karastamine, bainiidi isotermiline karastamine, pinnakarastamine ja lokaalne karastamine. Karastamise eesmärk: saavutada terasdetailide nõutav martensiitne struktuur, parandada tooriku kõvadust, tugevust ja kulumiskindlust, et valmistada neid hästi ette järgnevaks kuumtöötluseks.
4, karastamine: viitab terase karastamisele, seejärel kuumutamisele temperatuurini alla Ac1, hoidmisajale ja seejärel toatemperatuurini jahutamisele kuumtöötlusprotsessis. Levinud karastamisprotsessid on: madaltemperatuurne karastamine, keskmise temperatuuriga karastamine, kõrgetemperatuurne karastamine ja mitmekordne karastamine.
Karastamise eesmärk: peamiselt terase karastamise käigus tekkivate pingete kõrvaldamiseks, et terasel oleks kõrge kõvadus ja kulumiskindlus ning vajalik plastilisus ja sitkus.
5, karastamine: viitab terasele või terasele, mida kasutatakse karastamise ja kõrge temperatuuriga karastamise komposiitkuumtöötlusprotsessis. Karastamise käigus kasutatavat terast nimetatakse karastatud teraseks. Üldiselt viitab see keskmise süsinikusisaldusega konstruktsiooniterasele ja keskmise süsinikusisaldusega legeerkonstruktsiooniterasele.
6. Karbureerimine: Karbureerimine on protsess, mille käigus süsinikuaatomid tungivad terase pinnakihti. See on ka madala süsinikusisaldusega terasest tooriku pinnakihi muutmine kõrge süsinikusisaldusega teraseks ning seejärel karastamine ja madalal temperatuuril noolutamine, nii et tooriku pinnakihil on kõrge kõvadus ja kulumiskindlus, samal ajal kui tooriku keskosa säilitab madala süsinikusisaldusega terase sitkuse ja plastilisuse.
Vaakummeetod
Kuna metalldetailide kuumutamis- ja jahutustoimingud nõuavad tosinat või isegi kümneid toiminguid. Need toimingud viiakse läbi vaakumkuumtöötlusahjus ja operaator ei saa neile ligilähedalegi läheneda, peab vaakumkuumtöötlusahju automatiseerimise aste olema kõrgem. Samal ajal peaksid mõned toimingud, näiteks kuumutamine ja metalldetaili karastusprotsessi lõpus hoidmine, hõlmama kuut või seitset toimingut ja need tuleb lõpule viia 15 sekundiga. Selliste kiirete tingimuste korral on paljude toimingute sooritamine lihtne operaatori närvilisust tekitada ja põhjustada väärkasutamist. Seetõttu on ainult kõrge automatiseerimise aste võimalik täpne ja õigeaegne koordineerimine vastavalt programmile.
Metalldetailide vaakumkuumtöötlust teostatakse suletud vaakumahjus ja range vaakumtihendus on hästi teada. Seetõttu on ahju algse õhulekke saavutamine ja järgimine, vaakumahju töövaakumi tagamine ja detailide vaakumkuumtöötluse kvaliteedi tagamine väga oluline. Seega on vaakumkuumtöötlusahju võtmeküsimuseks usaldusväärne vaakumtihenduskonstruktsioon. Vaakuahi vaakumjõudluse tagamiseks peab vaakumkuumtöötlusahju konstruktsiooni projekteerimisel järgima põhiprintsiipi, st ahju korpuses tuleb kasutada gaasikindlat keevitust, samal ajal kui ahju korpuses tuleb võimalikult vähe avada või mitte avada auke, vähendades või vältides dünaamiliste tihendusstruktuuride kasutamist, et minimeerida vaakumlekke võimalust. Vaakuahi korpusesse paigaldatud komponendid, lisatarvikud, näiteks vesijahutusega elektroodid ja termopaari väljalaskeseadmed, peavad samuti olema konstrueeritud nii, et konstruktsioon oleks tihendatud.
Enamikku kütte- ja isolatsioonimaterjale saab kasutada ainult vaakumis. Vaakumkuumtöötlusahju küte ja soojusisolatsiooni vooder töötavad vaakumis ja kõrgel temperatuuril, seega esitavad need materjalid kõrge temperatuurikindluse, kiirguskindluse, soojusjuhtivuse ja muud nõuded. Oksüdatsioonikindluse nõuded ei ole kõrged. Seetõttu kasutatakse vaakumkuumtöötlusahjus laialdaselt tantaali, volframit, molübdeeni ja grafiiti kütte- ja soojusisolatsioonimaterjalidena. Need materjalid oksüdeeruvad atmosfääri olekus väga kergesti, seetõttu ei saa neid kütte- ja isolatsioonimaterjale tavalistes kuumtöötlusahjudes kasutada.
Vesijahutusega seade: vaakumkuumtöötlusahju kest, ahju kaas, elektrilised kütteelemendid, vesijahutusega elektroodid, vaakumsoojusisolatsiooni vaheuks ja muud komponendid on vaakumis ja kuumustöö all. Sellistes äärmiselt ebasoodsates tingimustes töötades tuleb tagada, et iga komponendi konstruktsioon ei deformeeruks ega kahjustuks ning vaakumtihend ei kuumeneks üle ega põleks. Seetõttu tuleks iga komponent vastavalt erinevatele oludele seadistada vesijahutusseadmetega, et tagada vaakumkuumtöötlusahju normaalne töö ja piisav kasutusiga.
Madalpinge ja kõrge voolutugevuse kasutamisel tekib vaakumkonteineris vaakumi astme vahemikus mõni lxlo-1 torr ja vaakumkonteineris oleva juhi pinge on kõrgem, mis tekitab hõõglahenduse nähtuse. Vaakumkuumtöötlusahjus võib tugev kaarlahendus läbi põleda elektrilise kütteelemendi ja isolatsioonikihi, põhjustades suuri õnnetusi ja kaotusi. Seetõttu ei ole vaakumkuumtöötlusahju elektrilise kütteelemendi tööpinge üldiselt üle 80–100 volti. Samal ajal tuleb elektrilise kütteelemendi konstruktsiooni projekteerimisel võtta tõhusaid meetmeid, näiteks püüda vältida detailide otsade kokkupõrget ja elektroodide vaheline kaugus ei tohi olla liiga väike, et vältida hõõglahenduse või kaarlahenduse teket.
Karastamine
Tooriku erinevate jõudlusnõuete kohaselt saab selle erinevate karastustemperatuuride järgi jagada järgmisteks karastustüüpideks:
(a) madalal temperatuuril karastamine (150–250 kraadi)
Madala temperatuuriga karastamine annab tulemuseks karastatud martensiidi. Selle eesmärk on säilitada karastatud terase kõrge kõvadus ja kulumiskindlus, vähendades samal ajal selle karastamisjärgset sisemist pinget ja rabedust, et vältida mõrasid või enneaegseid kahjustusi kasutamise ajal. Seda kasutatakse peamiselt mitmesuguste kõrge süsinikusisaldusega lõikeriistade, mõõteriistade, külmtõmmatud stantside, veerlaagrite ja karastatud osade jms jaoks, karastusjärgne kõvadus on tavaliselt HRC58-64.
(ii) keskmise temperatuuriga karastamine (250–500 kraadi)
Karastatud kvartskeha keskmise temperatuuriga karastamise organisatsioon. Selle eesmärk on saavutada kõrge voolavuspiir, elastsuspiir ja suur sitkus. Seetõttu kasutatakse seda peamiselt mitmesuguste vedrude ja kuumtöötlemisvormide töötlemiseks, karastuskõvadus on üldiselt HRC35-50.
(C) kõrge temperatuuriga karastamine (500–650 kraadi)
Karastatud Sohnite puhul kasutatakse kõrgel temperatuuril karastamise meetodit. Tavapärane karastamine ja kõrgel temperatuuril karastamine on kombineeritud kuumtöötlus, mida nimetatakse karastustöötluseks. Selle eesmärk on saavutada tugevus, kõvadus, plastsus ja sitkus ning paremad üldised mehaanilised omadused. Seetõttu kasutatakse seda laialdaselt autodes, traktorites, tööpinkides ja muudes olulistes konstruktsioonielementides, nagu ühendusvardad, poldid, hammasrattad ja võllid. Karastamisjärgne kõvadus on tavaliselt HB200-330.
Deformatsiooni ennetamine
Täppis-kompleksvormi deformatsiooni põhjused on sageli keerulised, kuid me lihtsalt omandame selle deformatsiooniseaduse, analüüsime selle põhjuseid ja kasutame erinevaid meetodeid vormi deformatsiooni vältimiseks, et seda vähendada ja ka kontrollida. Üldiselt saab täppis-kompleksvormi deformatsiooni kuumtöötlemisel vältida järgmiste meetoditega.
(1) Mõistlik materjalivalik. Täppis-keerukate vormide puhul tuleks valida materjal, mis talub mikrodeformatsiooni (näiteks õhkjahutusega teras). Tõsise vormiterase karbiidide eraldamine peaks olema mõistlikult sepistatud ja noolutatud. Suuremate ja mittesepistatud vormiterase puhul tuleks kasutada tahket lahusega kahekordset viimistlemist.
(2) Vormi konstruktsiooni konstruktsioon peaks olema mõistlik, paksus ei tohiks olla liiga erinev ja kuju peaks olema sümmeetriline. Suurema vormi deformatsiooni korral tuleb arvestada deformatsiooniseadusega. Töötlemisvaru on reserveeritud. Suurte, täpsete ja keerukate vormide puhul saab kasutada konstruktsioonide kombinatsiooni.
(3) Täppis- ja keerukaid vorme tuleks eelnevalt kuumtöödelda, et kõrvaldada töötlemisprotsessi käigus tekkiv jääkpinge.
(4) Küttetemperatuuri mõistlik valik, kuumutamiskiiruse reguleerimine. Täppis-keeruliste vormide puhul võib vormi kuumtöötluse deformatsiooni vähendamiseks kasutada aeglast kuumutamist, eelsoojendamist ja muid tasakaalustatud kuumutamismeetodeid.
(5) Vormi kõvaduse tagamise eelduseks on eeljahutamine, astmeline jahutuskustutus või temperatuuriga kustutamine.
(6) Täppis- ja keerukate vormide puhul proovige tingimuste lubamisel kasutada vaakumkuumutamist ja pärast kustutamist sügavjahutust.
(7) Mõnede täppis- ja keerukate vormide puhul saab vormi täpsuse kontrollimiseks kasutada eelkuumtöötlust, vananduskuumtöötlust, karastus-nitrideerimiskuumtöötlust.
(8) Vormi liivaaukude, poorsuse, kulumise ja muude defektide parandamisel kasutatakse külmkeevitusmasinaid ja muid remondiseadmeid, et vältida deformatsiooni remondiprotsessi käigus.
Lisaks on täpsete ja keerukate vormide deformatsiooni vähendamiseks tõhusad meetmed ka õige kuumtöötlusprotsessi toimimine (näiteks aukude sulgemine, aukude sidumine, mehaaniline fikseerimine, sobivad kuumutusmeetodid, vormi jahutussuuna ja jahutuskeskkonna liikumissuuna õige valik) ning mõistlik karastuskuumtöötlusprotsess.
Pinna karastamine ja noolutamine toimub tavaliselt induktsioonkuumutamise või leekkuumutamise teel. Peamised tehnilised parameetrid on pinna kõvadus, lokaalne kõvadus ja efektiivse kõvenemiskihi sügavus. Kõvaduse mõõtmiseks saab kasutada Vickersi kõvadusmõõturit, samuti Rockwelli või pinna Rockwelli kõvadusmõõturit. Katsejõu (skaala) valik on seotud efektiivse kõvenemiskihi sügavuse ja tooriku pinna kõvadusega. Siin on kasutatud kolme tüüpi kõvadusmõõtureid.
Esiteks on Vickersi kõvadusmõõtur oluline vahend kuumtöödeldud toorikute pinna kõvaduse testimiseks. Selle katsejõuks saab valida 0,5–100 kg, testida kuni 0,05 mm paksust pinna kõvaduskihti ja selle täpsus on kõrgeim, võimaldades eristada kuumtöödeldud toorikute pinna kõvaduse väikseid erinevusi. Lisaks peaks Vickersi kõvadusmõõtur tuvastama ka efektiivse karastatud kihi sügavuse, seega on pinna kuumtöötlusprotsesside või suure hulga pinna kuumtöötlust kasutavate toorikute puhul vaja varustada Vickersi kõvadusmõõtur.
Teiseks, Rockwelli kõvadusmõõtur sobib suurepäraselt ka pinnakarastatud toorikute kõvaduse testimiseks. Pinna Rockwelli kõvadusmõõturil on valida kolme skaala vahel. See võimaldab testida erineva pinnakarastatud toorikute efektiivset karastamissügavust kuni 0,1 mm. Kuigi Rockwelli kõvadusmõõturi täpsus ei ole nii kõrge kui Vickersi kõvadusmõõturil, on see kuumtöötlusjaama kvaliteedijuhtimise ja kvalifitseeritud kontrolli tuvastamise vahendina suutnud täita nõudeid. Lisaks on sellel lihtne käsitsemine, kasutusmugavus, madal hind, kiire mõõtmine, kõvaduse väärtuse ja muude omaduste otselugemine. Rockwelli kõvadusmõõturit saab kasutada pinnakarastatud toorikute kiireks ja mittepurustavaks tükkhaaval testimiseks. See on oluline metallitöötlemis- ja masinaehitusettevõtetele.
Kolmandaks, kui pinna kuumtöödeldud karastatud kiht on paksem, saab kasutada ka Rockwelli kõvadusmõõturit. Kui kuumtöödeldud karastatud kihi paksus on 0,4–0,8 mm, saab kasutada HRA skaalat ja kui karastatud kihi paksus on üle 0,8 mm, saab kasutada HRC skaalat.
Vickersi, Rockwelli ja pinna-Rockwelli kõvadusväärtusi saab hõlpsasti üksteiseks teisendada ning standardile, joonisele või kasutaja vajadustele vastavaks teisendada. Vastavad teisendustabelid on esitatud rahvusvahelises standardis ISO, Ameerika standardis ASTM ja Hiina standardis GB/T.
Lokaliseeritud kõvenemine
Kui osade kohalikud kõvadusnõuded on kõrgemad, saab kasutada induktsioonkuumutust ja muid lokaalse karastuskuumtöötluse meetodeid. Selliste osade puhul tuleb tavaliselt joonisele märkida lokaalse karastuskuumtöötluse koht ja kohalik kõvadusväärtus. Osade kõvaduse testimine tuleks läbi viia selleks ettenähtud alal. Kõvaduse testimise instrumentideks saab kasutada Rockwelli kõvadustestrit, mis määrab HRC kõvaduse väärtuse. Näiteks õhukese kuumtöötluskihi korral saab kasutada Rockwelli kõvadustestrit, mis määrab HRN kõvaduse väärtuse.
Keemiline kuumtöötlus
Keemiline kuumtöötlus on töödeldava detaili pinna sisseimbumine ühe või mitme keemilise elemendi aatomitega, et muuta töödeldava detaili pinna keemilist koostist, struktuuri ja jõudlust. Pärast karastamist ja madalal temperatuuril karastamist on töödeldava detaili pinnal kõrge kõvadus, kulumiskindlus ja kontaktväsimustugevus ning töödeldava detaili südamikul on kõrge sitkus.
Eelneva kohaselt on temperatuuri tuvastamine ja registreerimine kuumtöötlusprotsessis väga oluline ning halb temperatuuri reguleerimine avaldab tootele suurt mõju. Seetõttu on temperatuuri tuvastamine väga oluline ja kogu protsessi temperatuuritrendi jälgimine väga oluline. Seetõttu tuleb kuumtöötlusprotsessi käigus temperatuurimuutusi registreerida, mis hõlbustab edaspidist andmete analüüsi ja võimaldab ka näha, millal temperatuur nõuetele ei vasta. See mängib tulevikus kuumtöötluse täiustamisel väga suurt rolli.
Tööprotseduurid
1. Puhastage töökoht, kontrollige, kas toiteallikas, mõõteriistad ja mitmesugused lülitid on normaalsed ning kas veeallikas on sujuv.
2. Operaatorid peaksid kandma häid töökaitsevahendeid, vastasel juhul on see ohtlik.
3, avage juhtvõimsuse universaalne ülekandelüliti vastavalt seadme tehnilistele nõuetele temperatuuri tõusu ja languse astmeliste sektsioonide osas, et pikendada seadmete ja seadmete eluiga tervena.
4, pöörates tähelepanu kuumtöötlusahju temperatuurile ja võrgusilma kiiruse reguleerimisele, oskab omandada erinevate materjalide jaoks vajalikke temperatuuristandardeid, et tagada tooriku kõvadus ning pinna sirgus ja oksüdatsioonikiht ning teha tõsiselt head tööd ohutuse tagamiseks.
5. Pöörake tähelepanu karastusahju temperatuurile ja võrgusilma kiirusele ning avage väljalaskeõhu ava, et toorik pärast karastamist vastaks kvaliteedinõuetele.
6, tööl peaks postituse külge kinni jääma.
7, vajalike tuletõrjeseadmete seadistamiseks ning nende kasutus- ja hooldusmeetodite tundmaõppimiseks.
8. Masina peatamisel tuleks kontrollida, kas kõik juhtlülitid on väljalülitatud olekus, ja seejärel sulgeda universaalne ülekandelüliti.
Ülekuumenemine
Laagri osade karedast suust on näha mikrostruktuuri ülekuumenemist pärast karastamist. Kuid ülekuumenemise täpse astme kindlaksmääramiseks tuleb jälgida mikrostruktuuri. Kui GCr15 terase karastamisstruktuuris on näha jämedateraline nõeljas martensiit, on tegemist karastamise ülekuumenemisega. Karastustemperatuuri tekkimise põhjuseks võib olla liiga kõrge või liiga pikk kuumutamis- ja hoidmisaeg, mis on tingitud täielikust ülekuumenemisest. Samuti võib see olla tingitud karbiidi riba algsest tõsisest struktuurist, kus kahe riba vahelises madala süsinikusisaldusega alas moodustub lokaalne nõeljas paksus, mis põhjustab lokaalset ülekuumenemist. Ülekuumenenud struktuuris suureneb jääkausteniidi sisaldus ja väheneb mõõtmete stabiilsus. Karastusstruktuuri ülekuumenemise tõttu muutub terasekristall jämedaks, mis vähendab osade tugevust, löögikindlust ja laagri eluiga. Tugev ülekuumenemine võib põhjustada isegi karastamispragusid.
Alakütte
Madala summutustemperatuuri või halva jahutuse korral tekib mikrostruktuuris tavapärasest suurem torrheniidi struktuur, mida tuntakse alakuumenemise struktuurina, mis põhjustab kõvaduse langust ja kulumiskindluse järsu vähenemist, mis mõjutab rulllaagrite eluiga.
Pragude kustutamine
Karastus- ja jahutusprotsessi käigus tekkivad rull-laagrite osades sisepingete tõttu praod, mida nimetatakse karastuspragudeks. Selliste pragude põhjused on järgmised: karastuskuumendustemperatuur on liiga kõrge või jahutamine liiga kiire, termiline pinge ja metalli massimahu muutus, mis organisatsiooni pingetes ületab terase murdumistugevuse; tööpinna algdefektid (nt pinnapraod või kriimustused) või terase sisemised defektid (nt räbu, tõsised mittemetallilised lisandid, valged laigud, kokkutõmbumisjäägid jne) karastamise ajal pingekontsentratsiooni tekkimise tõttu; tugev pinna dekarbonisatsioon ja karbiidide segregatsioon; karastatud osad pärast ebapiisavat või enneaegset karastamist; eelmise protsessi põhjustatud liiga suur külmstantsimispinge, sepistamise voltimine, sügavad treimislõiked, õlisooned, teravad servad jne. Lühidalt öeldes võib karastuspragude põhjuseks olla üks või mitu ülaltoodud tegurit. Sisepingete olemasolu on karastuspragude tekkimise peamine põhjus. Karastuspraod on sügavad ja õhukesed, sirge murruga ja purunenud pinnal pole oksüdeerunud värvi. Sageli on tegemist pikisuunalise lameda prao või rõngakujulise praoga laagrikaelus; Laagrikuuli kuju on S-, T- või rõngakujuline. Karastusprao organisatsioonilised omadused ei ole seotud dekarboniseerumisega prao mõlemal küljel, mis on selgelt eristatav sepistamispragudest ja materjalipragudest.
Kuumtöötluse deformatsioon
NACHI laagriosade kuumtöötlemisel esinevad termilised pinged ja organisatsioonilised pinged. Need sisemised pinged võivad üksteisele lisanduda või osaliselt kompenseerida. Need on keerulised ja muutlikud, kuna neid saab muuta kuumutamistemperatuuri, kuumutamiskiiruse, jahutusrežiimi ja jahutuskiiruse, osade kuju ja suurusega, mistõttu on kuumtöötlusdeformatsioon vältimatu. Õigusnormide tundmine ja omandamine võimaldab laagriosade deformatsiooni (näiteks krae ovaalne kuju, suuruse suurendamine jne) kontrollitavas vahemikus, mis soodustab tootmist. Loomulikult põhjustab kuumtöötlusprotsessis ka mehaaniline kokkupõrge osade deformatsiooni, kuid seda deformatsiooni saab kasutada töö parandamiseks, et seda vähendada ja vältida.
Pinna dekarboniseerimine
Rullmaterjalide laagriosade kuumtöötlusprotsessis kuumutamisel oksüdeerivas keskkonnas oksüdeerub pind, mille tulemusel detaili pinna süsiniku massifraktsioon väheneb, mille tulemuseks on pinna dekarbonisatsioon. Pinna dekarbonisatsioonikihi sügavuse ületamine lõpliku töötlemise jääkide hulka muudab detailid vanarauaks. Pinna dekarbonisatsioonikihi sügavuse määramiseks metallograafilises uuringus kasutatakse metallograafilist meetodit ja mikrokõvaduse meetodit. Pinnakihi mikrokõvaduse jaotuskõver põhineb mõõtmismeetodil ja seda saab kasutada vahekohtu kriteeriumina.
Pehme koht
Rull-laagri osade ebapiisava pinnakõvaduse ja ebapiisava kuumutamise ning kehva jahutuse tõttu tekib karastustoimingu ebapiisav tulemus, mida nimetatakse karastuspehme kohaks. See võib sarnaselt pinna dekarboniseerimisega põhjustada pinna kulumiskindluse ja väsimustugevuse olulist langust.
Postituse aeg: 05. detsember 2023