Toplinska obrada odnosi se na toplinski proces u kojem se materijal zagrijava, održava i hladi zagrijavanjem u krutom stanju kako bi se postigla željena organizacija i svojstva.
I. Toplinska obrada
1, Normalizacija: čelik ili čelični komadi zagrijani do kritične točke AC3 ili ACM iznad odgovarajuće temperature održavaju se određeni vremenski period nakon hlađenja na zraku, kako bi se dobio perlitni tip organizacije procesa toplinske obrade.
2, Žarenje: eutektički čelični obratak zagrijan na AC3 iznad 20-40 stupnjeva, nakon držanja određeno vrijeme, s peći koja se polako hladi (ili zakopava u pijesak ili vapno za hlađenje) na 500 stupnjeva ispod hlađenja u procesu toplinske obrade na zraku.
3, Toplinska obrada krute otopine: legura se zagrijava na visokotemperaturno područje jednofazne konstantne temperature kako bi se održala, tako da se višak faze potpuno otopi u krutu otopinu, a zatim se brzo ohladi kako bi se dobio proces toplinske obrade prezasićene krute otopine.
4, Starenje: Nakon toplinske obrade u čvrstoj otopini ili hladne plastične deformacije legure, kada se legura stavi na sobnu temperaturu ili drži na nešto višoj temperaturi od sobne temperature, fenomen njezinih svojstava se mijenja s vremenom.
5, Obrada krutom otopinom: tako da se legura u različitim fazama potpuno otopi, ojača krutu otopinu i poboljša žilavost i otpornost na koroziju, ukloni naprezanje i omekšavanje, kako bi se nastavila obrada oblikovanja.
6, Obrada starenjem: zagrijavanje i držanje na temperaturi taloženja ojačavajuće faze, tako da se taloženje ojačavajuće faze istaloži, otvrdne i poboljša čvrstoća.
7, Kaljenje: austenitizacija čelika nakon hlađenja odgovarajućom brzinom hlađenja, tako da obradak u presjeku ima sve ili određeni raspon nestabilne organizacijske strukture, kao što je martenzitna transformacija tijekom procesa toplinske obrade.
8, Popuštanje: kaljeni obratak će se zagrijavati do kritične točke AC1 ispod odgovarajuće temperature tijekom određenog vremenskog razdoblja, a zatim hladiti u skladu sa zahtjevima metode, kako bi se postigla željena organizacija i svojstva procesa toplinske obrade.
9, Karbonitriranje čelika: Karbonitriranje je postupak koji istovremeno infiltrira ugljik i dušik u površinski sloj čelika. Uobičajeno karbonitriranje poznato je i kao cijanid, srednjetemperaturno plinsko karbonitriranje i niskotemperaturno plinsko karbonitriranje (tj. plinsko nitrokarburiziranje) se šire koristi. Glavna svrha srednjetemperaturnog plinskog karbonitriranja je poboljšanje tvrdoće, otpornosti na habanje i zamorne čvrstoće čelika. Niskotemperaturno plinsko karbonitriranje temelji se na nitriranju, a njegova glavna svrha je poboljšanje otpornosti čelika na habanje i otpornosti na ugriz.
10, Kaljenje i otpuštanje: opći običaj je kaljenje i otpuštanje na visokim temperaturama u kombinaciji s toplinskom obradom poznatom kao tretman otpuštanja. Obrada otpuštanja široko se koristi u raznim važnim konstrukcijskim dijelovima, posebno onima koji rade pod naizmjeničnim opterećenjima klipnjača, vijaka, zupčanika i osovina. Otpuštanje nakon tretmana otpuštanja daje popuštenu sohnitnu organizaciju, čija su mehanička svojstva bolja od iste tvrdoće normalizirane sohnitne organizacije. Njegova tvrdoća ovisi o temperaturi otpuštanja na visokim temperaturama, stabilnosti čelika pri otpuštanju i veličini presjeka obratka, obično između HB200-350.
11, Lemljenje: s lemljenjem će se dvije vrste obradaka zagrijavati taljenjem spojenim procesom toplinske obrade.
II.Tkarakteristike procesa
Toplinska obrada metala jedan je od važnih procesa u strojarskoj proizvodnji. U usporedbi s drugim procesima obrade, toplinska obrada općenito ne mijenja oblik obratka i ukupni kemijski sastav, već mijenja unutarnju mikrostrukturu obratka ili kemijski sastav površine obratka kako bi se postigla ili poboljšala uporabna svojstva obratka. Karakterizira je poboljšanje intrinzične kvalitete obratka, što općenito nije vidljivo golim okom. Kako bi se metalni obratak izrađivao s potrebnim mehaničkim, fizikalnim i kemijskim svojstvima, uz razuman izbor materijala i razne postupke oblikovanja, često je neophodan i proces toplinske obrade. Čelik je najčešće korišteni materijal u strojarskoj industriji. Mikrostruktura čelika je složena i može se kontrolirati toplinskom obradom, pa je toplinska obrada čelika glavni sadržaj toplinske obrade metala. Osim toga, aluminij, bakar, magnezij, titan i druge legure također se mogu toplinski obraditi kako bi se promijenila njihova mehanička, fizikalna i kemijska svojstva, kako bi se postigle različite performanse.
III..Ton proces
Proces toplinske obrade općenito uključuje tri procesa zagrijavanja, zadržavanja i hlađenja, a ponekad samo dva procesa zagrijavanja i hlađenja. Ovi procesi su međusobno povezani i ne mogu se prekidati.
Zagrijavanje je jedan od važnih procesa toplinske obrade. Toplinska obrada metala ima mnogo metoda zagrijavanja, od kojih je najranija upotreba drvenog ugljena i ugljena kao izvora topline, a nedavno se primjenjuju tekuća i plinovita goriva. Primjena električne energije olakšava upravljanje grijanjem i ne onečišćuje okoliš. Korištenje ovih izvora topline može se primijeniti izravno, ali i putem rastaljene soli ili metala, do plutajućih čestica za neizravno zagrijavanje.
Zagrijavanjem metala, obradak je izložen zraku, oksidacija, često dolazi do dekarburizacije (tj. smanjenje sadržaja ugljika na površini čeličnih dijelova), što ima vrlo negativan utjecaj na površinska svojstva toplinski obrađenih dijelova. Stoga, metal obično treba biti u kontroliranoj atmosferi ili zaštitnoj atmosferi, rastaljenoj soli i zagrijavanju u vakuumu, ali i dostupnim premazima ili metodama pakiranja za zaštitno zagrijavanje.
Temperatura zagrijavanja jedan je od važnih procesnih parametara toplinske obrade, a odabir i kontrola temperature zagrijavanja glavni su faktori osiguranja kvalitete toplinske obrade. Temperatura zagrijavanja varira ovisno o obrađenom metalnom materijalu i namjeni toplinske obrade, ali općenito se zagrijava iznad temperature faznog prijelaza kako bi se postigla visoka temperatura. Osim toga, transformacija zahtijeva određeno vrijeme, pa kada površina metalnog obratka postigne potrebnu temperaturu zagrijavanja, također se mora održavati na toj temperaturi određeno vrijeme kako bi unutarnja i vanjska temperatura bile ujednačene i kako bi transformacija mikrostrukture bila potpuna, što se naziva vrijeme zadržavanja. Korištenjem zagrijavanja visoke gustoće energije i površinske toplinske obrade, brzina zagrijavanja je izuzetno brza i općenito nema vremena zadržavanja, dok je kod kemijske toplinske obrade vrijeme zadržavanja često dulje.
Hlađenje je također neizostavan korak u procesu toplinske obrade, a metode hlađenja zbog različitih procesa uglavnom kontroliraju brzinu hlađenja. Općenito, žarenje je najsporije, normalizacija je brža, a kaljenje je još brže. Ali i zbog različitih vrsta čelika i njihovih različitih zahtjeva, na primjer, čelik kaljen na zraku može se kaliti istom brzinom hlađenja kao i normalizacija.
IV.Pklasifikacija procesa
Proces toplinske obrade metala može se grubo podijeliti na cjelokupnu toplinsku obradu, površinsku toplinsku obradu i kemijsku toplinsku obradu u tri kategorije. Ovisno o mediju za zagrijavanje, temperaturi zagrijavanja i metodi hlađenja, svaka kategorija može se podijeliti u nekoliko različitih procesa toplinske obrade. Isti metal korištenjem različitih procesa toplinske obrade može dobiti različite strukture, a time i različita svojstva. Željezo i čelik su najčešće korišteni metali u industriji, a mikrostruktura čelika je ujedno i najsloženija, pa postoji niz procesa toplinske obrade čelika.
Ukupna toplinska obrada je ukupno zagrijavanje obratka, a zatim hlađenje odgovarajućom brzinom, kako bi se postigla potrebna metalurška organizacija, s ciljem promjene njegovih ukupnih mehaničkih svojstava metala procesom toplinske obrade. Ukupna toplinska obrada čelika uključuje grubo žarenje, normalizaciju, kaljenje i otpuštanje četiri osnovna procesa.
Proces znači:
Žarenje je zagrijavanje obratka na odgovarajuću temperaturu, ovisno o materijalu i veličini obratka, korištenjem različitih vremena zadržavanja, a zatim polagano hlađenje. Svrha je postići unutarnju organizaciju metala kako bi se postiglo ili približilo ravnotežno stanje, postigle dobre performanse i performanse procesa ili se dodatno kaljenje koristi za organizaciju pripreme.
Normalizacija je zagrijavanje obratka na odgovarajuću temperaturu nakon hlađenja na zraku. Učinak normalizacije sličan je žarenju, samo što se postiže finija organizacija. Često se koristi za poboljšanje performansi rezanja materijala, ali se ponekad koristi i za neke manje zahtjevne dijelove kao završna toplinska obrada.
Kaljenje je zagrijavanje i izolacija obratka u vodi, ulju ili drugim anorganskim solima, organskim vodenim otopinama i drugim medijima za kaljenje radi brzog hlađenja. Nakon kaljenja, čelični dijelovi postaju tvrdi, ali istovremeno i krhki. Kako bi se krhkost pravovremeno uklonila, općenito je potrebno pravovremeno popuštanje.
Kako bi se smanjila krhkost čeličnih dijelova, oni se kale na odgovarajućoj temperaturi višoj od sobne temperature i nižoj od 650 ℃ tijekom duljeg razdoblja izolacije, a zatim hlade. Taj se postupak naziva popuštanje. Žarenje, normalizacija, kaljenje i popuštanje su sveukupni procesi toplinske obrade u "četiri vatre", gdje su kaljenje i popuštanje usko povezani i često se koriste zajedno, što je neophodno. "Četiri vatre" imaju različite temperature grijanja i načine hlađenja te su razvijeni različiti procesi toplinske obrade. Kako bi se postigao određeni stupanj čvrstoće i žilavosti, kaljenje i popuštanje na visokim temperaturama kombiniraju se s procesom poznatim kao popuštanje. Nakon što se određene legure kale u prezasićenu čvrstu otopinu, drže se na sobnoj temperaturi ili na nešto višoj odgovarajućoj temperaturi dulje vrijeme kako bi se poboljšala tvrdoća, čvrstoća ili električni magnetizam legure. Takav proces toplinske obrade naziva se starenje.
Obrada tlakom, deformacija i toplinska obrada učinkovito i blisko kombiniraju metode poznate kao deformacijska toplinska obrada, tako da obradak postiže vrlo dobru čvrstoću i žilavost; u atmosferi negativnog tlaka ili vakuumu u toplinskoj obradi poznatoj kao vakuumska toplinska obrada, ne samo da sprječava oksidaciju obradka, ne dekarburizira, održava površinu obradka nakon obrade i poboljšava performanse obradka, već i omogućuje kemijsku toplinsku obradu osmotskim sredstvom.
Površinska toplinska obrada je zagrijavanje samo površinskog sloja obratka kako bi se promijenila mehanička svojstva površinskog sloja metala procesom toplinske obrade. Kako bi se zagrijao samo površinski sloj obratka bez prekomjernog prijenosa topline u obratak, izvor topline mora imati visoku gustoću energije, odnosno u jedinici površine obratka mora se dobiti veća toplinska energija, tako da površinski sloj obratka može biti lokaliziran ili u kratkom vremenskom razdoblju ili trenutno dosegnuti visoke temperature. Glavne metode površinske toplinske obrade su gašenje plamenom i indukcijsko zagrijavanje, a najčešće se koriste izvori topline poput oksiacetilenskog ili oksipropanskog plamena, indukcijske struje, lasera i elektronskog snopa.
Kemijska toplinska obrada je proces toplinske obrade metala promjenom kemijskog sastava, organizacije i svojstava površinskog sloja obratka. Kemijska toplinska obrada razlikuje se od površinske toplinske obrade po tome što prva mijenja kemijski sastav površinskog sloja obratka. Kemijska toplinska obrada se primjenjuje na obratak koji sadrži ugljik, sol ili druge legirajuće elemente medija (plin, tekućina, krutina) tijekom zagrijavanja i izolacije tijekom duljeg vremenskog razdoblja, tako da se površinski sloj obratka infiltrira ugljikom, dušikom, borom, kromom i drugim elementima. Nakon infiltracije elemenata, ponekad se koriste i drugi procesi toplinske obrade poput kaljenja i otpuštanja. Glavne metode kemijske toplinske obrade su cementiranje, nitriranje i penetracija metala.
Toplinska obrada jedan je od važnih procesa u proizvodnom procesu mehaničkih dijelova i kalupa. Općenito govoreći, može osigurati i poboljšati različita svojstva obratka, kao što su otpornost na habanje i otpornost na koroziju. Također može poboljšati organizaciju izratka i stanje naprezanja, kako bi se olakšala različita hladna i topla obrada.
Na primjer: bijelo lijevano željezo nakon dugotrajnog žarenja može se dobiti kovano lijevano željezo, što poboljšava plastičnost; zupčanici s ispravnim postupkom toplinske obrade mogu imati vijek trajanja više od desetaka puta toplinski neobrađenih zupčanika; osim toga, jeftini ugljični čelik zbog infiltracije određenih legirajućih elemenata ima neke skupe legirane čelike i može zamijeniti neke toplinski otporne čelike i nehrđajući čelik; kalupi i matrice gotovo svi moraju proći toplinsku obradu i mogu se koristiti tek nakon toplinske obrade.
Dodatna sredstva
I. Vrste žarenja
Žarenje je postupak toplinske obrade u kojem se komad zagrijava na odgovarajuću temperaturu, drži određeno vrijeme, a zatim polako hladi.
Postoji mnogo vrsta procesa žarenja čelika, a prema temperaturi zagrijavanja mogu se podijeliti u dvije kategorije: jedna je na kritičnoj temperaturi (Ac1 ili Ac3) iznad žarenja, također poznata kao žarenje rekristalizacijom fazne promjene, uključujući potpuno žarenje, nepotpuno žarenje, sferoidno žarenje i difuzijsko žarenje (homogenizacijsko žarenje) itd.; druga je ispod kritične temperature žarenja, uključujući žarenje rekristalizacijom i žarenje s uklanjanjem naprezanja itd. Prema metodi hlađenja, žarenje se može podijeliti na izotermno žarenje i žarenje kontinuiranim hlađenjem.
1, potpuno žarenje i izotermno žarenje
Potpuno žarenje, poznato i kao rekristalizacijsko žarenje, općenito se naziva žarenje, je zagrijavanje čelika ili čelika na Ac3 iznad 20 ~ 30 ℃, dovoljno dugo da se nakon sporog hlađenja potpuno austenitizira, kako bi se postigla gotovo ravnotežna struktura procesa toplinske obrade. Ovo žarenje se uglavnom koristi za sub-eutektičke sastave različitih odljevaka, otkovaka i toplo valjanih profila od ugljičnog i legiranog čelika, a ponekad se koristi i za zavarene konstrukcije. Općenito se često koristi kao završna toplinska obrada niza lakih obratka ili kao predtoplinska obrada nekih obratka.
2, žarenje kuglica
Sferoidno žarenje se uglavnom koristi za nadeutektički ugljični čelik i legirani alatni čelik (kao što je proizvodnja alata s oštricama, mjerača, kalupa i matrica koje se koriste u čeliku). Njegova glavna svrha je smanjenje tvrdoće, poboljšanje obradivosti i priprema za buduće kaljenje.
3, žarenje za ublažavanje naprezanja
Žarenje za ublažavanje naprezanja, poznato i kao žarenje na niskim temperaturama (ili popuštanje na visokim temperaturama), uglavnom se koristi za uklanjanje zaostalih naprezanja u odljevcima, otkovcima, zavarenim dijelovima, toplo valjanim dijelovima, hladno vučenim dijelovima i drugim dijelovima. Ako se ta naprezanja ne uklone, to će uzrokovati deformacije ili pukotine u čeliku nakon određenog vremena ili u naknadnom procesu rezanja.
4. Nepotpuno žarenje je zagrijavanje čelika na Ac1 ~ Ac3 (subeutektički čelik) ili Ac1 ~ ACcm (preeutektički čelik) između očuvanja topline i sporog hlađenja kako bi se postigla gotovo uravnotežena organizacija procesa toplinske obrade.
II.kaljenje, najčešće korišteni rashladni medij je slana voda, voda i ulje.
Kaljenje obratka u slanoj vodi lako postiže visoku tvrdoću i glatku površinu. Nije lako proizvesti kaljenje, ne stvara tvrda meka mjesta, ali lako može uzrokovati ozbiljne deformacije obratka, pa čak i pucanje. Korištenje ulja kao medija za kaljenje prikladno je samo za stabilnost pothlađenog austenita koji je relativno velik kod nekih legiranih čelika ili malih obratka od ugljičnog čelika.
III..svrha kaljenja čelika
1, smanjenje krhkosti, uklanjanje ili smanjenje unutarnjeg naprezanja, kaljenje čelika stvara velika unutarnja naprezanja i krhkost, poput nepravovremenog popuštanja, što često dovodi do deformacije ili čak pucanja čelika.
2, kako bi se postigla potrebna mehanička svojstva obratka, obratak nakon kaljenja ima visoku tvrdoću i krhkost, kako bi se zadovoljili zahtjevi različitih svojstava raznih obratka, tvrdoća se može podesiti odgovarajućim popuštanjem kako bi se smanjila krhkost potrebne žilavosti i plastičnosti.
3. Stabilizirajte veličinu obratka
4, za žarenje je teško omekšati određene legirane čelike, često se koristi kaljenje (ili normalizacija) nakon popuštanja na visokim temperaturama, tako da se karbidi čelika odgovarajuće agregiraju, tvrdoća će se smanjiti, kako bi se olakšalo rezanje i obrada.
Dodatni koncepti
1, žarenje: odnosi se na metalne materijale zagrijane na odgovarajuću temperaturu, održavane određeno vrijeme, a zatim polagano hlađene procesom toplinske obrade. Uobičajeni procesi žarenja su: rekristalizacijsko žarenje, žarenje za ublažavanje naprezanja, sferoidno žarenje, potpuno žarenje itd. Svrha žarenja: uglavnom smanjenje tvrdoće metalnih materijala, poboljšanje plastičnosti, olakšavanje rezanja ili obrade pod tlakom, smanjenje zaostalih naprezanja, poboljšanje organizacije i sastava homogeniziranog materijala ili priprema za toplinsku obradu.
2, normalizacija: odnosi se na zagrijavanje čelika na temperaturu iznad 30 ~ 50 ℃ (ili više) ili (čelik na kritičnoj temperaturi) iznad te održavanje odgovarajućeg vremena, hlađenje na mirnom zraku tijekom procesa toplinske obrade. Svrha normalizacije: prvenstveno poboljšanje mehaničkih svojstava niskougljičnog čelika, poboljšanje rezanja i obradivosti, pročišćavanje zrna, uklanjanje organizacijskih nedostataka, a potonja toplinska obrada priprema organizaciju.
3, kaljenje: odnosi se na zagrijavanje čelika na Ac3 ili Ac1 (čelik ispod kritične temperature) iznad određene temperature, održavanje određenog vremena, a zatim odgovarajuću brzinu hlađenja, kako bi se postigla martenzitna (ili bainitna) organizacija procesom toplinske obrade. Uobičajeni procesi kaljenja su kaljenje u jednom mediju, kaljenje u dva medija, martenzitno kaljenje, izotermno kaljenje bainitom, površinsko kaljenje i lokalno kaljenje. Svrha kaljenja: postići potrebnu martenzitnu organizaciju čeličnih dijelova, poboljšati tvrdoću obratka, čvrstoću i otpornost na habanje, te potonja toplinska obrada dobro pripremiti za organizaciju.
4, popuštanje: odnosi se na kaljenje čelika, zatim zagrijavanje na temperaturu ispod Ac1, vrijeme zadržavanja, a zatim hlađenje na sobnu temperaturu tijekom toplinske obrade. Uobičajeni postupci popuštanja su: popuštanje na niskim temperaturama, popuštanje na srednjim temperaturama, popuštanje na visokim temperaturama i višestruko popuštanje.
Svrha kaljenja: uglavnom za uklanjanje naprezanja koje čelik proizvodi tijekom kaljenja, tako da čelik ima visoku tvrdoću i otpornost na habanje, te potrebnu plastičnost i žilavost.
5, popuštanje: odnosi se na čelik ili čelik za kaljenje i popuštanje na visokim temperaturama u procesu toplinske obrade kompozita. Koristi se u tretmanu popuštanja čelika koji se naziva popušteni čelik. Općenito se odnosi na srednje ugljični konstrukcijski čelik i srednje ugljične legirane konstrukcijske čelike.
6, cementiranje: cementiranje je proces u kojem se atomi ugljika prodiru u površinski sloj čelika. Također se radi o tome da se obradak od niskougljičnog čelika pretvori u površinski sloj visokougljičnog čelika, a zatim nakon kaljenja i otpuštanja na niskim temperaturama, površinski sloj obradka ima visoku tvrdoću i otpornost na habanje, dok središnji dio obradka i dalje zadržava žilavost i plastičnost niskougljičnog čelika.
Vakuumska metoda
Budući da operacije zagrijavanja i hlađenja metalnih obratka zahtijevaju desetak ili čak desetke radnji za dovršetak. Ove se radnje izvode unutar vakuumske peći za toplinsku obradu kojoj operater ne može pristupiti, stupanj automatizacije vakuumske peći za toplinsku obradu mora biti veći. Istovremeno, neke radnje, poput zagrijavanja i kaljenja metalnog obratka na kraju procesa, moraju se izvoditi u šest, sedam radnji i moraju se dovršiti unutar 15 sekundi. Takvi agilni uvjeti za dovršetak mnogih radnji lako mogu uzrokovati nervozu operatera i dovesti do pogrešaka u radu. Stoga, samo visok stupanj automatizacije može osigurati točnu i pravovremenu koordinaciju u skladu s programom.
Vakuumska toplinska obrada metalnih dijelova provodi se u zatvorenoj vakuumskoj peći, a dobro je poznato da je strogo vakuumsko brtvljenje dobro poznato. Stoga, kako bi se postigla i pridržavala izvorne stope propuštanja zraka peći, osigurao radni vakuum vakuumske peći i osigurala kvaliteta dijelova, vakuumska toplinska obrada ima vrlo veliku važnost. Dakle, ključno pitanje vakuumske toplinske obrade je imati pouzdanu strukturu vakuumskog brtvljenja. Kako bi se osigurale vakuumske performanse vakuumske peći, dizajn strukture vakuumske toplinske obrade mora slijediti osnovni princip, a to jest, tijelo peći mora koristiti plinonepropusno zavarivanje, pri čemu tijelo peći mora što manje otvarati ili ne otvarati rupe, koristiti manje ili izbjegavati dinamičku strukturu brtvljenja kako bi se smanjila mogućnost propuštanja vakuuma. Komponente i pribor ugrađeni u tijelo vakuumske peći, poput vodom hlađenih elektroda i uređaja za izvoz termoelemenata, također moraju biti dizajnirani za brtvljenje strukture.
Većina materijala za grijanje i izolaciju može se koristiti samo u vakuumu. Obloga vakuumske toplinske obrade peći za grijanje i toplinsku izolaciju radi u vakuumu i na visokim temperaturama, pa ovi materijali imaju visoku temperaturnu otpornost, otpornost na zračenje, toplinsku vodljivost i druge zahtjeve. Zahtjevi za otpornost na oksidaciju nisu visoki. Stoga se tantal, volfram, molibden i grafit široko koriste u vakuumskim pećima za toplinsku obradu kao materijali za grijanje i toplinsku izolaciju. Ovi materijali vrlo lako oksidiraju u atmosferskom stanju, stoga se obične peći za toplinsku obradu ne mogu koristiti u uobičajenim pećima za toplinsku obradu.
Uređaj s vodenim hlađenjem: plašt vakuumske peći za toplinsku obradu, poklopac peći, električni grijaći elementi, vodom hlađene elektrode, međuvrata vakuumske toplinske izolacije i ostale komponente nalaze se u vakuumu, pod toplinskim radom. Prilikom rada u takvim izuzetno nepovoljnim uvjetima, mora se osigurati da se struktura svake komponente ne deformira ili ošteti, a vakuumsko brtvljenje ne pregrije ili ne izgori. Stoga svaku komponentu treba prilagoditi različitim okolnostima uređaja za vodeno hlađenje kako bi se osiguralo da vakuumska peć za toplinsku obradu može normalno raditi i imati dovoljan vijek trajanja.
Korištenje niskog napona i visoke struje: vakuumski spremnik, kada stupanj vakuuma iznosi nekoliko lxlo-1 torr, vakuumski spremnik sadrži vodič pod naponom na višem naponu, što će uzrokovati pojavu tinjajućeg pražnjenja. U peći za vakuumsku toplinsku obradu, ozbiljno lučno pražnjenje će propaliti električni grijaći element i izolacijski sloj, uzrokujući velike nesreće i gubitke. Stoga radni napon električnog grijaćeg elementa peći za vakuumsku toplinsku obradu općenito nije veći od 80 do 100 volti. Istovremeno, prilikom projektiranja strukture električnog grijaćeg elementa potrebno je poduzeti učinkovite mjere, poput izbjegavanja dodirivanja vrhova dijelova, te ne premalog razmaka između elektroda kako bi se spriječilo stvaranje tinjajućeg ili električnog luka.
Kaljenje
Prema različitim zahtjevima performansi obratka, prema njegovim različitim temperaturama popuštanja, može se podijeliti na sljedeće vrste popuštanja:
(a) popuštanje na niskim temperaturama (150-250 stupnjeva)
Otpuštanje na niskim temperaturama rezultira organizacijom za otpušteni martenzit. Njegova je svrha održavanje visoke tvrdoće i visoke otpornosti na habanje kaljenog čelika pod pretpostavkom smanjenja unutarnjeg naprezanja i krhkosti pri kaljenju, kako bi se izbjeglo ljuštenje ili prerano oštećenje tijekom upotrebe. Uglavnom se koristi za razne alate za rezanje s visokim udjelom ugljika, mjerače, hladno vučene matrice, kotrljajuće ležajeve i cementirane dijelove itd., tvrdoća nakon otpuštanja općenito je HRC58-64.
(ii) popuštanje na srednjoj temperaturi (250-500 stupnjeva)
Organizacija popuštanja na srednjim temperaturama za kaljeno kvarcno tijelo. Njegova je svrha postizanje visoke granice razvlačenja, granice elastičnosti i visoke žilavosti. Stoga se uglavnom koristi za razne opruge i obradu kalupa za vruću obradu, tvrdoća popuštanja općenito je HRC35-50.
(C) popuštanje na visokim temperaturama (500-650 stupnjeva)
Visokotemperaturno popuštanje organizacije za kaljeni sohnit. Uobičajena kombinirana toplinska obrada kaljenjem i visokotemperaturnim popuštanjem poznata je kao tretman popuštanja, a svrha joj je postizanje čvrstoće, tvrdoće i plastičnosti, žilavosti i boljih ukupnih mehaničkih svojstava. Stoga se široko koristi u automobilima, traktorima, alatnim strojevima i drugim važnim konstrukcijskim dijelovima, kao što su klipnjače, vijci, zupčanici i osovine. Tvrdoća nakon popuštanja općenito je HB200-330.
Sprječavanje deformacije
Uzroci deformacije preciznih složenih kalupa često su složeni, ali mi samo savladavamo njihov zakon deformacije, analiziramo uzroke i koristimo različite metode za sprječavanje deformacije kalupa, što ih može smanjiti, ali i kontrolirati. Općenito govoreći, toplinska obrada deformacije preciznih složenih kalupa može se spriječiti na sljedeće načine.
(1) Razuman odabir materijala. Za precizne složene kalupe treba odabrati čelik za kalupe s dobrom mikrodeformacijom (npr. čelik za kaljenje na zraku). Kod ozbiljnih kalupa, segregacija karbida u čeliku za kalupe treba biti razumno toplinski obrađena kovanjem i popuštanjem. Veći čelik za kalupe koji se ne može kovati može se toplinski obraditi dvostrukim rafiniranjem u čvrstoj otopini.
(2) Dizajn strukture kalupa treba biti razuman, debljina ne smije biti previše različita, oblik treba biti simetričan, kako bi se deformacija većeg kalupa ovladala zakonom deformacije, rezerviran je dodatak za obradu, za velike, precizne i složene kalupe može se koristiti u kombinaciji struktura.
(3) Precizne i složene kalupe treba prethodno toplinski obraditi kako bi se uklonila zaostala naprezanja nastala u procesu obrade.
(4) Razuman izbor temperature zagrijavanja, kontrola brzine zagrijavanja, za precizne složene kalupe moguće je sporo zagrijavanje, predgrijavanje i druge uravnotežene metode zagrijavanja kako bi se smanjila deformacija kalupa tijekom toplinske obrade.
(5) Pod pretpostavkom osiguranja tvrdoće kalupa, pokušajte koristiti prethodno hlađenje, postupno hlađenje ili temperaturno kaljenje.
(6) Za precizne i složene kalupe, ako uvjeti dopuštaju, pokušajte koristiti kaljenje vakuumskim zagrijavanjem i duboko hlađenje nakon kaljenja.
(7) Za neke precizne i složene kalupe može se koristiti predtoplinska obrada, toplinska obrada starenjem, toplinska obrada popuštanjem i nitriranjem za kontrolu točnosti kalupa.
(8) Prilikom popravka rupa u kalupu, poroznosti, habanja i drugih nedostataka, korištenje stroja za hladno zavarivanje i drugih toplinskih utjecaja opreme za popravak sprječava deformaciju u procesu popravka.
Osim toga, ispravan postupak toplinske obrade (kao što su zatvaranje rupa, vezanje rupa, mehaničko pričvršćivanje, prikladne metode zagrijavanja, ispravan odabir smjera hlađenja kalupa i smjera kretanja rashladnog medija itd.) i razuman postupak toplinske obrade popuštanjem također su učinkovite mjere za smanjenje deformacije preciznih i složenih kalupa.
Površinsko kaljenje i popuštanje toplinska obrada obično se provodi indukcijskim zagrijavanjem ili zagrijavanjem plamenom. Glavni tehnički parametri su površinska tvrdoća, lokalna tvrdoća i efektivna dubina sloja otvrdnjavanja. Ispitivanje tvrdoće može se koristiti Vickersovim tvrdomjerom, a može se koristiti i Rockwellov ili površinski Rockwellov tvrdomjer. Izbor ispitne sile (skale) povezan je s dubinom efektivnog sloja otvrdnjavanja i površinskom tvrdoćom obratka. Ovdje se koriste tri vrste tvrdomjera.
Prvo, Vickersov tester tvrdoće važno je sredstvo za ispitivanje površinske tvrdoće toplinski obrađenih obratka. Može se odabrati ispitna sila od 0,5 do 100 kg, ispitati sloj površinskog kaljenja debljine samo 0,05 mm, a njegova točnost je najveća i može razlikovati male razlike u površinskoj tvrdoći toplinski obrađenih obratka. Osim toga, Vickersov tester tvrdoće također treba detektirati dubinu efektivnog kaljenog sloja, pa je za površinsku toplinsku obradu ili veliki broj jedinica koje koriste površinsku toplinsku obradu obratka, potrebno opremiti se Vickersovim testerom tvrdoće.
Drugo, površinski Rockwell tester tvrdoće također je vrlo prikladan za ispitivanje tvrdoće površinski kaljenih obratka. Površinski Rockwell tester tvrdoće ima tri skale koje možete izabrati. Može testirati efektivnu dubinu kaljenja veću od 0,1 mm različitih površinski kaljenih obratka. Iako preciznost površinskog Rockwell testera tvrdoće nije tako visoka kao kod Vickers testera tvrdoće, kao kvalificirano sredstvo za kontrolu kvalitete u postrojenjima za toplinsku obradu i detekciju, uspio je ispuniti zahtjeve. Štoviše, ima jednostavan rad, jednostavan je za korištenje, nisku cijenu, brzo mjerenje, može izravno očitati vrijednost tvrdoće i druge karakteristike. Korištenje površinskog Rockwell testera tvrdoće može se koristiti za brzo i nerazorno ispitivanje komada po komadu površinske toplinske obrade. To je važno za postrojenja za obradu metala i proizvodnju strojeva.
Treće, kada je površinski toplinski obrađeni otvrdnuti sloj deblji, može se koristiti i Rockwellov mjerač tvrdoće. Kada je debljina otvrdnutog sloja toplinski obrađena od 0,4 do 0,8 mm, može se koristiti HRA skala, a kada je debljina otvrdnutog sloja veća od 0,8 mm, može se koristiti HRC skala.
Vickersova, Rockwellova i površinska Rockwellova tvrdoća mogu se lako pretvoriti jedna u drugu, pretvoriti u standard, crteže ili prema potrebi korisnika. Odgovarajuće tablice pretvorbe dane su u međunarodnom standardu ISO, američkom standardu ASTM i kineskom standardu GB/T.
Lokalizirano otvrdnjavanje
Dijelovi ako su lokalni zahtjevi za tvrdoću viši, dostupni su indukcijski zagrijani i drugi načini lokalne toplinske obrade kaljenjem, takvi dijelovi obično moraju na crtežima označiti mjesto lokalne toplinske obrade kaljenjem i lokalnu vrijednost tvrdoće. Ispitivanje tvrdoće dijelova treba provoditi u za to određenom području. Instrumenti za ispitivanje tvrdoće mogu se koristiti Rockwell tester tvrdoće, za ispitivanje HRC vrijednosti tvrdoće, na primjer, za površinsko kaljenje sloja toplinske obrade, za ispitivanje HRN vrijednosti tvrdoće.
Kemijska toplinska obrada
Kemijska toplinska obrada je infiltracija jednog ili više atoma kemijskih elemenata u površinu obratka, kako bi se promijenio kemijski sastav, organizacija i performanse površine obratka. Nakon kaljenja i otpuštanja na niskim temperaturama, površina obratka ima visoku tvrdoću, otpornost na habanje i kontaktnu čvrstoću na zamor, dok jezgra obratka ima visoku žilavost.
Prema gore navedenom, detekcija i bilježenje temperature u procesu toplinske obrade vrlo je važno, a loša kontrola temperature ima veliki utjecaj na proizvod. Stoga je detekcija temperature vrlo važna, a trend temperature u cijelom procesu također je vrlo važan, što rezultira time da se tijekom procesa toplinske obrade mora bilježiti promjena temperature. To može olakšati buduću analizu podataka, ali i vidjeti u kojem trenutku temperatura ne zadovoljava zahtjeve. To će igrati vrlo veliku ulogu u poboljšanju toplinske obrade u budućnosti.
Operativni postupci
1. Očistite mjesto rada, provjerite jesu li napajanje, mjerni instrumenti i razni prekidači ispravni te je li dovod vode nesmetan.
2. Operateri trebaju nositi dobru zaštitnu opremu za zaštitu na radu, inače će biti opasno.
3, otvorite univerzalni prekidač za prijenos upravljačke snage, prema tehničkim zahtjevima opreme stupnjevanih dijelova porasta i pada temperature, kako biste produžili vijek trajanja opreme i opreme netaknute.
4, obratiti pozornost na temperaturu peći za toplinsku obradu i regulaciju brzine mrežastog remena, moći savladati temperaturne standarde potrebne za različite materijale, osigurati tvrdoću obratka i površinsku ravnost i oksidacijski sloj te ozbiljno obaviti dobar posao sigurnosti.
5. Kako biste obratili pozornost na temperaturu peći za kaljenje i brzinu mrežastog remena, otvorite ispušni zrak kako bi obradak nakon kaljenja zadovoljio zahtjeve kvalitete.
6, u radu se treba držati posta.
7, konfigurirati potreban aparat za gašenje požara i biti upoznat s metodama korištenja i održavanja.
8. Prilikom zaustavljanja stroja, trebamo provjeriti jesu li svi upravljački prekidači u isključenom stanju, a zatim zatvoriti univerzalni prekidač.
Pregrijavanje
Na hrapavom otvoru dijelova ležaja valjkastih dijelova može se uočiti pregrijavanje mikrostrukture nakon kaljenja. No, kako bi se odredio točan stupanj pregrijavanja, potrebno je promatrati mikrostrukturu. Ako se u kaljenom čeliku GCr15 pojavljuje grubi igličasti martenzit, riječ je o pregrijanoj organizaciji kaljenja. Razlog nastanka kaljenog zagrijavanja može biti previsoka temperatura ili predugo vrijeme zagrijavanja i zadržavanja zbog punog raspona pregrijavanja; također može biti zbog ozbiljne izvorne organizacije karbidne trake, u području s niskim udjelom ugljika između dvije trake formira se lokalizirani igličasti martenzit, što rezultira lokalnim pregrijavanjem. Zaostali austenit u pregrijanoj organizaciji povećava se, a dimenzijska stabilnost se smanjuje. Zbog pregrijavanja kaljene organizacije, kristali čelika postaju grubi, što dovodi do smanjenja žilavosti dijelova, smanjuje se otpornost na udarce i smanjuje se vijek trajanja ležaja. Jako pregrijavanje može čak uzrokovati pukotine od kaljenja.
Nedovoljno zagrijavanje
Niska temperatura kaljenja ili loše hlađenje će proizvesti više od standardne torrenitne organizacije u mikrostrukturi, poznate kao organizacija podgrijavanja, što uzrokuje pad tvrdoće, otpornost na habanje se naglo smanjuje, što utječe na vijek trajanja ležaja valjkastih dijelova.
Gašenje pukotina
Dijelovi valjkastih ležajeva tijekom procesa kaljenja i hlađenja zbog unutarnjih naprezanja stvaraju pukotine koje se nazivaju pukotine od kaljenja. Uzroci takvih pukotina su: zbog previsoke temperature zagrijavanja pri kaljenju ili prebrzog hlađenja, toplinskog naprezanja i promjene volumena metalne mase u organizaciji naprezanja veće su od čvrstoće čelika na lom; izvorni nedostaci na radnoj površini (kao što su površinske pukotine ili ogrebotine) ili unutarnji nedostaci u čeliku (kao što su troska, ozbiljni nemetalni inkluzije, bijele mrlje, ostaci skupljanja itd.) prilikom kaljenja, stvaranje koncentracije naprezanja; teška površinska dekarburizacija i segregacija karbida; dijelovi kaljeni nakon kaljenja zbog nedovoljno ili nepravovremenog kaljenja; preveliko hladno naprezanje uzrokovano prethodnim procesom, preklapanje kovanjem, duboki tokarski rezovi, oštri rubovi uljnih žljebova i tako dalje. Ukratko, uzrok pukotina od kaljenja može biti jedan ili više gore navedenih čimbenika, a prisutnost unutarnjeg naprezanja glavni je razlog za nastanak pukotina od kaljenja. Pukotine od kaljenja su duboke i tanke, s ravnim lomom i bez oksidirane boje na slomljenoj površini. Često je to uzdužna ravna pukotina ili pukotina u obliku prstena na ležajnom prstenu; oblik na čeličnoj kuglici ležaja je S-oblikovan, T-oblikovan ili prstenast. Organizacijska karakteristika pukotine pri kaljenju je da nema fenomena dekarburizacije na obje strane pukotine, jasno se razlikuje od pukotina nastalih kovanjem i pukotina materijala.
Deformacija toplinskom obradom
U toplinskoj obradi dijelova ležaja NACHI postoje toplinska i organizacijska naprezanja. Ova unutarnja naprezanja mogu se međusobno preklapati ili djelomično kompenzirati. To je složeno i varijabilno, jer se može mijenjati s temperaturom zagrijavanja, brzinom zagrijavanja, načinom hlađenja, brzinom hlađenja, oblikom i veličinom dijelova, pa je deformacija toplinske obrade neizbježna. Prepoznavanje i savladavanje zakona može dovesti do toga da se deformacije dijelova ležaja (kao što su ovalni oblik ovratnika, povećanje veličine itd.) stavljaju u kontrolirani raspon, što pogoduje proizvodnji. Naravno, tijekom procesa toplinske obrade mehanički sudari također će uzrokovati deformaciju dijelova, ali ta se deformacija može koristiti za poboljšanje rada kako bi se smanjila i izbjegla.
Površinska dekarburizacija
Dijelovi valjkastih ležajeva u procesu toplinske obrade, ako se zagrijavaju u oksidirajućem mediju, površina će se oksidirati tako da se smanjuje maseni udio ugljika na površini dijelova, što rezultira površinskim dekarburiziranjem. Dubina površinskog sloja dekarburiziranja veća od količine zadržavanja u konačnoj obradi uzrokovat će otpadne dijelove. Određivanje dubine površinskog sloja dekarburiziranja u metalografskom ispitivanju dostupnom metalografskom metodom i metodom mikrotvrdoće. Krivulja raspodjele mikrotvrdoće površinskog sloja temelji se na metodi mjerenja i može se koristiti kao kriterij arbitraže.
Meka točka
Zbog nedovoljnog zagrijavanja, lošeg hlađenja, kaljenje uzrokovano nepravilnom tvrdoćom površine dijelova valjkastih ležajeva nije dovoljna pojava poznata kao meka točka kaljenja. To je kao površinsko dekarburiziranje koje može uzrokovati ozbiljan pad otpornosti površine na habanje i čvrstoće na zamor.
Vrijeme objave: 05.12.2023.