Tepelné spracovanie sa vzťahuje na tepelný proces spracovania kovov, pri ktorom sa materiál zahrieva, udržiava a ochladzuje v pevnom stave, aby sa dosiahla požadovaná organizácia a vlastnosti.
I. Tepelné spracovanie
1, Normalizácia: oceľ alebo oceľové kusy zahrievané na kritický bod AC3 alebo ACM nad príslušnou teplotou, aby sa po ochladení na vzduchu udržali po určitú dobu nad príslušnou teplotou, aby sa dosiahla perlitická organizácia procesu tepelného spracovania.
2, Žíhanie: eutektický oceľový obrobok zahriaty na AC3 nad 20-40 stupňov, po určitom čase držania, s pomalým ochladením pece (alebo pochovaním v piesku alebo vápne) na 500 stupňov pod chladením v procese tepelného spracovania vzduchom.
3, Tepelné spracovanie v tuhom roztoku: zliatina sa zahrieva na vysokoteplotnú jednofázovú oblasť s konštantnou teplotou, aby sa prebytočná fáza úplne rozpustila v tuhom roztoku, a potom sa rýchlo ochladí, aby sa dosiahol proces tepelného spracovania v presýtenom tuhom roztoku.
4. Starnutie: Po tepelnom spracovaní v tuhom roztoku alebo plastickej deformácii za studena sa zliatina, ak je umiestnená pri izbovej teplote alebo udržiavaná pri mierne vyššej teplote ako je izbová teplota, jej vlastnosti sa časom menia.
5, Spracovanie tuhého roztoku: aby sa zliatina v rôznych fázach úplne rozpustila, posilnila sa tuhý roztok a zlepšila sa húževnatosť a odolnosť proti korózii, eliminovalo sa napätie a zmäkčenie, aby sa mohlo pokračovať v spracovaní liatia.
6, Starnutie: zahrievanie a udržiavanie pri teplote vyzrážania výstužnej fázy, aby sa vyzrážanie výstužnej fázy vyzrážalo, vytvrdilo a zlepšila sa pevnosť.
7, Kalenie: austenitizácia ocele po ochladení vhodnou rýchlosťou ochladzovania spôsobí, že prierez obrobku bude úplne alebo v určitom rozsahu nestabilnej organizačnej štruktúry, ako je martenzitická transformácia počas procesu tepelného spracovania.
8, Popúšťanie: kalený obrobok sa zahrieva na kritický bod AC1 pod príslušnou teplotou po určitý čas a potom sa ochladí v súlade s požiadavkami metódy, aby sa dosiahla požadovaná organizácia a vlastnosti procesu tepelného spracovania.
9, Nitrokarbonizácia ocele: Nitrokarbonizácia je proces, pri ktorom sa uhlík a dusík súčasne infiltrujú do povrchovej vrstvy ocele. Bežná nitrokarbonizácia, známa aj ako kyanid, sa častejšie používa strednoteplotná plynová nitrokarbonizácia a nízkoteplotná plynová nitrokarbonizácia (t. j. plynová nitrokarbonizácia). Hlavným účelom strednoteplotnej plynovej nitrokarbonizácie je zlepšenie tvrdosti, odolnosti voči opotrebovaniu a únavovej pevnosti ocele. Nízkoteplotná plynová nitrokarbonizácia sa zakladá na nitridácii a jej hlavným účelom je zlepšenie odolnosti ocele voči opotrebovaniu a odolnosti voči zahryznutiu.
10, Popúšťanie (kalenie a popúšťanie): Vo všeobecnosti sa kalenie a popúšťanie vykonáva pri vysokých teplotách v kombinácii s tepelným spracovaním známym ako popúšťanie. Popúšťanie sa široko používa v rôznych dôležitých konštrukčných častiach, najmä v tých, ktoré pracujú so striedavým zaťažením ojníc, skrutiek, ozubených kolies a hriadeľov. Popúšťanie po popúšťaní zabezpečuje popúšťanú sohnitovú organizáciu, ktorej mechanické vlastnosti sú lepšie ako rovnaká tvrdosť normalizovanej sohnitovej organizácie. Jeho tvrdosť závisí od teploty popúšťania pri vysokých teplotách, stability popúšťania ocele a veľkosti prierezu obrobku, zvyčajne medzi HB200-350.
11, Spájkovanie: pri spájkovaní sa uskutoční tepelné spracovanie dvoch druhov obrobkov tavením a spojením tepla.
II.Tcharakteristiky procesu
Tepelné spracovanie kovov je jedným z dôležitých procesov v strojárstve. V porovnaní s inými obrábacími procesmi tepelné spracovanie vo všeobecnosti nemení tvar obrobku a celkové chemické zloženie, ale zmenou vnútornej mikroštruktúry obrobku alebo zmenou chemického zloženia povrchu obrobku sa dosahujú alebo zlepšujú úžitkové vlastnosti obrobku. Vyznačuje sa zlepšením vnútornej kvality obrobku, čo vo všeobecnosti nie je viditeľné voľným okom. Na výrobu kovového obrobku s požadovanými mechanickými, fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami je okrem rozumného výberu materiálov a rôznych procesov tvarovania často nevyhnutný aj proces tepelného spracovania. Oceľ je najpoužívanejším materiálom v strojárstve, jej mikroštruktúra je zložitá a tepelným spracovaním sa dá regulovať, takže tepelné spracovanie ocele je hlavnou súčasťou tepelného spracovania kovov. Okrem toho sa môžu tepelne spracovať aj hliník, meď, horčík, titán a ďalšie zliatiny, aby sa zmenili ich mechanické, fyzikálne a chemické vlastnosti, a tým sa dosiahol odlišný výkon.
III..Tproces
Proces tepelného spracovania zvyčajne zahŕňa tri procesy ohrevu, udržiavania a chladenia, niekedy iba dva procesy ohrevu a chladenia. Tieto procesy sú navzájom prepojené a nemožno ich prerušiť.
Ohrev je jedným z dôležitých procesov tepelného spracovania. Tepelné spracovanie kovov má mnoho metód ohrevu, najstaršou je použitie dreveného uhlia a uhlia ako zdroja tepla, v poslednej dobe sa používajú kvapalné a plynné palivá. Použitie elektriny umožňuje ľahko ovládať ohrev a nedochádza k znečisteniu životného prostredia. Tieto zdroje tepla sa môžu používať na priamy ohrev, ale aj na nepriamy ohrev roztavenou soľou alebo kovom s plávajúcimi časticami.
Pri zahrievaní kovu je obrobok vystavený vzduchu, čo môže viesť k oxidácii a často k oduhličeniu (t. j. k zníženiu obsahu uhlíka na povrchu oceľových dielov), čo má veľmi negatívny vplyv na povrchové vlastnosti tepelne spracovaných dielov. Preto by mal byť kov zvyčajne zahrievaný v kontrolovanej atmosfére alebo ochrannej atmosfére roztavenou soľou a vákuom, ale mal by byť tiež použitý ochranný náter alebo balenie.
Teplota ohrevu je jedným z dôležitých procesných parametrov procesu tepelného spracovania. Výber a regulácia teploty ohrevu je hlavným faktorom zabezpečenia kvality tepelného spracovania. Teplota ohrevu sa líši v závislosti od opracovávaného kovového materiálu a účelu tepelného spracovania, ale vo všeobecnosti sa zahrieva nad teplotu fázového prechodu, aby sa dosiahla vysoká teplota. Okrem toho transformácia vyžaduje určitý čas, takže keď povrch kovového obrobku dosiahne požadovanú teplotu ohrevu, musí sa na tejto teplote udržiavať určitý čas, aby sa vnútorná a vonkajšia teplota vyrovnali a transformácia mikroštruktúry bola úplná, čo sa nazýva doba zotrvania. Pri použití ohrevu s vysokou hustotou energie a povrchového tepelného spracovania je rýchlosť ohrevu extrémne vysoká a vo všeobecnosti nie je potrebný žiadny čas zotrvania, zatiaľ čo pri chemickom tepelnom spracovaní je čas zotrvania často dlhší.
Chladenie je tiež nevyhnutným krokom v procese tepelného spracovania a metódy chladenia sa líšia v závislosti od postupu, najmä na reguláciu rýchlosti chladenia. Žíhanie má vo všeobecnosti najpomalšiu rýchlosť chladenia, normalizáciu je rýchlejšia a kalenie je rýchlejšie. Ale aj kvôli rôznym typom ocele a rôznym požiadavkám, napríklad oceľ kalená na vzduchu sa môže kaliť rovnakou rýchlosťou chladenia ako normalizácia.
IV.Pklasifikácia procesov
Proces tepelného spracovania kovov možno zhruba rozdeliť na celkové tepelné spracovanie, povrchové tepelné spracovanie a chemické tepelné spracovanie do troch kategórií. Podľa vykurovacieho média, teploty ohrevu a spôsobu chladenia možno každú kategóriu rozdeliť do niekoľkých rôznych procesov tepelného spracovania. Ten istý kov môže pri použití rôznych procesov tepelného spracovania získať rôzne štruktúry, a teda aj rôzne vlastnosti. Železo a oceľ sú v priemysle najpoužívanejšími kovmi a oceľ má aj najzložitejšiu mikroštruktúru, takže existuje množstvo procesov tepelného spracovania ocele.
Celkové tepelné spracovanie je celkové zahriatie obrobku a následné ochladenie vhodnou rýchlosťou, aby sa dosiahla požadovaná metalurgická organizácia, s cieľom zmeniť jeho celkové mechanické vlastnosti pomocou procesu tepelného spracovania kovu. Celkové tepelné spracovanie ocele zahŕňa štyri základné procesy: hrubé žíhanie, normalizáciu, kalenie a popúšťanie.
Proces znamená:
Žíhanie spočíva v zahriatí obrobku na vhodnú teplotu, ktorá sa v závislosti od materiálu a veľkosti obrobku vydrží s rôznym časom výdrže, a následnom pomalom ochladení. Cieľom je dosiahnuť vnútornú organizáciu kovu na dosiahnutie rovnovážneho stavu alebo takmer rovnovážneho stavu, dosiahnuť dobrý výkon a účinnosť procesu alebo sa ďalej kaliť pre organizáciu prípravy.
Normalizácia spočíva v zahriatí obrobku na vhodnú teplotu po ochladení na vzduchu. Účinok normalizácie je podobný žíhaniu, len sa dosahuje jemnejšia organizácia. Často sa používa na zlepšenie rezného výkonu materiálu, ale niekedy sa používa aj na niektoré menej náročné diely ako konečné tepelné spracovanie.
Kalenie je ohrievanie a izolácia obrobku vo vode, oleji alebo iných anorganických soliach, organických vodných roztokoch a iných kaliacich médiách pre rýchle ochladenie. Po kalení oceľové časti stvrdnú, ale zároveň krehnú. Aby sa krehkosť včas odstránila, je vo všeobecnosti potrebné včasné popúšťanie.
Aby sa znížila krehkosť oceľových dielov, oceľové diely sa kalením dlhodobo pôsobia pri vhodnej teplote vyššej ako je izbová teplota a nižšej ako 650 ℃ a následným ochladením. Tento proces sa nazýva popúšťanie. Žíhanie, normalizácia, kalenie a popúšťanie sú celkové tepelné spracovanie v „štyroch ohňoch“, pričom kalenie a popúšťanie spolu úzko súvisia a často sa používajú spoločne, pričom jeden z nich je nevyhnutný. „Štyri ohne“ majú rôznu teplotu ohrevu a režim chladenia a vyvinuli sa rôzne procesy tepelného spracovania. Na dosiahnutie určitého stupňa pevnosti a húževnatosti sa kalenie a popúšťanie pri vysokých teplotách kombinuje s procesom známym ako popúšťanie. Po kalení niektorých zliatin do presýteného tuhého roztoku sa zliatiny dlhšie udržiavajú pri izbovej teplote alebo pri mierne vyššej vhodnej teplote, aby sa zlepšila tvrdosť, pevnosť alebo elektrický magnetizmus zliatiny. Takýto proces tepelného spracovania sa nazýva starnutie.
Tlakové deformačné spracovanie a tepelné spracovanie sa účinne a úzko kombinujú, aby sa obrobok dosiahol veľmi dobrou pevnosťou a húževnatosťou pomocou metódy známej ako deformačné tepelné spracovanie; v atmosfére podtlaku alebo vákua sa tepelné spracovanie nazývané vákuové tepelné spracovanie nielenže zabraňuje oxidácii obrobku, neoduhličuje ho, udržiava povrch obrobku po spracovaní a zlepšuje jeho výkon, ale aj prostredníctvom osmotického činidla umožňuje chemické tepelné spracovanie.
Povrchové tepelné spracovanie spočíva v zahrievaní iba povrchovej vrstvy obrobku, čím sa mení jej mechanické vlastnosti v procese tepelného spracovania kovu. Aby sa zahriala iba povrchová vrstva obrobku bez nadmerného prenosu tepla do obrobku, musí mať použitý zdroj tepla vysokú hustotu energie, teda aby sa v jednotke plochy obrobku dosiahla väčšia tepelná energia, takže povrchová vrstva obrobku môže byť krátkodobo alebo okamžite lokálne schopná dosiahnuť vysoké teploty. Hlavnými metódami povrchového tepelného spracovania sú kalenie plameňom a indukčné tepelné spracovanie, pričom bežne používané zdroje tepla sú plameň s kyslíkovým alebo propánovým ohrevom, indukčný prúd, laser a elektrónový lúč.
Chemické tepelné spracovanie je proces tepelného spracovania kovu, pri ktorom sa mení chemické zloženie, organizácia a vlastnosti povrchovej vrstvy obrobku. Chemické tepelné spracovanie sa líši od povrchového tepelného spracovania tým, že prvé uvedené mení chemické zloženie povrchovej vrstvy obrobku. Chemické tepelné spracovanie sa vykonáva na obrobku obsahujúcom uhlík, soľ alebo iné legujúce prvky média (plyn, kvapalina, pevná látka) počas ohrevu a izolácie na dlhší čas, čím sa povrchová vrstva obrobku infiltruje uhlíkom, dusíkom, bórom, chrómom a ďalšími prvkami. Po infiltrácii prvkov sa niekedy vykonávajú aj iné procesy tepelného spracovania, ako je kalenie a popúšťanie. Hlavnými metódami chemického tepelného spracovania sú cementácia, nitridácia a penetrácia kovu.
Tepelné spracovanie je jedným z dôležitých procesov vo výrobnom procese mechanických súčiastok a foriem. Vo všeobecnosti môže zabezpečiť a zlepšiť rôzne vlastnosti obrobku, ako je odolnosť proti opotrebovaniu a odolnosť proti korózii. Môže tiež zlepšiť organizáciu polotovaru a stav napätia, aby sa uľahčilo rôzne spracovanie za studena a za tepla.
Napríklad: biela liatina sa po dlhom žíhaní môže stať tvárnou liatinou, čo zlepšuje jej plasticitu; ozubené kolesá sa pri správnom tepelnom spracovaní môžu tepelne spracovávať dlhšie ako niekoľkokrát alebo desiatkykrát; lacná uhlíková oceľ má vďaka infiltrácii určitých legujúcich prvkov aj drahšie legované ocele, ktoré môžu nahradiť niektoré žiaruvzdorné ocele a nehrdzavejúce ocele; formy a matrice musia takmer všetky prejsť tepelným spracovaním a môžu sa použiť až po tepelnom spracovaní.
Doplnkové prostriedky
I. Druhy žíhania
Žíhanie je proces tepelného spracovania, pri ktorom sa obrobok zahreje na vhodnú teplotu, udržiava sa na tejto teplote určitý čas a potom sa pomaly ochladí.
Existuje mnoho typov procesov žíhania ocele, ktoré možno podľa teploty ohrevu rozdeliť do dvoch kategórií: jedna je pri kritickej teplote (Ac1 alebo Ac3) nad kritickou teplotou žíhania, tiež známa ako rekryštalizačné žíhanie s fázovou zmenou, vrátane úplného žíhania, neúplného žíhania, sféroidného žíhania a difúzneho žíhania (homogenizačné žíhanie) atď.; druhá je pod kritickou teplotou žíhania, vrátane rekryštalizačného žíhania a žíhania s uvoľnením pnutia atď. Podľa spôsobu chladenia možno žíhanie rozdeliť na izotermické žíhanie a žíhanie s kontinuálnym chladením.
1, úplné žíhanie a izotermické žíhanie
Úplné žíhanie, tiež známe ako rekryštalizačné žíhanie, všeobecne označované ako žíhanie, je zahriatie ocele alebo ocele na teplotu Ac3 nad 20 ~ 30 ℃, dostatočne dlho na to, aby sa po pomalom ochladení úplne austenitizovala, a aby sa dosiahla takmer rovnovážna štruktúra procesu tepelného spracovania. Toto žíhanie sa používa hlavne na výrobu odliatkov, výkovkov a profilov valcovaných za tepla z rôznych uhlíkových a legovaných ocelí v subeutektickom stave a niekedy aj na zvárané konštrukcie. Vo všeobecnosti sa často používa ako konečné tepelné spracovanie niekoľkých ľahkých obrobkov alebo ako predbežné tepelné spracovanie niektorých obrobkov.
2, žíhanie guľôčok
Sféroidné žíhanie sa používa hlavne pre nadeutektické uhlíkové ocele a legované nástrojové ocele (napríklad na výrobu nástrojov s hranami, kalibrov, foriem a matríc používaných v oceli). Jeho hlavným účelom je znížiť tvrdosť, zlepšiť obrobiteľnosť a pripraviť na budúce kalenie.
3, žíhanie na odbúranie napätia
Žíhanie na odstránenie napätia, známe aj ako nízkoteplotné žíhanie (alebo vysokoteplotné popúšťanie), sa používa hlavne na odstránenie zvyškového napätia v odliatkoch, výkovkoch, zvaroch, dieloch valcovaných za tepla, dieloch ťahaných za studena a iných materiáloch. Ak sa toto napätie neodstráni, po určitom čase alebo počas následného rezania sa oceľ deformuje alebo praská.
4. Neúplné žíhanie spočíva v zahriatí ocele na Ac1 ~ Ac3 (subeutektická oceľ) alebo Ac1 ~ ACcm (nad-eutektická oceľ) medzi tepelnou konzerváciou a pomalým ochladzovaním, aby sa dosiahla takmer vyvážená organizácia procesu tepelného spracovania.
II.kalenie, najčastejšie používaným chladiacim médiom je soľanka, voda a olej.
Kalením obrobku v slanej vode sa ľahko dosiahne vysoká tvrdosť a hladký povrch. Kalenie nie je jednoduché, nie sú tvrdé a mäkké miesta, ale ľahko sa deformuje a môže dôjsť k praskaniu obrobku. Použitie oleja ako kaliacej kvapaliny je vhodné len pre stabilitu podchladeného austenitu, ktorý je relatívne veľký pri kalení niektorých legovaných ocelí alebo malých obrobkov z uhlíkových ocelí.
III..účel popúšťania ocele
1, zníženie krehkosti, odstránenie alebo zníženie vnútorného napätia, kalenie ocele má veľké vnútorné napätie a krehkosť, napríklad včasné popúšťanie často spôsobí deformáciu ocele alebo dokonca praskanie.
2, na dosiahnutie požadovaných mechanických vlastností obrobku, obrobku po kalení s vysokou tvrdosťou a krehkosťou, aby sa splnili požiadavky na rôzne vlastnosti rôznych obrobkov, môžete upraviť tvrdosť vhodným popúšťaním, aby sa znížila krehkosť požadovanej húževnatosti a plasticity.
3. Stabilizujte veľkosť obrobku
4, niektoré legované ocele je ťažké zmäkčiť žíhaním, preto sa kalenie (alebo normalizácia) často používa po vysokoteplotnom popúšťaní, aby sa karbid ocele vhodne zlúčil a tvrdosť sa znížila, čo uľahčuje rezanie a spracovanie.
Doplnkové pojmy
1, žíhanie: označuje kovové materiály zahriate na vhodnú teplotu, udržiavané na tejto teplote určitý čas a následne pomaly ochladené počas tepelného spracovania. Bežné procesy žíhania sú: rekryštalizačné žíhanie, žíhanie na odbúranie napätia, sféroidné žíhanie, úplné žíhanie atď. Účel žíhania: hlavne na zníženie tvrdosti kovových materiálov, zlepšenie plasticity, na uľahčenie rezania alebo tlakového obrábania, zníženie zvyškových napätí, zlepšenie organizácie a zloženia homogenizácie alebo na tepelné spracovanie, aby sa organizácia pripravila.
2, normalizácia: označuje oceľ alebo oceľ zahriatu na teplotu 30 ~ 50 ℃ (oceľ v kritickom bode teploty) nad ňou, aby sa udržal vhodný čas, a následne sa ochladí na pokojnom vzduchu. Účel normalizácie: hlavne zlepšiť mechanické vlastnosti nízkouhlíkovej ocele, zlepšiť reznosť a obrobiteľnosť, zjemniť zrno, odstrániť organizačné chyby a následne tepelne pripraviť organizáciu.
3, kalenie: označuje oceľ zahriatu na Ac3 alebo Ac1 (oceľ pod kritickým bodom teploty) nad určitou teplotou, udržiavanú určitý čas a následne s vhodnou rýchlosťou ochladzovania, aby sa dosiahla martenzitická (alebo bainitická) organizácia počas procesu tepelného spracovania. Bežné procesy kalenia sú kalenie v jednom médiu, kalenie v dvoch médiách, martenzitické kalenie, izotermické kalenie bainitom, povrchové kalenie a lokálne kalenie. Účel kalenia: dosiahnuť požadovanú martenzitickú organizáciu oceľových dielov, zlepšiť tvrdosť obrobku, pevnosť a odolnosť voči oderu a následné tepelné spracovanie zabezpečiť dobrú prípravu na danú organizáciu.
4, popúšťanie: označuje kalenie ocele, jej následné zahriatie na teplotu nižšiu ako Ac1, dobu zotrvania a následné ochladenie na izbovú teplotu počas tepelného spracovania. Bežné procesy popúšťania sú: nízkoteplotné popúšťanie, strednoteplotné popúšťanie, vysokoteplotné popúšťanie a viacnásobné popúšťanie.
Účel popúšťania: hlavne na odstránenie napätia spôsobeného oceľou pri kalení, aby oceľ mala vysokú tvrdosť a odolnosť voči opotrebovaniu a mala požadovanú plasticitu a húževnatosť.
5, popúšťanie: označuje oceľ alebo oceľ určenú na kalenie a popúšťanie pri vysokých teplotách v rámci procesu tepelného spracovania kompozitu. Používa sa pri popúšťaní ocele. Vo všeobecnosti sa vzťahuje na konštrukčnú oceľ so stredným obsahom uhlíka a konštrukčnú oceľ so stredným obsahom uhlíka.
6, cementácia: cementácia je proces, pri ktorom atómy uhlíka prenikajú do povrchovej vrstvy ocele. Cieľom je tiež vytvoriť obrobok z nízkouhlíkovej ocele s povrchovou vrstvou z vysokouhlíkovej ocele a po kalení a popúšťaní pri nízkej teplote dosiahnuť vysokú tvrdosť a odolnosť voči opotrebovaniu, zatiaľ čo stredná časť obrobku si zachováva húževnatosť a plasticitu nízkouhlíkovej ocele.
Vákuová metóda
Keďže ohrev a chladenie kovových obrobkov si vyžaduje tucet alebo dokonca desiatky úkonov. Tieto úkony sa vykonávajú vo vákuovej peci na tepelné spracovanie, ku ktorej sa obsluha nemôže priblížiť, je potrebný vyšší stupeň automatizácie vákuovej pece na tepelné spracovanie. Niektoré úkony, ako napríklad ohrev a kalenie kovového obrobku, musia trvať šesť až sedem úkonov a musia byť dokončené do 15 sekúnd. Takéto agilné podmienky na vykonanie mnohých úkonov môžu ľahko spôsobiť nervozitu obsluhy a spôsobiť chybnú obsluhu. Preto iba vysoký stupeň automatizácie môže zabezpečiť presnú a včasnú koordináciu v súlade s programom.
Vákuové tepelné spracovanie kovových dielov sa vykonáva v uzavretej vákuovej peci, kde je prísne vákuové utesnenie dobre známe. Preto má vákuové tepelné spracovanie veľký význam pre dosiahnutie a dodržanie pôvodnej miery úniku vzduchu z pece, zabezpečenie pracovného vákua vákuovej pece a zabezpečenie kvality dielov. Kľúčovým faktorom vákuovej pece pre tepelné spracovanie je preto spoľahlivá vákuová tesniaca konštrukcia. Aby sa zabezpečil vákuový výkon vákuovej pece, musí sa pri návrhu konštrukcie vákuovej pece dodržiavať základný princíp: teleso pece musí byť zvárané plynotesným spôsobom, pričom otvory v telese pece musia byť čo najmenej otvorené alebo nie, a musí sa použiť menej alebo úplne vyhnúť dynamickému tesneniu, aby sa minimalizovala možnosť úniku vákua. Komponenty a príslušenstvo nainštalované v telese vákuovej pece, ako sú vodou chladené elektródy a termočlánky, musia byť tiež navrhnuté tak, aby utesňovali konštrukciu.
Väčšinu vykurovacích a izolačných materiálov je možné použiť iba vo vákuu. Vykurovacie a tepelnoizolačné vložky vákuových pecí pracujú vo vákuu a pri vysokých teplotách, takže tieto materiály kladú vysoké požiadavky na odolnosť voči teplotám, žiareniu, tepelnú vodivosť a ďalšie. Požiadavky na odolnosť voči oxidácii nie sú vysoké. Preto sa tantal, volfrám, molybdén a grafit široko používajú na vykurovanie a tepelnoizolačné materiály vo vákuových peciach. Tieto materiály sa v atmosférickom stave veľmi ľahko oxidujú, preto ich bežné pece na tepelné spracovanie nemôžu používať.
Vodou chladené zariadenie: plášť pece na vákuové tepelné spracovanie, kryt pece, elektrické vykurovacie telesá, vodou chladené elektródy, medziľahlé vákuové tepelnoizolačné dvere a ďalšie komponenty sú vo vákuu a sú vystavené tepelnej technológii. Pri práci v takýchto extrémne nepriaznivých podmienkach je potrebné zabezpečiť, aby sa konštrukcia každej súčasti nedeformovala ani nepoškodila a aby sa vákuové tesnenie neprehrialo alebo nespálilo. Preto by sa každá súčast mala nastaviť podľa rôznych okolností s vodným chladením, aby sa zabezpečila normálna prevádzka pece na vákuové tepelné spracovanie a jej dostatočná životnosť.
Použitie nízkonapäťového a vysokoprúdového zariadenia: vákuová nádoba, keď stupeň vákua dosahuje niekoľko lx10-1 torr, vodič pod napätím vo vákuovej nádobe bude mať vyšší vplyv na jav tlejúceho výboja. Vo vákuovej peci na tepelné spracovanie môže silný oblúkový výboj spáliť elektrický vykurovací článok a izolačnú vrstvu, čo môže spôsobiť vážne nehody a straty. Preto pracovné napätie elektrického vykurovacieho článku vo vákuovej peci na tepelné spracovanie zvyčajne nepresahuje 80 až 100 voltov. Zároveň je potrebné pri návrhu konštrukcie elektrického vykurovacieho článku prijať účinné opatrenia, ako napríklad zabrániť kontaktu hrotov s dielmi a udržať vzdialenosť medzi elektródami príliš malú, aby sa zabránilo vzniku tlejúceho alebo oblúkového výboja.
Temperovanie
Podľa rôznych výkonnostných požiadaviek obrobku a podľa jeho rôznych teplôt popúšťania možno popúšťanie rozdeliť na nasledujúce typy:
(a) nízkoteplotné popúšťanie (150 – 250 stupňov)
Nízkoteplotné popúšťanie výslednej štruktúry popúšťaného martenzitu. Jeho účelom je udržiavať vysokú tvrdosť a vysokú odolnosť kalenej ocele voči opotrebeniu za predpokladu zníženia jej vnútorného napätia a krehkosti pri kalení, aby sa predišlo odštiepeniu alebo predčasnému poškodeniu počas používania. Používa sa hlavne na rôzne rezné nástroje s vysokým obsahom uhlíka, meradlá, zápustky ťahané za studena, valivé ložiská a cementované diely atď. Tvrdosť po popúšťaní je všeobecne HRC58-64.
(ii) popúšťanie pri strednej teplote (250 – 500 stupňov)
Organizácia popúšťania pri strednej teplote pre temperované kremenné teleso. Jeho účelom je dosiahnuť vysokú medzu klzu, medzu pružnosti a vysokú húževnatosť. Preto sa používa hlavne na rôzne pružiny a spracovanie foriem za tepla, tvrdosť popúšťania je všeobecne HRC35-50.
(C) popúšťanie pri vysokých teplotách (500 – 650 stupňov)
Vysokoteplotné popúšťanie je organizácia pre temperovaný Sohnit. Obvyklé kombinované tepelné spracovanie kalením a vysokoteplotným popúšťaním, známe ako popúšťanie, má za cieľ dosiahnuť pevnosť, tvrdosť a plasticitu, húževnatosť a lepšie celkové mechanické vlastnosti. Preto sa široko používa v automobiloch, traktoroch, obrábacích strojoch a iných dôležitých konštrukčných častiach, ako sú ojnice, skrutky, ozubené kolesá a hriadele. Tvrdosť po popúšťaní je všeobecne HB200-330.
Prevencia deformácie
Príčiny deformácie presných zložitých foriem sú často zložité, ale my len zvládneme ich zákon deformácie, analyzujeme ich príčiny a pomocou rôznych metód na prevenciu deformácie formy dokážeme znížiť, ale aj kontrolovať. Vo všeobecnosti možno pri tepelnom spracovaní deformácie presných zložitých foriem použiť nasledujúce metódy prevencie.
(1) Rozumný výber materiálu. Pre presné a komplexné formy by sa mal vybrať materiál z ocele s dobrou mikrodeformáciou (napríklad oceľ kalená na vzduchu). Väčšie formy s dobrou mikrodeformačnou segregáciou by mali byť ošetrené kovaním a popúšťaním, väčšie a nekovateľné formy s oceľou by mali byť ošetrené dvojitým zušľachťovaním v pevnom roztoku.
(2) Návrh konštrukcie formy by mal byť primeraný, hrúbka by nemala byť príliš rozdielna, tvar by mal byť symetrický, aby sa deformácia väčšej formy zvládla na základe deformačného zákona, s rezervovanými toleranciami na spracovanie, pre veľké, presné a zložité formy sa môže použiť v kombinácii konštrukcií.
(3) Presné a zložité formy by mali byť predbežne tepelne spracované, aby sa eliminovalo zvyškové napätie vznikajúce v procese obrábania.
(4) Rozumná voľba teploty ohrevu, regulácia rýchlosti ohrevu, pre presné zložité formy môže byť potrebné pomalé ohrev, predhrev a iné vyvážené metódy ohrevu, aby sa znížila deformácia formy pri tepelnom spracovaní.
(5) Za predpokladu zabezpečenia tvrdosti formy sa snažte použiť predchladenie, postupné chladenie alebo teplotné kalenie.
(6) V prípade presných a zložitých foriem sa, ak to podmienky dovoľujú, skúste po kalení použiť vákuové kalenie a hlboké ochladenie.
(7) Pre niektoré presné a zložité formy sa môže použiť predbežné tepelné spracovanie, tepelné spracovanie starnutím, tepelné spracovanie popúšťaním a nitridáciou na kontrolu presnosti formy.
(8) Pri oprave otvorov vo forme, pórovitosti, opotrebovania a iných chýb sa použitie zváračky za studena a iného tepelného vplyvu opravného zariadenia používa na zabránenie deformácie v procese opravy.
Okrem toho sú účinnými opatreniami na zníženie deformácie presných a zložitých foriem aj správny postup tepelného spracovania (ako napríklad upchávanie otvorov, zalepovanie otvorov, mechanická fixácia, vhodné metódy ohrevu, správny výber smeru chladenia formy a smeru pohybu chladiaceho média atď.) a primerané temperovanie.
Povrchové kalenie a popúšťanie sa zvyčajne vykonáva indukčným ohrevom alebo ohrevom plameňom. Hlavnými technickými parametrami sú povrchová tvrdosť, lokálna tvrdosť a efektívna hĺbka kalené vrstvy. Na skúšku tvrdosti sa môže použiť Vickersov tvrdomer, možno použiť aj Rockwellov alebo povrchový Rockwellov tvrdomer. Voľba skúšobnej sily (stupnice) súvisí s hĺbkou efektívnej kalené vrstvy a povrchovou tvrdosťou obrobku. Používajú sa tri druhy tvrdomerov.
Po prvé, tvrdomer podľa Vickersa je dôležitým prostriedkom na testovanie povrchovej tvrdosti tepelne spracovaných obrobkov. Môže sa zvoliť od 0,5 do 100 kg skúšobnej sily, testovať vrstvu povrchového kalenia s hrúbkou až 0,05 mm a má najvyššiu presnosť, pričom dokáže rozlíšiť malé rozdiely v povrchovej tvrdosti tepelne spracovaných obrobkov. Okrem toho by mal tvrdomer podľa Vickersa detegovať aj hĺbku efektívnej kalené vrstvy, takže pre tepelné spracovanie povrchu alebo pre veľký počet jednotiek s tepelným spracovaním povrchu je potrebné mať tvrdomer podľa Vickersa.
Po druhé, povrchový tvrdomer Rockwell je tiež veľmi vhodný na testovanie tvrdosti povrchovo kaleného obrobku. Povrchový tvrdomer Rockwell má tri stupnice na výber. Dokáže testovať efektívnu hĺbku kalenia rôznych povrchovo kalených obrobkov s viac ako 0,1 mm. Hoci presnosť povrchového tvrdomera Rockwell nie je taká vysoká ako u tvrdomera Vickers, ako kvalifikovaný prostriedok riadenia kvality a kontroly v závodoch na tepelné spracovanie dokázal splniť požiadavky. Okrem toho má jednoduchú obsluhu, jednoduché použitie, nízku cenu, rýchle meranie a umožňuje priamo odčítať hodnotu tvrdosti a ďalšie charakteristiky. Použitie povrchového tvrdomera Rockwell umožňuje rýchle a nedeštruktívne testovanie jednotlivých kusov povrchovo kalených obrobkov. To je dôležité pre závody na spracovanie kovov a výrobu strojov.
Po tretie, ak je povrchová tepelne spracovaná kalená vrstva hrubšia, možno použiť aj Rockwellov tvrdomer. Pri hrúbke tepelne spracovanej kalené vrstvy 0,4 ~ 0,8 mm možno použiť stupnicu HRA a pri hrúbke kalené vrstvy väčšej ako 0,8 mm možno použiť stupnicu HRC.
Tvrdosť podľa Vickersa, Rockwella a tvrdosť podľa Rockwella na povrchu sa dá ľahko previesť na inú tvrdosť, previesť do normy, výkresu alebo podľa potreby používateľa. Zodpovedajúce prevodné tabuľky sú uvedené v medzinárodnej norme ISO, americkej norme ASTM a čínskej norme GB/T.
Lokalizované kalenie
Ak súčiastky majú vyššie lokálne požiadavky na tvrdosť, je k dispozícii indukčný ohrev alebo iné prostriedky lokálneho kalenia a tepelného spracovania. Takéto súčiastky musia byť zvyčajne označené na výkresoch miestom lokálneho kalenia a lokálnou hodnotou tvrdosti. Skúšanie tvrdosti súčiastok by sa malo vykonávať v určenej oblasti. Na meranie tvrdosti HRC je možné použiť Rockwellov tvrdomer, napríklad na povrchovú kalenie tenkej vrstvy, na meranie tvrdosti HRN.
Chemické tepelné spracovanie
Chemické tepelné spracovanie spočíva v infiltrácii jedného alebo viacerých chemických prvkov atómami do povrchu obrobku, čím sa zmení chemické zloženie, organizácia a vlastnosti povrchu obrobku. Po kalení a popúšťaní pri nízkej teplote má povrch obrobku vysokú tvrdosť, odolnosť proti opotrebovaniu a kontaktnú únavovú pevnosť, zatiaľ čo jadro obrobku má vysokú húževnatosť.
Z vyššie uvedeného vyplýva, že detekcia a zaznamenávanie teploty v procese tepelného spracovania je veľmi dôležité a nedostatočná regulácia teploty má veľký vplyv na produkt. Preto je detekcia teploty veľmi dôležitá a trend teploty v celom procese je tiež veľmi dôležitý. V dôsledku toho je potrebné zaznamenávať zmeny teploty v procese tepelného spracovania, čo môže uľahčiť budúcu analýzu údajov a tiež zistiť, kedy teplota nespĺňa požiadavky. To bude hrať veľmi dôležitú úlohu pri zlepšovaní tepelného spracovania v budúcnosti.
Prevádzkové postupy
1. Vyčistite pracovisko, skontrolujte, či je napájanie, meracie prístroje a rôzne spínače v poriadku a či je zdroj vody plynulý.
2. Obsluha by mala nosiť dobré ochranné prostriedky na ochranu práce, inak to bude nebezpečné.
3, otvorte univerzálny prepínač ovládania výkonu podľa technických požiadaviek zariadenia s odstupňovanými úsekmi nárastu a poklesu teploty, aby sa predĺžila životnosť zariadenia a zariadenia neporušené.
4, venovať pozornosť teplote pece na tepelné spracovanie a regulácii rýchlosti sieťového pásu, zvládnuť teplotné normy požadované pre rôzne materiály, zabezpečiť tvrdosť obrobku a rovnosť povrchu a oxidačnú vrstvu a vážne vykonávať dobrú prácu v oblasti bezpečnosti.
5. Pri sledovaní teploty temperovacej pece a rýchlosti sieťového pásu otvorte odvod vzduchu, aby obrobok po temperovaní spĺňal požiadavky na kvalitu.
6, v práci by sa malo držať príspevku.
7, nakonfigurovať potrebné protipožiarne zariadenie a oboznámiť sa s metódami používania a údržby.
8. Pri zastavovaní stroja by sme mali skontrolovať, či sú všetky ovládacie spínače vypnuté, a potom zatvoriť univerzálny prepínač.
Prehriatie
Na drsnom ústí valčekového príslušenstva je možné pozorovať prehriatie mikroštruktúry častí ložiska po kalení. Na určenie presného stupňa prehriatia je však potrebné pozorovať mikroštruktúru. Ak sa v kalení ocele GCr15 objaví hrubý ihličkový martenzit, ide o prehriatie kalením. Dôvodom vzniku kalenia môže byť príliš vysoká teplota alebo príliš dlhý čas ohrevu a zotrvania v dôsledku prehriatia v plnom rozsahu; môže to byť tiež spôsobené pôvodnou organizáciou pásma karbidu, ktorá v oblasti s nízkym obsahom uhlíka medzi dvoma pásmi vytvára lokalizovaný ihličkový martenzit, čo vedie k lokálnemu prehriatiu. Zvyškový austenit v prehriatom kalení sa zvyšuje a rozmerová stabilita sa znižuje. V dôsledku prehriatia kalenia sa kryštalická štruktúra ocele zhrubne, čo vedie k zníženiu húževnatosti častí, zníženiu odolnosti voči nárazu a zníženiu životnosti ložiska. Silné prehriatie môže dokonca spôsobiť praskliny spôsobené kalením.
Nedostatočné prehrievanie
Nízka teplota kalenia alebo nedostatočné chladenie spôsobí v mikroštruktúre viac ako štandardnej organizácie Torrhenitu, známej ako organizácia nedohrievania, čo spôsobí pokles tvrdosti a prudké zníženie odolnosti proti opotrebovaniu, čo ovplyvní životnosť valivých častí ložiska.
Kalenie trhlín
V procese kalenia a chladenia vznikajú trhliny nazývané kaliace trhliny v dôsledku kalenia, napríklad v dôsledku príliš vysokej teploty ohrevu alebo príliš rýchleho chladenia; tepelné napätie a zmena objemu kovovej hmoty v organizácii napätia sú väčšie ako medza pevnosti ocele v lome; tvorba koncentrácie napätia na pracovnom povrchu (ako sú povrchové trhliny alebo škrabance) alebo vnútorné chyby v oceli (ako je troska, vážne nekovové inklúzie, biele škvrny, zvyšky zmršťovania atď.) počas kalenia; silné oduhličenie povrchu a segregácia karbidov; nedostatočné alebo predčasné kalenie dielov po popúšťaní; príliš veľké napätie za studena spôsobené predchádzajúcim procesom, prehýbanie pri kovaní, hlboké sústruženie, ostré hrany olejových drážok atď. Stručne povedané, príčinou kalenia môže byť jeden alebo viacero z vyššie uvedených faktorov, pričom hlavnou príčinou vzniku kalených trhlín je prítomnosť vnútorného napätia. Kalené trhliny sú hlboké a úzke, s rovným lomom a bez oxidovaného sfarbenia na zlomenom povrchu. Často ide o pozdĺžnu plochú trhlinu alebo trhlinu v tvare prstenca na ložiskovom goliere; tvar oceľovej guľôčky ložiska je v tvare S, T alebo prstenca. Organizačnou charakteristikou kalenia je absencia javu oduhličenia na oboch stranách trhliny, čo je jasne odlíšiteľné od trhlín pri kovaní a trhlín v materiáli.
Deformácia tepelným spracovaním
Pri tepelnom spracovaní ložiskových dielov NACHI existuje tepelné a organizačné namáhanie. Toto vnútorné namáhanie sa môže navzájom prekrývať alebo čiastočne kompenzovať. Je to zložité a premenlivé napätie, ktoré sa môže meniť v závislosti od teploty ohrevu, rýchlosti ohrevu, režimu chladenia, rýchlosti chladenia, tvaru a veľkosti dielov, takže deformácia pri tepelnom spracovaní je nevyhnutná. Rozpoznanie a osvojenie si tohto pravidla môže umiestniť deformáciu ložiskových dielov (ako je ovál krku, zväčšenie veľkosti atď.) do kontrolovateľného rozsahu, čo prispieva k výrobe. Samozrejme, počas procesu tepelného spracovania dôjde aj k mechanickému nárazu, ktorý spôsobí deformáciu dielov, ale túto deformáciu možno použiť na zlepšenie prevádzky, aby sa znížila alebo sa zabránilo jej vzniku.
Povrchové oduhličenie
Ak sa časti ložísk valčekového príslušenstva počas procesu tepelného spracovania zahrievajú v oxidačnom médiu, povrch sa oxiduje, čím sa znižuje hmotnostný podiel uhlíka na povrchu súčiastky, čo vedie k oduhličeniu povrchu. Hĺbka povrchovej oduhličenej vrstvy je väčšia ako konečné množstvo zadržaného uhlíka počas spracovania, čo spôsobí, že súčiastka bude zošrotovaná. Hĺbka povrchovej oduhličenej vrstvy sa určuje metalografickou analýzou dostupnými metalografickými metódami a metódami mikrotvrdosti. Krivka rozloženia mikrotvrdosti povrchovej vrstvy je založená na metóde merania a môže sa použiť ako arbitrážne kritérium.
Slabé miesto
V dôsledku nedostatočného ohrevu, zlého chladenia a nesprávnej tvrdosti povrchu valivých ložísk sa kalenie javí ako mäkké miesto. Podobne ako oduhličenie povrchu môže spôsobiť vážne zníženie odolnosti povrchu proti opotrebovaniu a únavovej pevnosti.
Čas uverejnenia: 5. decembra 2023