Ca componente de bază ale conexiunilor mecanice, performanța șurubului determină direct fiabilitatea și siguranța echipamentelor. Tratamentul termic este un proces critic care modifică structura internă a șuruburilor prin controlul proceselor de încălzire, izolare și răcire pentru a obține proprietățile mecanice dorite (cum ar fi rezistența, duritatea și duritatea). Șuruburile din diferite materiale (cum ar fi oțelul de carbon, oțelul din aliaj și oțelul inoxidabil) necesită soluții de tratare termică personalizată pentru a răspunde cerințelor de aplicații diverse (cum ar fi automobile, construcții și aerospațiale).
Scopul principal al tratării termice cu șuruburi
Șuruburile trebuie să reziste la sarcini, cum ar fi tensiunea, forfecarea și impactul în timpul funcționării, iar unele trebuie, de asemenea, să reziste la medii dure, cum ar fi coroziunea și temperaturile ridicate. Scopul principal al tratamentului termic este de a atinge un echilibru între forță și duritate, care poate fi clasificat în trei categorii principale:
Îmbunătățirea performanței (cel mai important obiectiv): Prin modificarea structurii interne (cum ar fi formarea martensitei sau sorbitei), rezistența la tracțiune, rezistența la randament și duritatea șurubului sunt crescute, prevenind deformarea plastică sau fractura sub sarcină. (Aplicațiile tipice includ șuruburi de bloc motor auto și șuruburi de conectare a podului, care trebuie să reziste la sarcini mari fără deformare.)
Ameliorați stresul intern: După titlu la rece (formare) și prelucrare, stresul rezidual rămâne în șurub, ceea ce poate duce cu ușurință la fisurare sau deformare dimensională în timpul utilizării ulterioare. Tratamentul termic, prin procese precum temperarea la temperatură scăzută și recoacerea de relief de tensiune, poate elibera aceste tensiuni interne și poate asigura stabilitatea dimensională. (Cazul de utilizare tipic: Micro șuruburile utilizate în instrumentele de precizie necesită o precizie dimensională extrem de ridicată (de exemplu, toleranțe de ± 0,01mm).
Îmbunătățirea mașinarii: Unele materiale de înaltă calitate (cum ar fi oțel cu conținut ridicat de carbon) sunt dificil de prelucrat direct. Recuperarea poate reduce duritatea și crește plasticitatea, facilitând titlul rece sau filetarea. Schemarea și temperarea pot fi apoi utilizate pentru a crește rezistența. (Carcasă de utilizare tipică: 45# șuruburile de oțel sunt recuperate înainte de formare (pentru a reduce duritatea la HB180-220), urmate de stingerea și temperarea după prelucrare (pentru a crește duritatea la HRC35-40).)
Materiale cu șuruburi obișnuite și procese corespunzătoare de tratare termică
Alegerea materialului cu șurub determină calea de tratare termică. Diferențele de compoziție (cum ar fi conținutul de carbon și elementele de aliere) între diferite materiale duc la caracteristici de transformare a fazelor complet diferite și cerințele de performanță. Următoarele sunt combinații de procese pentru trei materiale principale:
Oțel cu conținut scăzut de carbon Q235, 10# oțel: proces de tratare a căldurii miezului (carburizare care stinge temperatura scăzută la temperatură)
Oțel mediu cu carbon mediu 45# oțel, 35# oțel: temperare la temperatură medie în limitare
Oțel structural din aliaj 40CR, 35CRMO: stingerea și temperarea (stingerea temperaturii la temperaturi ridicate)
Oțel inoxidabil martensitic 410, 420: stingerea temperaturii scăzute la temperatură
Legături cheie ale procesului de tratare termică cu șuruburi
Tratamentul de căldură cu șuruburi necesită un control strict al parametrilor în trei etape de „încălzire - menținere - răcire” pentru a evita defecte precum duritate insuficientă, fisurare și deformare. Următoarea este o analiză detaliată a procesului de bază:
Pretratare: recoacere/normalizare (pregătirea pentru procesarea ulterioară sau tratamentul termic final)
Recuperare: Încălziți încet șurubul la 30-50 ° C deasupra AC3 (oțel hipoeutectoid) sau AC1 (oțel hipereutectoid), țineți o perioadă de timp și apoi se răcește încet în cuptor (rata de răcire ≤ 50 ° C/h).
Scop: Reduceți duritatea (de exemplu, 45# Duritate de oțel ≤ HB229 după recoacere), ameliorați tensiunile de procesare și rafinați dimensiunea cerealelor în pregătirea titlului la rece sau a stingerii.
Normalizare: încălzirea la o temperatură similară cu recoacerea, dar menținerea urmată de răcirea în aer (rata de răcire mai repede decât recoacerea).
Scop: Produceți o structură mai fină a perlelor, cu o duritate ușor mai mare decât recoacerea (45# Hardness Oțel HB170-230 după normalizare). Potrivit pentru șuruburi non-critice cu anumite cerințe de rezistență.
Tratamentul de întărire: temperarea de stingere (determină proprietățile mecanice finale ale șurubului)
(Stingerea) obține o duritate ridicată, dar și brittleness: șurubul este încălzit până la „temperatura austenitizantă” (de exemplu, 840-860 ° C pentru 45# oțel, 830-850 ° C pentru oțel 40CR), menținută la această temperatură pentru a permite microstructurii să se transforme complet în austenită. Răcirea rapidă (de exemplu, răcirea apei sau a uleiului) permite austenitei să se transforme în martensită, crescând semnificativ duritatea.
(Temperating) Echilibrarea durității și durității (etapa de „reglare” a miezului): șurubul stins este reîncălzit la „temperatura sub-ac1” (nu mai mare de 727 ° C pentru a evita austenitizarea), menținută la această temperatură, și apoi răcită pentru a descompune parțial martensiteul în martensite, trostite și a trobostit, reducând brittul în timp ce retrăgând un anumit grad.
Întărirea suprafeței: carburizare/nitring (pentru cerințe mari de duritate a suprafeței)
Pentru șuruburile cu oțel cu conținut scăzut de carbon (cum ar fi 10# oțel), datorită conținutului scăzut de carbon (≤0,15%), stingerea completă nu poate obține o duritate ridicată. Carburizarea suprafeței este necesară pentru a crește duritatea suprafeței, păstrând în același timp duritatea miezului.
Proces de carburizare: șurubul este plasat într-un cuptor de carburizare (care conține un agent de carburizare, cum ar fi metanul sau propanul) la 900-950 ° C timp de 2-6 ore pentru a ridica conținutul de carbon de suprafață la 0,8%-1,2%. Șurubul este apoi stins și temperat la temperatură scăzută.
Defecte comune și prevenirea tratamentului termic cu șuruburi
În timpul procesului de tratare a căldurii, controlul necorespunzător al parametrilor sau erorile operaționale vor face ca șuruburile să fie anulate. Defectele comune și măsurile preventive sunt următoarele:
Duritate insuficientă
Cauze: 1. Temperatura de stingere prea scăzută; 2. timp insuficient de deținere; 3. Rata de răcire lentă
Măsuri preventive: 1. Setați temperatura de stingere în conformitate cu specificațiile materialului; 2. Asigurați -vă suficient timp de reținere; 3. Utilizați stingerea apei pentru oțelul cu conținut scăzut de carbon și stingerea uleiului pentru oțelul din aliaj
Stingerea fisurilor
Cauze: 1. Rata excesivă de încălzire (diferență mare de temperatură internă și externă); 2. Rata de răcire excesivă; 3.. Colțuri/fisuri ascuțite în șurub
Măsuri preventive: 1. Încălzire lentă (încălzire etapizată); 2. Folosiți stingerea uleiului sau austempering pentru oțelul din aliaj; 3. Scoateți colțurile ascuțite în timpul procesării și inspectați -vă în avans defecte de suprafață
Deformare dimensională
Cauze: 1. Încălzire/răcire neuniformă; 2. Forma șurubului asimetric; 3. temperament insuficient
Măsuri preventive: 1. Utilizați un cuptor de încălzire uniform și rotiți șurubul în timpul răcirii; 2. optimizați designul șurubului (reduceți variațiile de grosime a peretelui); 3. Temperat prompt după stingere.
Oxidare și decarburizare
Cauză: aer excesiv în cuptorul de încălzire, ceea ce duce la oxidarea suprafeței sau la pierderea de carbon.
Măsuri preventive: 1. Utilizați un cuptor de atmosferă de protecție (azot/hidrogen); 2. Aplicați acoperirea anti-oxidare pe suprafața șurubului înainte de încălzire.
