Қалып қызмет ету мерзімін максимумға жеткізу үшін негізгі жылулық өңдеу процестері

ҚЫСҚАША

Пісірмелерді жылумен өңдеу — құрал болаттарының механикалық қасиеттерін жақсартуға бағытталған маңызды, көпсатылықты металлургиялық процесс. Оған түйіршіктену, аустениттену, салқындату және төзімділікке түсіру сияқты негізгі кезеңдерді қамтитын дәлме-дәл реттелген қыздыру мен салқындату циклдері жатады. Пісірмелерді жылумен өңдеудің басты мақсаты — матрицалардың штамптау мен құю сияқты өндірістік операциялар кезінде пайда болатын үлкен кернеуге шыдай алатындай қаттылық, жоғары беріктік және ұзақ қызмет ету қабілетін қамтамасыз ету.

Негізгі жылумен өңдеу процестерінің түсіндірмесі

Қалып болаттарын жылумен өңдеуді түсіну үшін әр сатыда болатын нақты металлургиялық түрленулерді мұқият қарастыру қажет. Әрбір процестің өз мақсаты бар және олар бірлесіп қалыптың соңғы жұмыс істеу қабілеті мен қызмет ету мерзіміне ықпал етеді. Бұл процестер жеке операциялар емес, алдыңғы сатының дұрыс орындалуына байланысты келесі сатының сәтті өтуіне негізделген біріккен жүйенің бөлігі болып табылады. Негізгі мақсат — қалыптың нақты қолданылуына сәйкес қаттылық, беріктік және тұрақтылықтың комбинациясын қамтамасыз ететін болат микрокұрылымын басқару.

Болатты қатайту үшін дайындауға арналған процестерден басталады. Қырылыс болатты нақты температураға дейін қыздырып, содан кейін өте баяу суытуды қамтиды, бұл процес болатты жұмсартып, оның дәнекер құрылымын түзетеді және алдыңғы өндірістік кезеңдерден пайда болған ішкі кернеуді азайтады. Бұл болатты механикалық өңдеуге жеңілдетеді және кейінгі қатайту өңдеулеріне біркелкі жауап беруге дайындайды. Осыдан кейін Бастапқы жылыну қатайту үшін қажет болатын жоғары температураға дейін қыздырудың алдында жылулық соққыны азайту үшін маңызды кезең болып табылады. Құралды баяу қыздыру арқылы орташа температураға (әдетте шамамен 1250°F немесе 675°C) жеткізу, әсіресе күрделі матрица геометриялары үшін, деформациялану немесе сынудың қаупін едәуір төмендетеді.

Қатайту фазасының өзі екі маңызды кезеңнен тұрады: аустениттендіру және салқындату. Аустенитизация , немесе жоғары температурада ұстау – бұл болаттың кристалдық құрылымы аустенитке айналу үшін оның құймасына байланысты 1450°F-тан 2375°F-қа дейін (790°C-тан 1300°C-қа дейін) қыздырылуы. Карбидтерді еріту үшін уақыт пен температураны дәл бақылау қажет, бірақ түйіршіктердің өте көп өсуіне жол бермеу керек. Осыдан кейін тікелей Жылы туғызушы мұнда май, су, ауа немесе инертті газ сияқты ортада болатты тез суыту қамтылады. Бұл тез суыту көміртегі атомдарын ұстап, аустенитті өте қатты, бірақ сынғыш микрояпыс – мартенситке айналдырады. Суыту ортасын таңдау өте маңызды және болаттың қатаймалылығына байланысты.

Суытқаннан кейін пішін практикалық мақсаттар үшін тым сынғыш болып қалады. Темперлеу қатайтылған матрицаны төменірек температураға дейін (әдетте 350°F пен 1200°F немесе 175°C пен 650°C аралығында) қайта қыздырып, белгілі бір уақыт бойы ұстауды қамтитын соңғы маңызды процесті білдіреді. Бұл процесс сынғыштықты азайтады, салқындату кезіндегі кернеуді жояды және қаттылықтың көп бөлігін сақтай отырып, беріктікті жақсартады. Көптеген жоғары қоспалы құралдық болаттар микроярық құрылымның толық тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін бірнеше қайталанатын төмендету циклын талап етеді. Қосымша процестің бірі — Кернеуді босату соңғы механикалық өңдеу алдында немесе EDM сияқты процестерден кейін ішкі кернеуді жою үшін орындалуы мүмкін, өйткені бұл кернеулер жұмыс істеу кезінде деформацияға әкелуі мүмкін.

Пішіннің жылулық өңдеу цикліне арналған қадамдық нұсқаулық

Пішіріп өңдеудің сәтті болуы жеке процестерді бөлек орындауға емес, дәлме-дәл жоспарланған тізбекті орындауға байланысты. Әрбір кезең алдыңғысының негізінде жүзеге асады және кез-келген ауытқу құралдың соңғы беріктігін бұзуы мүмкін. Типтік цикл болат қасиеттерінің біртіндеп және бақыланатын түрде өзгеруін қамтамасыз етеді. Қазіргі пішіріп өңдеу көбінесе тоттану мен көміртектің жойылуы сияқты беттің ластануын болдырмау үшін вакуумдық пештер сияқты қатаң бақыланатын ортада жүргізіледі.

Бүкіл процесс дәлдікті және сауаттылықты талап етеді, себебі матрицаның соңғы сапасы өндірістің тиімділігі мен бөлшектердің сапасына тікелей әсер етеді. Автокөлік өндірісі сияқты жоғары өнімді құрал-жабдықтарға тәуелді салалар үшін бұл циклді меңгеру маңызды. Мысалы, дәлме-дәл автомобиль штампы матрицаларын өндірудегі алдыңғы қатарлы өндірушілер мыналар: Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. , OEM және Tier 1 қосымша жабдықтаушылардың қатаң талаптарын қанағаттандыратын бөлшектерді шығару үшін материалдар ғылымы мен жылулық өңдеуде терең сараптамадан пайдаланыңыз. Олардың сәттілігі төменде келтірілген цикл сияқты циклдарды дәл орындауға байланысты.

Жылулық өңдеудің толық циклы әдетте осы ретпен орындалатын кезеңдерден тұрады:

1. Созылу (қажет болса): Негізгі кезең ретінде, өңделмеген құрал болаты форма беруге, ішкі кернеуден тазартуға және механикалық өңдеуге ыңғайлы күйге келтірілуі үшін созылады. Бұл материалды біркелкі қатайтуға дайындайды және болат бұрыннан құрамдастыру немесе пісіруден өткен болса, маңызды болып табылады.
2. Кернеуді алу (міндетті емес, бірақ ұсынылады): Күрделі геометриялық пішіндері бар матрицалар үшін немесе қатты механикалық өңдеуден өткен матрицалар үшін қатайту алдында процесс соңында деформациялану қаупін азайту мақсатында кернеуді алу циклі орындалады.
3. Алдын ала қыздыру: Өрлеуді біркелкі және баяу орташа температураға дейін қыздыру керек. Бұл маңызды қадам бөлшекті жоғары температурадағы аустентизациялық пешке жылжытқан кезде жылу соққысынан сақтайды, бұл деформация немесе жарылу қаупін азайтады.
4. Аустентизациялау (биік ыстықпен): Құрал өзінің нақты қатару температурасына дейін қыздырылады және бүкіл кескіннің біркелкі температураға жетуі және аустенитке айналуы үшін жеткілікті уақыт ұсталады. Уақыт пен температура - болат дәрежесіне байланысты маңызды айнымалылар.
5. Суыту: Аустенизиялаудан кейін дереу өлшеу тез суытылады. Әдіс болат түріне байланысты; ауамен қатаратын болаттарды желкенді өрлеу немесе жоғары қысымды инерттік газбен суыту керек, ал мұнаймен қатаратын болаттарды бақылаудағы температурадағы май ваннасына батырып алу керек. Мақсат - толығымен мартензит құрылымына қол жеткізу.
6. Темперлеу: Өшірілген қапшық өте қатты, бірақ ол тез сынып қалады. Ол стрессті азайту, сынықтығын азайту және қаттылық пен беріктіктің соңғы қажетті теңгерімін қалыптастыру үшін әлдеқайда төмен температураға дейін қыздырылады. Жоғары қорытпалы болатқа металлургиялық тұрақтылықты қамтамасыз ету үшін екі немесе тіпті үш қатаң цикл қажет.

Үлкен және гига өлшеу үшін алдын ала ескертулер

Барлық матрицаларға жылумен өңдеудің негізгі принциптері қолданылса да, олардың өлшемі артқан сайын қиыншылықтар күрт артады. Қазіргі автомобиль өнеркәсібінде үлкен конструкциялық бөлшектерді құю үшін қолданылатын үлкен матрицалар және ерекше «Гига Матрицалар» металлургиялық тұрғыдан өзіндік қиыншылықтар туғызады. Олардың үлкен көлденең қимасы біркелкі қыздыруды және салқындатуды өте қиындатады, бұл жылу градиенттерінің, ішкі кернеулердің, деформациялардың және толық емес қатайту қаупін арттырады. Бұл сияқты қолданбалар үшін стандартты әдістер жиі жеткіліксіз болып шығады, сәтті нәтиже алу үшін арнайы жабдықтар мен өзгертілген процестер қажет болады.

Негізгі қиыншылықтардың бірі — шаблонды суықтату кезінде оның барлық бойында біркелкі суыту жылдамдығын қамтамасыз ету. Оның негізгі бөлігіне қарағанда беті әлдеқайда тез суыиды, бұл әртүрлі микроконструкция мен қасиеттерге әкелуі мүмкін. Бұл мәселені шешу үшін Солтүстік Американың матрицалық құю ассоциациясы (NADCA) ұсынған тәжірибе сияқты өнеркәсіптік ең жақсы практикалар жиі жоғары қысымды газды суыту (HPGQ) жүйелерімен жабдықталған алдын-ала вакуумды пештерді қолдануды талап етеді. Бұл жүйелер тынық ауаға қарағанда жылуды тиімдірек және біркелкірек шығару үшін жоғары қысымда инертті газдар — мысалы, азот немесе аргон қолданады және құралдың тереңінде қажетті қаттылықты қамтамасыз ете отырып, деформацияны минималдандыратын бақыланатын суықтатуды береді.

Сонымен қатар, үлкен және Giga матрицалардың шайқау процесі күрделірек. Осындай үлкен массаны суықтату кезінде пайда болатын үлкен ішкі кернеулерге байланысты бір рет шайқау жеткіліксіз болып табылады. Giga матрицалар үшін ең азы қайта шайқаудың екі циклі стандартты практика ретінде қабылданады, олардың әрқайсысының арасында матрица қайта орташа температураға дейін салқындатылады. Бұл көпсатылы тәсіл қалдық аустениттің тұрақты, шайқалған мартенситтік құрылымға толық түрде түрленуін қамтамасыз етеді, бұл қажетті серпімділікті және өлшемді тұрақтылықты қамтамасыз ету үшін маңызды. Бұл алдыңғы қадамдар протоколдары тек ұсыныстар ғана емес, сонымен қатар үлкен масштабты матрицалық құю операцияларына тән экстремалды қысым мен жылу циклын шыдай алатын құралдарды өндіру үшін қажетті талаптар.

Матрицаларды жылумен өңдеу туралы жиі қойылатын сұрақтар

1. Жылумен өңдеудің 4 түрі қандай?

Көптеген нақты процедуралар бар болса да, жылулық өңдеудің төрт негізгі түрі жалпы түрде термиялық демеу, қатайту, төзімділікке шығару және кернеуді азайту деп есептеледі. Термиялық демеу металды жұмсартады, қатайту оның беріктігін арттырады, төзімділікке шығару - сынғыштығын төмендетіп, серпінділігін жақсартады, ал кернеуді азайту - өндіру процестері салдарынан пайда болған ішкі кернеуді жояды.

2. Құйманың пішінге түсіруінің жылулық өңдеуі деген не?

Пішінге түсіру контекстінде жылулық өңдеу - құйылатын бөлшектерге (олар да жылулық өңделуі мүмкін) емес, болат пішіндер мен қалыптардың өздеріне қолданылатын процестерді білдіреді. Оның мақсаты - қалыптың физикалық және механикалық қасиеттерін, мысалы, қаттылық, беріктік және жылулық шаршауға төзімділік сияқты параметрлерді жақсарту. Бұл қалыптың балқыған металды қайталап енгізудің жоғары қысымы мен жылулық соққыларына шыдай алуын, оның жұмыс істеу құрсағын максималды ұзартуға мүмкіндік береді.

3. Пішіндік болатты қатайтудың процесі қандай?

Пішірілген болатты қатайтудың екі негізгі сатысы бар. Біріншісі — аустениттендіру, яғни болат кристалдық құрылымы түрленетін жоғары критикалық температураға (әдетте 760-1300°C немесе 1400-2375°F) дейін қыздырылады. Осыдан кейін тез суыту — судан, майдан немесе ауадан тұратын орта қолданылатын тез суыту процесіне тікелей көшеді. Бұл тез суыту болаттың құрылымына қатты, мартенситті микроконструкцияны «тартып» қояды және болатқа жоғары беріктік пен тозуға төзімділік қасиеттерін береді.