به عنوان مؤلفه های اصلی اتصالات مکانیکی ، عملکرد پیچ به طور مستقیم قابلیت اطمینان و ایمنی تجهیزات را تعیین می کند. عملیات حرارتی یک فرآیند مهم است که با کنترل فرآیندهای گرمایشی ، عایق و خنک کننده برای دستیابی به خصوصیات مکانیکی مورد نظر (مانند قدرت ، سختی و چقرمگی) ساختار داخلی پیچ ها را اصلاح می کند. پیچ های ساخته شده از مواد مختلف (مانند فولاد کربن ، فولاد آلیاژ و فولاد ضد زنگ) برای برآورده کردن نیازهای کاربردهای متنوع (مانند خودرو ، ساخت و ساز و هوافضا) نیاز به راه حل های تصفیه حرارتی متناسب دارند.
هدف اصلی عملیات حرارتی پیچ
پیچ ها باید در حین کار در برابر بارهایی مانند تنش ، برشی و ضربه مقاومت کنند و برخی نیز باید در برابر محیط های سخت مانند خوردگی و درجه حرارت بالا مقاومت کنند. هدف اصلی عملیات حرارتی ، ایجاد تعادل بین قدرت و چقرمگی است که می تواند به سه دسته اصلی طبقه بندی شود:
تقویت عملکرد (مهمترین هدف): با اصلاح ساختار داخلی (مانند تشکیل مارتنزیت یا سوربیت) ، استحکام کششی ، قدرت عملکرد و سختی پیچ افزایش می یابد و از تغییر شکل پلاستیک یا شکستگی در زیر بار جلوگیری می شود. (برنامه های معمولی شامل پیچ های بلوک موتور خودرو و پیچ های اتصال پل است که باید در برابر بارهای زیاد بدون تغییر شکل مقاومت کنند.)
استرس داخلی را تسکین دهید: پس از عنوان سرد (تشکیل) و ماشینکاری ، استرس باقیمانده در درون پیچ باقی می ماند که به راحتی می تواند منجر به ترک خوردگی یا تغییر شکل بعدی در طول استفاده بعدی شود. عملیات حرارتی ، از طریق فرآیندی مانند درجه حرارت کم درجه حرارت و بازپرداخت استرس ، می تواند این فشارهای داخلی را آزاد کرده و از ثبات بعدی اطمینان حاصل کند. (مورد استفاده معمولی: پیچ های میکرو مورد استفاده در ابزارهای دقیق نیاز به دقت ابعادی بسیار بالا دارند (به عنوان مثال ، تحمل 0.01 میلی متر پوند).)
بهبود ماشینکاری: برخی از مواد سخت و سخت (مانند فولاد کربن بالا) به طور مستقیم ماشین دشوار است. بازپرداخت می تواند سختی را کاهش داده و باعث افزایش انعطاف پذیری ، تسهیل سر سرد یا نخ شود. از خاموش شدن و خویشتن داری می توان برای افزایش قدرت استفاده کرد. (مورد استفاده معمولی: 45# پیچ های فولادی قبل از تشکیل (برای کاهش سختی به HB180-220) آنیل می شوند ، و پس از آن فرونشست و پس از ماشینکاری (برای افزایش سختی به HRC35-40).)
مواد پیچ متداول و فرآیندهای عملیات حرارتی مربوطه
انتخاب مواد پیچ مسیر عملیات حرارتی را تعیین می کند. تفاوت در ترکیب (مانند محتوای کربن و عناصر آلیاژ) بین مواد مختلف منجر به ویژگی های تحول فاز کاملاً متفاوت و نیازهای عملکرد می شود. موارد زیر ترکیب فرآیند برای سه ماده اصلی است:
فولاد کم کربن Q235 ، 10# فولاد: فرآیند عملیات حرارتی هسته (کاهش کاربور کردن درجه حرارت پایین)
فولاد متوسط-کربن 45# فولاد ، 35# فولاد: از طریق سخت شدن درجه حرارت متوسط
فولاد ساختاری آلیاژ 40cr ، 35crmo: خاموش و معتدل (خاموش کردن درجه حرارت بالا)
فولاد ضد زنگ مارتنزیتی 410 ، 420: خاموش کردن درجه حرارت کم
پیوندهای فرآیند کلیدی عملیات حرارتی پیچ
عملیات حرارتی پیچ نیاز به کنترل دقیق پارامترهای سه مرحله ای "گرمایش - نگه داشتن - خنک کننده" برای جلوگیری از نقص هایی مانند سختی کافی ، ترک خوردگی و تغییر شکل دارد. در زیر ، تجزیه و تحلیل مفصلی از روند اصلی است:
پیش درمانی: بازپخت/عادی سازی (آماده سازی برای پردازش بعدی یا عملیات حرارتی نهایی)
بازپخت: پیچ را به آرامی تا 30-50 درجه سانتیگراد بالاتر از AC3 (فولاد هیپوتکتوئید) یا AC1 (فولاد هیپروکتوئید) گرم کنید ، برای یک دوره زمانی نگه دارید و سپس به آرامی در کوره خنک شوید (میزان خنک کننده 50 درجه سانتیگراد در ساعت).
هدف: سختی را کاهش دهید (به عنوان مثال ، 45# سختی فولادی ≤ HB229 پس از بازپخت) ، تنش های پردازش را تسکین داده و اندازه دانه را در آماده سازی برای سر سرد یا خاموش کردن اصلاح کنید.
عادی سازی: گرمایش به دمای مشابه آنیل ، اما نگه داشتن آن به دنبال خنک کننده هوا (سرعت خنک کننده سریعتر از آنیل).
هدف: یک ساختار مروارید ظریف تر با سختی کمی بالاتر از آنیل تولید کنید (45# سختی فولادی HB170-230 پس از عادی سازی). مناسب برای پیچ های غیر بحرانی با نیازهای قدرت خاص.
تقویت درمان: خاموش کردن معتدل (خصوصیات مکانیکی نهایی پیچ را تعیین می کند)
(فرونشاندن) به سختی زیاد ، اما همچنین شستشو: پیچ به "دمای آستنیت" گرم می شود (به عنوان مثال ، 840-860 درجه سانتیگراد برای 45# فولاد ، 830-850 درجه سانتیگراد برای فولاد 40CR) ، در این دمای نگهداری می شود تا ریزساختار به طور کامل به آستنیت تبدیل شود. خنک کننده سریع (به عنوان مثال ، خنک کننده آب یا روغن) به آستنیت اجازه می دهد تا به مارتنزیت تبدیل شود و به طور قابل توجهی سختی را افزایش می دهد.
(معتدل) تعادل و سختی و سختی (مرحله اصلی "تنظیم"): پیچ خاموش شده به "دمای Sub-AC1" (برای جلوگیری از آستنیتاسیون بالاتر از 727 درجه سانتیگراد نیست) ، و سپس خنک می شود تا بتواند مارتانسیت را به مارتنسیت معتدل ، تروستیت و تروستیت و تروستیت در حالی که کاهش می یابد ، کاهش دهد.
سخت شدن سطح: کاربوریزه کردن/نیتریدر (برای نیاز به سختی سطح)
برای پیچ های فولادی کم کربن (مانند 10# فولاد) ، به دلیل کم بودن کربن (15 /0 ٪) ، خاموش شدن کامل نمی تواند به سختی بالایی برسد. برای افزایش سختی سطح ضمن حفظ چقرمگی هسته ، کاروبوریزه کردن سطح لازم است.
فرآیند کاربوریزه کردن: پیچ در یک کوره کاربریزاسیون (حاوی یک ماده کاربرینگ مانند متان یا پروپان) در دمای 900-950 درجه سانتیگراد به مدت 2-6 ساعت قرار می گیرد تا مقدار کربن سطح را به 0.8 ٪ -1.2 ٪ برساند. سپس پیچ در دمای پایین خاموش و خنک می شود.
نقص های رایج و جلوگیری از عملیات حرارتی پیچ
در طی فرآیند عملیات حرارتی ، کنترل نامناسب پارامتر یا خطاهای عملیاتی باعث می شود پیچ ها از بین بروند. نقص های رایج و اقدامات پیشگیرانه به شرح زیر است:
سختی کافی
علل: 1. دمای خاموش کردن خیلی کم ؛ 2. زمان نگه داشتن کافی ؛ 3. سرعت خنک کننده آهسته
اقدامات پیشگیری: 1. دمای خاموش را مطابق با مشخصات مواد تنظیم کنید. 2. از زمان نگهداری کافی اطمینان حاصل کنید. 3. از خاموش کردن آب برای فولاد کم کربن و خاموش کردن روغن برای فولاد آلیاژی استفاده کنید
ترک خوردگی
علل: 1. میزان گرمایش بیش از حد (اختلاف دمای بزرگ داخلی و خارجی) ؛ 2. نرخ خنک کننده بیش از حد ؛ 3. گوشه ها/ترک های تیز در پیچ
اقدامات پیشگیری: 1. گرمایش آهسته (گرمایش مرحله ای) ؛ 2. برای فولاد آلیاژ از خاموش کردن روغن یا Austempering استفاده کنید. 3. گوشه های تیز را در حین پردازش برداشته و از قبل نقص سطح را بازرسی کنید
تغییر شکل ابعادی
علل: 1. گرمایش/سرمایش ناهموار ؛ 2. شکل پیچ نامتقارن ؛ 3.
اقدامات پیشگیری: 1. از یک کوره گرمایش یکنواخت استفاده کنید و پیچ را در حین خنک کننده بچرخانید. 2. طراحی پیچ را بهینه کنید (تغییرات ضخامت دیواره را کاهش دهید) ؛ 3. بلافاصله پس از خاموش شدن.
اکسیداسیون و تخلیه
علت: هوای بیش از حد در کوره گرمایش ، منجر به اکسیداسیون سطحی یا از بین رفتن کربن می شود.
اقدامات پیشگیری: 1. از کوره جو محافظ (نیتروژن/هیدروژن) استفاده کنید. 2. قبل از گرم شدن پوشش آنتی اکسیداسیون را روی سطح پیچ بمالید. $ $
