הבנתם את מכניזם ב- Steel Quenching

בעוד הריצוף עולה מ ⁇ תרמיים לא אחידים וזנים טרנספורמציה בשלב. כאשר חלק פלדה חם שקוע בקסם, פני השטח קריר מהר יותר מההלב, יצירת טמפרטורה שונה. כמו החוזים משטח בעוד הליבה נשאר מורחב, לחץ Tenile מתפתח על פני השטח ומתח דחוס בליבת.

גורמים מרכזיים המשפיעים על חומרת ההשחה כוללים את הגיאומטריה של החלק (ריאציות של יקיעות, פינות חדות, אסימונים), המאפיינים הקירור של המדיום, את הקשיחות של הפלדה ואת הטמפרטורה של גבה, ואת שיטת תיקון. עבור רכיבים מדויקים ממכונה - כגון הילוך, פירים, גופות, טבעות, ואפילו - מיקרונים של עיוותים יכולים להפוך את עצמם יקר או לא ניתן לתקן.

בחירת חומרים לשליטה

בחירת הציון הנכון פלדה היא הצעד הראשון בצמצום העיוותים. Steels עם קשיחות נמוכה (למשל, 1045, 4140 בסעיפים דקים) קריר יותר אחידה באמצעות החלקה הצלב, צמצום ⁇ תרמיים.עם זאת, חלקים רבים דיוק דורשים קשיחות גבוהה ללבוש התנגדות, מה שהופך את השימוש של ציונים עמוקים יותר כמו 4,620, או כלי פלדה עבור חומרים כאלה, עוזר: אסטרטגיות הבאות:

  • (FLT:0Microalloying תוספות תוספת של ההרחבה:1) - Vanadium, niobium, או titanium לחדד גודל גרגר איטי, להפחית את הנטייה סדקים quench, ולשפר את הקשידות. גודל דגנים עדין גם להפחית את ההתפשטות תרמית anisotropic אשר תורמת לנפץ.
  • (FLT:0) ,המשך המיקרו-מבנה הקודם של לוויינים:1 ; A spheroidized או אחיד quench-and-tempered מתחיל micro Structure מבטיח התנהגות טרנספורמציה עקבית.
  • (FLT:0) השימוש בפלדות בעלות נמוכה (FLT:1) - כמה ציונים, כגון ואסקומקס C-300 או פלדות ממריצות מסוימות, עוברים שינוי מינימלי במהלך ההזדקנות ולעתים קרובות מועדפים לכלי לחץ גבוה.

יש לקשור את הבחירה החומרית בהבנה מעמיקה של ה-FLT:0 טרנספורמציה קירור רציפה (CCT) דיאגרמה FLT:1 עבור הרבה חום ספציפי עיצוב עקומות אשר נמנעים מהאף הפניני תוך שמירה על טרנספורמציה של שלב אחיד.

המונחים: a Comparative Analysis

קצב הקירור והמדים של עיוות ההשפעה הישירה של ה-quקסם.ה-הההקסם האידיאלי מספק קצב קירור גבוה מעל לטמפרטורה של ה-Ms (Ms) כדי להימנע ממבנה פניני, אך קצב קירור איטי יותר דרך טווח הטרנספורמציה המרניאטי למזער ⁇ תרמי.

שמן קונצ'ינג

(מהירות מהירה, בינונית או איטית) הם הנפוצים ביותר עבור חלקי דיוק.הם מציעים עקומת קירור אחיד יחסית עם שיעור קירור גבוה בין 550–400 מעלות צלזיוס (השלב השמיכה הvapor) ולאחר מכן קצב איטי יותר דרך טווח המרטן המודרני יכול להפחית את שלב השמיכה היבש, שיפור אחידות.

פולימר קוואקס

פתרונות פולימרים מסוכנים (למשל, פוליקלקילן גליקול, PAG) יכולים להיות מותאמים לספק שיעורי קירור בין מים לשמן. על ידי התאמת ריכוז, ריגוש וטמפרטורה, יצרנים יכולים להשיג עקומת קירור "היקום" (הקירור הראשוני התחתון ואחריו קירור מהיר) אשר מפחית את הסיכון של עיוות וסדקים.

מים ו-Brine

ריצוף מים משמש לעתים רחוקות עבור חלקים מדויקים בשל ההלם התרמי הקיצוני שלה היווצרות של שמיכה יציבה vapor, וכתוצאה מכך uneven קירור ורינג חמור. Brine (מים אל) מבטל את שמיכה vapor ומספק אפילו קירור מהיר יותר, אבל הסיכון של עיוות נשאר גבוה. quench מים הוא רק מקובל על גיאומטריה פשוטה בפלדות דלות נמוכה שבו ניתן להסיר מלחמה על ידי מאצ'ין.

סלטים ומצעים פגומים

אמבטיות מלח מולטן (למשל, 150-400 מעלות צלזיוס) לספק חימום אחיד וקירור עם מקדםי חום מצוינים.חלקים לעתים קרובות מכווצים מלח בטמפרטורה רק מעל גבה, ולאחר מכן אוויר-קוע (ממתין או או או מעצורים) אמבטיות מלח הם אידיאליים עבור עיוותים בצורות מורכבות, אך טיפול ובטיחות דורשות בקרה קפדנית.

עיצוב של עיגולים מקיפים

quenching (נקרא גם קטע מנקה, זמן quenching, או עיכוב quenching) כרוך להעביר את החלק מן ה-quקסם אוויר לאחר מרווח זמן בדיוק.המטרה היא לאפשר את פני השטח להתקרר מתחת לטמפרטורת היווצרות פניני בעוד הטמפרטורה הליבה נשאר גבוה, כך שהטרנספורמציה המטבולית הבאה מתרחשת במקביל על פני כל הקטע המשותף הם: שלושה תהליכים:

  • (FLT:0) Martempering:FLT:1 Quench באמבטיה מלח או שמן חם ב 150-250 מעלות צלזיוס (above גב '), להחזיק עד החלק טמפרטורה מתמדת, ולאחר מכן אווירי דרך גב 'זה מפחית באופן דרסטי ⁇ s תרמי ושינויים.
  • (FLT:0)Ausbay /quench ומזג: ההרחבה 1 (ראה: סגסוגת פלדה, מחזיק בטמפרטורה בטווח הבסטיניט (250–400 מעלות צלזיוס) יכול לייצר ביניט, שיש לו שינוי נפח נמוך יותר מאשר מרטן.
  • (FLT:0)Time quenching בשמן:FreaLT:1; חלק מוקצה שמן לזמן שנקבע מראש (למשל, 10-20 שניות) ולאחר מכן מועבר לאוויר.הפרמטר הקריטי הוא זמן המגורים של הנפט, אשר חייב להיות מחושב על בסיס המסה התרמית של החלק ועומק המקרה הרצוי.

ניתוח יסוד פינט (FEA) משמש כיום כדי לדמות מחזורים אלה בשלב זה.לדוגמה, סימולציה:0 (quenching הדמיה תוכנה סימולציה תוכנה סימולציה סימולציה FLT:1 יכול לחזות אבולוציה טמפרטורה, שברירי שלב ועיוות, המאפשר למהנדסים לייעל את זמני שמן ונפט ללא משפט וטרור.

תיקון וחלק עמדות

תיקון נכון הוא אולי הדרך המעשית ביותר לשלוט בזרימת הייצור.תיקון חייב:

  • (ב) ,0) לקדש את החלק בטמפרטורות גבוהות (ב) כדי למנוע נפיחות או פיגור מתחת למסה שלו.
  • (ב) ⁇ :0) כל מיני quקסם זרימה של 1:1 סביב כל פני השטח. נקודות קלמפינג צריך להיות מכוונת כדי למנוע זרימה על פני השטח קריטי.
  • (ב) ,0) עשוי חומר חיקוי 1:1 עם התרחבות תרמי דומה כמו העבודה (למשל, נירוסטה פלדה או פלדה כלי מסוים) כדי להימנע מלהציג מתחים נוספים.
  • (ב) ,0) ,באביב או אלמנטים תואמים את ה-FLT:1 כדי להתאים התכווצות חלקית תוך שמירה על לחץ.

(ב) לרכיבים דמויי טבעת או צילינליים, (FLT:0ring Fixtures) 1 עם pinsable יכול להחזיק חלקים מהקוטר הפנימי, להבטיח אקסצנטריות.עבור חלקים שטוחים כמו להבים או אגרוף, קלפיד את החלק בתעשיית ה-FLT:2quenching PressF3LT הוא יעיל מאוד.

עבור חלקים גדולים מאוד או מורכבים, מותאם אישית:0 (מחשבים מבוקרים) 1 עם נקודות מרובות clamping יכול להתאים את הלחץ מבוסס דינמי על משוב טמפרטורה בזמן אמת מתרמוקופסים משובצים בחלק.

חלק מההתייעלות של Warp Resistance

מהנדסי עיצוב יכולים להפחית את ההנעה על ידי שינוי גיאומטריה חלק לפני הצעד המפחיד.

  • (FLT:0) , סעיף אחיד של מגדל עובי 1FLT:1rea בכל מקום אפשרי.שינויים ב עובי לגרום תזמון קירור וטרנספורמציה שלב לא אחיד.אם חלקים דקים ועוביים הם בלתי נמנעים, להוסיף מדבקות הדרגתיות או למלא רדיוני.
  • (FLT:0) נטול פינות וחודיות חדות (FLT:1) פעולות אלה כמגדלי מתח וקרר במהירות רבה, הגדלת הסיכון לעיוות וסדקים.רדיוס מינימלי של 1 מ"מ מומלץ לפינות.
  • (FLT:0) עיצובים סימטריים של סימטריה 1 (למשל, מפתח יחיד או בוס בצד אחד) לגרום הפצה המונית לא אחידה ומובילים לכופף במהלך הקצוץ.אם סימטריה היא הכרחית, לשקול הוספת תכונה דו-מית של מסה שווה בצד השני כדי לאזן את זרימת החום.
  • (ב) ,0,Add through-holes או כיסים: 1) כדי להפחית את המסה הכוללת וליצור פרופילים תרמיים אחידים יותר.

בחלקים רבים של דיוק-מנצ'ין, FLT:0.comstock quaveFLT (הופנה מהדף ההרחבה או הקלה) נותר לתקן עיוות קטן לאחר טיפול בחום.קצבות אופייניות נעות בין 0.1 ל-0.5 מ"מ לצד, בהתאם לגודל ומורכבות.הפחתת עיוות באמצעות עיצוב גיאומטריה מצמצם את הצורך בהסרה חומרית לאחר חום זו, אשר חוסכת זמן ועלות.

תפקיד של Preהתחממות ו-Hoogenization

לפני הנקה, החלק חייב להיות מועשר במלואו בטמפרטורה 50-80 מעלות צלזיוס מעל Ac3.הקצב חימום וספוג זמן עצמם להשפיע על עיוות.ממים מהירים מדי יכולים לגרום ⁇ תרמיים כי לפני הלחץ החלק. A (FLT:0preהתחממות צעד FLT:1 ב 500-650C עבור חלקים גדולים או מורכבים להפחית את ההלם במהלך חימום סופי, לדוגמה, של 1 מעלות צלזיוס יכול להיות מכווץ עד 1 עד 600 מעלות צלזיוס במשך 30 מעלות צלזיוס במשך 30 מעלות צלזיוס במשך 1 עד 600 שעות לפני , לפני , 000 שעות לפני , 000 C במשך 500-650 מעלות צלזיוס עבור $ כדי 1 מ , 000 C במשך 500-650 עבור 500-650 עבור $ כדי 1 מ , 000 עבור $ כדי 1 מ , 000 עבור 500-650 עבור מתחמיכות במשך 500-650 מעלות צלזיוס עבור חלקים גדולים או מורכבות או מורכב.

זמן כהה חייב להיות מספיק כדי לההוגן את האוסר, במיוחד עבור פלדה ⁇ עם אלמנטים של ייצור carbide (Cr, Mo, V). ⁇ Undissolved carbides יכול להוביל להתפלגות פחמן לא חד-וניפורית הבדלים הטרנספורמציה המקומי כי להחמיר את המיזוג.קום מודרני פרונסיות עם חימום לספק אחידות טמפרטורה מעולה, לעתים קרובות בתוך ±5C על פני העומס, הפחתת עיוותים, אפילו מעיוות לא-אפילו.

עזרה בלחץ מהיר ופיתוי

מיד לאחר הריצוף, החלק מכיל מתחים ימיים גבוהים.גם אם עיוות הוא מינימלי בשלב המצופה, לחצים אלה יכולים לגרום לעיכוב ייבוש במהלך מזג או אחסון. AFLT:0tempering CycleFLT:1 ב-150-200 מעלות צלזיוס (עבור פלדות ממושכות) או גבוה יותר (עבור כלי חם או פלדה) להקל על חלק של הלחץ בזמן שמירה על טמפרטורה קשה יותר.

עבור חלקים הדורשים סובלנות הדוקה מאוד, קונסול:0double או משולשת טמפל 1LT הוא סטנדרטי. בין מחזורי מזג, חלקים הם לעתים קרובות קרירים לטמפרטורת החדר כדי לאפשר את הפיכתו של אוסטרנטיט נשמר, אשר מפחית את הסיכון של חוסר יציבות ממדית במהלך השירות.

כמה יצרנים מעסיקים (FLT:0) טיפול תרופתי:1 (הקררה עמוקה ל- 80 מעלות צלזיוס או נמוך יותר) מיד לאחר quenching כדי להפוך את austenite נשמר יותר לחלוטין.טיפול זה נפוץ במיוחד עבור פלדה כלי ונושא פלדה כדי לשפר את היציבות המדית.עם זאת, קירור הקריפטוגני חייב להיות איטי (2-5 ° C לדקה) כדי למנוע זעזוע תרמי ועיוות נוסף.

סימבול ומודלים לאופטימיזציה של תהליכים

סימולציה ממוחשבת הפכה לכלי חיוני לתכנון תהליכי ריצוף מצופים (FLT:0) ניתוח אלמנט יסוד חיוני (FEA)BuildFLT:1 בשילוב עם קינטיקה של שלב ומודלים מתח תרמיים יכולים לחזות את הצורה הסופית עם דיוק גבוה (עם 20-50 מיקרומטר עבור גיאומטריה רבים).

  • דמיין שדות טמפרטורה בכל שלב.
  • הפחית את החלקיק של מרטן, ביניט, פניניט.
  • עיוות קלוש בשלושה ממדים.
  • אופטימיזציה עיצוב תיקון ומיקום clamp.
  • בדוק תכונות שונות של quקסם ואת רמות זעזוע רחצה.

סימולציה גם מסייעת לקבוע את המיטבי:0 (החומרה של חומרת גרף) 1:1 (Grossmann H-factor) עבור חלק מסוים.על ידי הפעלת ניסויים וירטואליים, מהנדסים יכולים לבחור quקסם המספק את הקירור המהיר ביותר ללא עלייה בקצב הקירור הקריטי של החומר עבור עיוות.

למרות כוחו, סימולציה דורשת נתונים קלט מדויקים: מוליכות תרמית, חום ספציפי, צפיפות, קינטיקה של שלב, ונכסים מכניים בטמפרטורה גבוהה. נתונים אלה זמינים לעתים קרובות ספקים חומריים או ניתן למדוד באמצעות סרומיס סריקה שונה ודילולומטריה.

פיקוח ואיכות

גם עם התהליך הטוב ביותר, כמה וריאציות מתרחשת.לכן, בדיקה מקוונת לאחר ריצוף ומזג הוא חיוני.שיטות נפוצות לזהות ולכמת נביחות בחלקים מדויקים כוללים:

  • (FLT:0) מכונות מדידה מתאמת (CMM)FIRLT:1) - המשמשות למפות את הגיאומטריה של החלק ולהשוות לממדי נומינאל. עבור נפחי ייצור גדולים, תחנות CMM אוטומטיות עם שליטה בתהליך סטטיסטי (SPC) יכולות לדגל חלקים שעולים על גבולות סובלנות.
  • (ב) ,0) ,Laser profilometersFLT:1, לספק מדידה מהירה, לא מגע של עגולות, שטוחות ופרופיל פני השטח.
  • (ב) ,0) בדיקות מחשב נוכחיות או קוליות (Oracle) 1 (ה) יכול לזהות מיקרו-קאקרים הנגרמים על ידי לחץ עיוות, אם כי שיטות אלה אינן מודדות באופן ישיר את הצורה.

נתונים שנאספו מבדיקות צריך להאכיל בחזרה לתוך התאמות תהליכים: זמן quench, קצב ריגוש, לחץ תיקון, או אפילו ריכוז quקסם עבור אמבטיות פולימר. מחזורי שיפור רציף באמצעות תכנון ניסויים (DOE) יכול עוד להפחית את הרתיעה לאורך זמן.

מקרה מחקר: ניכוי ניכוי מראש Gear Blank

יצרן של הילוך הלייקאלי ריק (SAE 8620, carburized ו quenched שמן) מנוסה 60-80 μm של ovom של ovom על השעמו לאחר טיפול חום.ניתוח טיפול לאחר חום לקח 2 דקות כדי לתקן את הנגב. על ידי יישום השינויים הבאים, ovity היה מופחת עד 20 מיקרומטר, שחיקה וזמן ירד ל 45 שניות:

  1. (ב) ,0) ,הופנה מחדש של תיקון ה-FLT:1, התנגשות מעיינות החזיקה את הריק מהמשעמם, החלת אפילו לחץ רדיואקטיבי שמנע את הישבן.
  2. (FLT:0) שינוי טמפרטורת שמן quench quench 1 (הגדל מ 60 מעלות צלזיוס ל 120 מעלות צלזיוס (מבוגר שמן חם) זה הפחית את שיעור הקירור באמצעות טווח המרטן, מוריד ⁇ תרמי.
  3. (ב) ,0) הוסיפו את מזג האוויר מיד לאחר quenchingtureFLT:1 ; חלקים הועברו ישירות מן הטנק הקוקנץ לכדי פריחה ממזגת ב-175 מעלות צלזיוס ללא קירור ביניים, תוך חיסול הלחץ שאחרת יגרום לשינוי צורה.
  4. (ב) ⁇ :0) לייעל את הכיוון חלק האוריינטציה של ה- 1 (ההילוך ריק) היה מוכוון עם צירו אנכי בסל ה-quench, הבטחת זרימת סימטרית סביב הקוטר השעמו והחיצוני.

התוצאה הייתה ירידה של 66% בעיוות ועלייה של 30% בתפוקה בשל זמן השחיקה מופחת.

טכנולוגיות מתפתחות וכיוונים עתידיים

כמה טכניקות מתקדמות נמצאות בפיתוח כדי למזער עוד יותר את הייבוש ביישומים בעלי ביצועים גבוהים:

  • (FLT:0) גז בלחץ גבוה מסלק את השינוי בשלב (התחילה) – שימוש בחנקן, הליום או מימן בלחץ עד 20 בר, גז מסלק את השינוי בשלב (התחילה) שגורם ללא אפילו קירור בקווי קסם נוזליים.חום העברה אחידות הוא מצוין, במיוחד בזעם ריק עם גזים ללא גז.
  • (FLT:0) צ'ינג בשדות מגנטיים של 1FLT: שדות מגנטיים יישומיים במהלך טרנספורמציה מרגנטית הוכחו כדי להפחית את העיוות על ידי השפעה על הכיוון של הגרסאות הנשגבות.
  • (FLT:0) שיקולי ייצור מתוחכמים 1FLT - כמו חלקי מתכת מדויקים נעשים יותר ויותר באמצעות היתוך אבקת לייזר, החלק שנבנה כאמור ניתן לנקב ולגיל. כי חלקים המיוצרים באופן תוספת יש מבנים דגנים דקים ומצבים ייחודיים של מתח חיוור, תהליכים קווינצ'ינג יש להתאים.
  • (FLT:0) אופטימיזציה של תהליך עיבוד נתונים של אופטימיזציה של תהליך אופטימיזציה של נתונים 1 - מודלים למידת מכונות שהוכשרו על נתוני חיישן (זמן, לחץ quench, קצב ריגוש) יכול לחזות עיוות בזמן אמת ולהתאים פרמטרים דינמיים.

מסקנה

צמצום המחיקה בחלקים מדויקים של מכונות בזמן הסימון דורש גישה שיטתית המשלבת מדע חומרי, הנדסה תרמית, עיצוב חלקי, ובקרת תהליך.על ידי הבנת הטרנספורמציות המתכתיות שגורמות לשינוי ממדי, מהנדסים יכולים לבחור פלדה מתאימה, qu Magicals, תיקון, מחזורי פיתוח, תרמי כדי לשמור עיוות בתוך גבולות נסבלים, בדיקה רציפה לספק את הצורך כדי לקדם סוללות איטיות יותר כמו עקרונות אבטחה גבוהה יותר, כמו שיטות טיפול מגנטיות, כמו אלה.

לקריאה נוספת, מתייחס למדריך של החברה לעיוות מיניזציה (FLT:0) ו-(FLT:2a Research Review onסימולציה של עיוותים מחלחלים 3.