Ako základné komponenty mechanických spojení, výkon skrutky priamo určuje spoľahlivosť a bezpečnosť zariadenia. Tepelné spracovanie je kritický proces, ktorý modifikuje vnútornú štruktúru skrutiek reguláciou procesov zahrievania, izolácie a chladenia, aby sa dosiahli požadované mechanické vlastnosti (napríklad pevnosť, tvrdosť a tvrdosť). Skrutky vyrobené z rôznych materiálov (ako sú uhlíková oceľ, zliatinová oceľ a nehrdzavejúca oceľ) si vyžadujú riešenia na úpravu tepla na mieru, aby sa splnili požiadavky rôznych aplikácií (ako sú automobilový priemysel, konštrukcia a letecký priestor).
Účel ošetrenia tepelného skrutky
Skrutky musia vydržať zaťaženie, ako je napätie, strih a náraz počas prevádzky, a niektoré musia vydržať aj drsné prostredie, ako je korózia a vysoké teploty. Hlavným cieľom tepelného spracovania je dosiahnuť rovnováhu medzi silou a húževnatosťou, ktorú je možné rozdeliť do troch hlavných kategórií:
Vylepšenie výkonu (najdôležitejší cieľ): Modifikáciou vnútornej štruktúry (ako je vytvorenie martenzitu alebo sorbitu) sa zvýši pevnosť v ťahu, pevnosť výťažku a tvrdosť skrutky, čím sa bráni plastickej deformácii alebo zlomenine pri zaťažení. (Typické aplikácie zahŕňajú skrutky blokových blokov automobilového motora a skrutky pripojenia mostov, ktoré musia bez deformácie vydržať vysoké zaťaženie.)
Zmierniť vnútorný stres: Po smerovaní za studena (formovanie) a obrábania zostáva zvyškové napätie v rámci skrutky, čo môže ľahko viesť k prasknutiu alebo rozmerovej deformácii počas následného použitia. Tepelné ošetrenie prostredníctvom procesov, ako je nízkoteplotné temperovanie a žíhanie zmierňovania stresu, môže uvoľniť tieto vnútorné napätia a zabezpečiť rozmerovú stabilitu. (Typické puzdro na použitie: Mikro skrutky používané v presných prístrojoch vyžadujú extrémne vysokú dimenzionálnu presnosť (napr. Tolerancie ± 0,01 mm).)
Zlepšenie machináovateľnosti: Niektoré materiály s vysokou tvrdosťou (napríklad s vysokou uhlíkovou oceľou) sú ťažké priamo strojovo. Žíhanie môže znížiť tvrdosť a zvýšiť plasticitu, čo uľahčuje za studena alebo závit. Zhasenie a temperovanie sa potom môže použiť na zvýšenie pevnosti. (Typické puzdro na použitie: 45# oceľové skrutky sa pred vytvorením žíhajú (na zníženie tvrdosti na HB180-220), nasledované ochladením a temperovaním po obrábaní (na zvýšenie tvrdosti na HRC35-40).)
Bežné skrutkové materiály a zodpovedajúce procesy tepelného spracovania
Výber materiálu skrutky určuje cestu tepla. Rozdiely v zložení (ako je obsah uhlíka a prvky legovania) medzi rôznymi materiálmi vedú k úplne odlišným charakteristikám transformácie fázy a požiadavkám na výkon. Nasledujú kombinácie procesov pre tri hlavné materiály:
Nízko-uhlíková oceľ Q235, 10# oceľ: proces tepelného spracovania jadra (karburizácia ochladzovania nízkoteplotných temperov)
Stredne uhlíková oceľ 45# oceľ, 35# oceľ: tlmenie stredne teploty
Konštrukčná oceľ zliatiny 40CR, 35CRMO: ochladenie a temperovanie (ochladenie vysokokvalitného temperovania)
Martenzitická z nehrdzavejúcej ocele 410, 420: ochladenie nízkoteplotného temperovania
Kľúčové procesné prepojenia úpravy tepla skrutky
Ošetrenie tepla vyžaduje prísnu kontrolu trojstupňových parametrov „zahrievania - držanie - chladenia“, aby sa predišlo defektom, ako je nedostatočná tvrdosť, praskanie a deformácia. Nasleduje podrobná analýza základného procesu:
Predbežné ošetrenie: žíhanie/normalizácia (príprava na následné spracovanie alebo konečné tepelné spracovanie)
Žíhanie: Pomaly zahrievajte skrutku na 30-50 ° C nad AC3 (hypoeutektoidná oceľ) alebo AC1 (hypereutektoidná oceľ), držte na určitú dobu a potom sa pomaly ochladí v peci (rýchlosť chladenia ≤ 50 ° C/h).
ÚČEL: Znížte tvrdosť (napr. 45# Hardness oceľ ≤ HB229 Po žíhaní), uvoľnite napätie spracovania a vylepšte veľkosť zŕn v rámci prípravy na smerovanie alebo ochladenie za studena.
Normalizácia: Zahrievanie na teplotu podobnú žíhaniu, ale držanie po ochladení vo vzduchu (rýchlosť chladenia rýchlejšie ako žíhanie).
Účel: Vytvorte jemnejšiu štruktúru perlitu s mierne vyššou tvrdosťou ako žíhanie (45# oceľová tvrdosť HB170-230 po normalizácii). Vhodné pre nekritické skrutky s určitými požiadavkami na pevnosť.
Posilnenie ošetrenia: zmiernenie temperovania (určuje konečné mechanické vlastnosti skrutky)
(Ochladenie) dosahuje vysokú tvrdosť, ale aj krehkosť: skrutka je zahrievaná na „austenitizujúcu teplotu“ (napr. 840-860 ° C pre 45# oceľ, 830-850 ° C pre oceľ 40CR), ktorá je držaná pri tejto teplote, aby sa umožnila mikroštruktúra, aby sa úplne transformovala na austenit. Rýchle chladenie (napr. Chladenie vody alebo oleja) umožňuje austenitu transformovať sa na martenzit, čo výrazne zvyšuje tvrdosť.
(Temperovanie) Vyváženie tvrdosti a húževnatosti (jadro „ladiaci“ krok): Zhasnutá skrutka sa zohrieva na „sub-Ac1 teplotu“ (nie vyššia ako 727 ° C, aby sa predišlo austenitizácii), držané pri tejto teplote, a potom sa ochladí na čiastočne ukladanie martenzitu na temperamentný martenzit, troostite a troost, znižuje si praštičku.
Vytvrdenie povrchu: karburizácia/nitriding (pre požiadavky na tvrdosť vysokej povrchovej tvrdosti)
V prípade skrutiek s nízkym obsahom uhlíka (napríklad 10# oceľ), kvôli svojmu nízkym obsahu uhlíka (≤0,15%), nemôže úplné ochladenie dosiahnuť vysokú tvrdosť. Na zvýšenie tvrdosti povrchu je potrebná povrchová karburizácia a zároveň zachováva húževnatosť jadra.
Proces karburácie: Skrutka je umiestnená v karburariznej peci (obsahujúca karburizačné činidlo, ako je metán alebo propán) pri 900-950 ° C počas 2 až 6 hodín, aby sa zvýšil obsah povrchového uhlíka na 0,8%-1,2%. Skrutka sa potom stíha a zmierňuje pri nízkej teplote.
Bežné defekty a prevencia úpravy tepla skrutky
Počas procesu tepelného spracovania spôsobia nesprávne riadenie parametrov alebo prevádzkové chyby zošrotovanie skrutiek. Bežné defekty a preventívne opatrenia sú nasledujúce:
Nedostatočná tvrdosť
Príčiny: 1. Teplota ochladenia príliš nízka; 2. Nedostatočný čas držania; 3. Pomalé rýchlosť ochladzovania
Preventívne opatrenia: 1. Nastavte teplotu ochladenia podľa špecifikácií materiálov; 2. Zaistite dostatočný čas držania; 3. Používajte ochladenie vody pre nízko uhlíkovú oceľ a ochladenie oleja pre zliatinovú oceľ
Poklesovanie praskania
Príčiny: 1. Nadmerná rýchlosť zahrievania (veľký vnútorný a vonkajší teplotný rozdiel); 2. Nadmerná miera chladenia; 3. Ostré rohy/praskliny v skrutke
Preventívne opatrenia: 1. Pomalé zahrievanie (odstupové zahrievanie); 2. Používajte ochladenie oleja alebo austempering na zliatinovú oceľ; 3. Počas spracovania odstráňte ostré rohy a vopred skontrolujte povrchové defekty
Rozmerová deformácia
Príčiny: 1. Nerovnomerné kúrenie/chladenie; 2. Asymetrický tvar skrutky; 3. Nedostatočné temperovanie
Preventívne opatrenia: 1. Použite rovnomernú vykurovaciu peci a počas chladenia otočte skrutku; 2. Optimalizovať návrh skrutky (znížte variácie hrúbky steny); 3. Tmladne okamžite po ochladení.
Oxidácia a dekarburzia
Príčina: Nadmerný vzduch v vykurovacej peci, čo vedie k oxidácii povrchu alebo strate uhlíka.
Preventívne opatrenia: 1. Používajte ochrannú atmosféru pec (dusík/vodík); 2. Pred zahrievaním naneste na povrch skrutky na povrch skrutky.
