A mechanikus csatlakozások alapvető alkotóelemeként a csavar teljesítmény közvetlenül meghatározza a berendezések megbízhatóságát és biztonságát. A hőkezelés olyan kritikus folyamat, amely a csavarok belső szerkezetét módosítja a fűtési, szigetelési és hűtési folyamatok szabályozásával a kívánt mechanikai tulajdonságok (például erő, keménység és keménység) elérése érdekében. Különböző anyagokból (például szénacél, ötvözött acélból és rozsdamentes acélból) készített csavarokhoz testreszabott hőkezelő megoldásokra van szükség a különféle alkalmazások (például autóipari, építőipari és repülőgépek) követelményeinek való megfelelés érdekében.
A csavarhözés alapcélja
A csavaroknak ellenállniuk kell a terheléseknek, például a feszültségnek, a nyírásnak és az ütközésnek a működés közben, és néhányuknak is ellenállnia kell a szigorú környezetnek, például a korróziónak és a magas hőmérsékletnek. A hőkezelés alapvető célja az egyensúly megteremtése az erő és a keménység között, amelyet három fő kategóriába lehet sorolni:
Teljesítményjavítás (a legfontosabb cél): A belső szerkezet (például a martenzit vagy a szorbit képződése) módosításával növekszik a szakítószilárdság, a hozamszilárdság és a csavar keménysége, megakadályozva a műanyag deformációt vagy a törést terhelés alatt. (A tipikus alkalmazások közé tartoznak az autóipari motor blokk csavarjai és a hídcsatlakozás csavarjai, amelyeknek deformáció nélkül ellenállniuk kell a nagy terheléseknek.)
A belső stressz enyhítése: Hideg címsor (kialakítás) és megmunkálás után a maradék feszültség a csavaron belül marad, ami a későbbi használat során könnyen repedéshez vagy dimenziós deformációhoz vezethet. A hőkezelés olyan folyamatok révén, mint például az alacsony hőmérsékletű edzés és a feszültségcsökkentés, felszabadíthatja ezeket a belső feszültségeket és biztosíthatja a dimenziós stabilitást. (Tipikus felhasználási eset: A precíziós műszerekben használt mikrocsavarok rendkívül nagy dimenziós pontosságot igényelnek (például ± 0,01 mm toleranciák).
A machinabilitás javítása: Néhány nagy keménységű anyagot (például nagy szén-dioxid-acél) nehéz közvetlenül gépelni. A lágyítás csökkentheti a keménységet és növeli a plaszticitást, megkönnyítve a hideg fejlécet vagy a menetet. Az oltás és a edzés ezután felhasználható az erő növelésére. (Tipikus felhasználási eset: 45# acélcsavarok lágyulnak a képződés előtt (a keménység csökkentése érdekében a HB180-220-ra), majd a megmunkálás utáni oltást és edzést követik (a HRC35-40 keménységének növelése érdekében).)
Általános csavarok és a megfelelő hőkezelési folyamatok
A csavar anyagának megválasztása határozza meg a hőkezelési útvonalat. A kompozíció különbségei (például széntartalom és ötvözési elemek) a különböző anyagok között teljesen eltérő fázis -transzformációs jellemzőkhez és teljesítményigényekhez vezetnek. Az alábbiakban a három mainstream anyag folyamatkombinációja:
Alacsony széntartalmú acél Q235, 10# acél: mag hőkezelési folyamat (karburizálás oltása alacsony hőmérsékletű edzés)
Közepes-széntartalmú acél 45# acél, 35# acél: átmenő közepes hőmérsékleti edzés
Ötvözött szerkezeti acél 40cr, 35crmo: oltás és edzés (a magas hőmérsékletű edzés kioltása)
Martenzitikus rozsdamentes acél 410, 420: Az alacsony hőmérsékleti edzések oltása
A csavar hőkezelés kulcsfontosságú folyamatának összeköttetései
A csavaros hőkezelés megköveteli a „fűtés - tartás - hűtés” háromlépcsős paramétereinek szigorú ellenőrzését, hogy elkerülje a hibákat, például a nem elegendő keménység, a repedés és a deformáció. Az alábbiakban az alapvető folyamat részletes elemzése:
Előkezelés: Lágyítás/normalizálás (felkészülés a későbbi feldolgozásra vagy a végső hőkezelésre)
Lágyítás: Lassan melegítse a csavart 30-50 ° C-ra az AC3 (hypoeutectoid acél) vagy AC1 (hipereutektoid acél) felett, tartsa egy ideig, majd lassan lehűl a kemencében (hűtési sebesség ≤ 50 ° C/h).
Cél: Csökkentse a keménységet (például 45# acélkeménység ≤ HB229 Az izzítás után), enyhítse a feldolgozási feszültségeket, és finomítsa a gabona méretét a hideg címsor vagy a kioltás előkészítése érdekében.
Normalizálás: A lágyításhoz hasonló hőmérsékletre fűtés, de a tartás, majd a levegő hűtése (a hűtési sebesség gyorsabb, mint az izzítás).
Cél: Készítsen finomabb gyöngyház szerkezetet, kissé magasabb keménységgel, mint az izzítás (45# acélkeménység HB170-230 a normalizálás után). Alkalmas nem kritikus csavarokhoz, bizonyos szilárdsági követelményekkel.
A kezelés megerősítése: Az oltás edzése (meghatározza a csavar végső mechanikai tulajdonságait)
A (oltás) nagy keménységet ér el, de a törékenységet is: a csavart az "austenitizáló hőmérsékletre" melegítik (például 840-860 ° C-ra 45# acél, 830-850 ° C-on 40cr acélnál), ezen a hőmérsékleten tartva, hogy a mikrostruktúra teljesen austenitré alakuljon. A gyors hűtés (például a víz vagy az olajhűtés) lehetővé teszi az austenit számára, hogy martenzitré alakuljon, jelentősen növelve a keménységet.
(Terhelés) A keménység és a keménység kiegyensúlyozása (a "Tuning" lépés): A kioltott csavart "sub-AC1 hőmérsékletre" melegítik (legfeljebb 727 ° C-ra az austenitizáció elkerülése érdekében), ezen a hőmérsékleten tartva, majd a martenzitot, miközben a martenzitot a martenzit, a troostite és a troostite, a redukciós bélesség, miközben a martenzitot, egy bizonyos fokozatot bontja.
Felületkeményítés: Carburizing/Nitriding (a nagy felületi keménységi követelményekhez)
Az alacsony széntartalmú acélcsavarok (például 10# acél) esetében alacsony széntartalmuk miatt (≤0,15%) a teljes oltás nem érhető el nagy keménységgel. Felszíni szénhidrogizálásra van szükség a felületi keménység növeléséhez, miközben megtartja a mag szilárdságát.
Karburizációs folyamat: A csavart egy karburizáló kemencébe helyezik (amely karburizáló szereket, például metánt vagy propánt tartalmaz) 900-950 ° C-on 2-6 órán át, hogy a felszíni széntartalmat 0,8%-1,2%-ra emelje. A csavart ezután leállítják és alacsony hőmérsékleten edzik.
A csavarhözkezelés általános hibái és megelőzése
A hőkezelési folyamat során a nem megfelelő paraméterek vezérlése vagy működési hibái a csavarokat selejtezik. A gyakori hibák és a megelőző intézkedések a következők:
Elégtelen keménység
Okok: 1. oltási hőmérséklet túl alacsony; 2. Nem elegendő tartási idő; 3. Lassú hűtési sebesség
Megelőző intézkedések: 1. Állítsa be az oltási hőmérsékletet az anyag előírásainak megfelelően; 2. Gondoskodjon elegendő tartási időről; 3. Használjon vízoltást az alacsony széntartalmú acélhoz és az olajkapcsoláshoz az ötvözött acélhoz
Eloltás repedés
Okok: 1. Túlzott fűtési sebesség (nagy belső és külső hőmérsékleti különbség); 2. Túlzott hűtési sebesség; 3. éles sarkok/repedések a csavarban
Megelőző intézkedések: 1. lassú fűtés (szakaszos fűtés); 2. Használjon olajszálogást vagy az ötvözött acélhoz; 3. Távolítsa el az éles sarkokat a feldolgozás során, és előre ellenőrizze a felületi hibákat
Dimenziós deformáció
Okok: 1. egyenetlen fűtés/hűtés; 2. Aszimmetrikus csavar alakja; 3. Nem elegendő edzés
Megelőző intézkedések: 1. Használjon egyenletes fűtési kemencét, és hűtés közben forgassa el a csavart; 2. Optimalizálja a csavar kialakítását (csökkentse a falvastagság variációit); 3. Az oltás után haladéktalanul mérséklők.
Oxidáció és dekarburizálás
Ok: Túlzott levegő a fűtési kemencében, amely felületi oxidációhoz vagy szénvesztéshez vezet.
Megelőző intézkedések: 1. Használjon védő atmoszféra kemencét (nitrogén/hidrogén); 2. Fűtés előtt vigye fel az oxidációs bevonatot a csavar felületére.
