كمكونات أساسية للاتصالات الميكانيكية ، يحدد أداء المسمار مباشرة موثوقية وسلامة المعدات. تعد المعالجة الحرارية عملية حرجة تعدل الهيكل الداخلي للبراغي عن طريق التحكم في عمليات التدفئة والعزل والتبريد لتحقيق الخصائص الميكانيكية المطلوبة (مثل القوة والصلابة والمتانة). تتطلب البراغي المصنوعة من مواد مختلفة (مثل الفولاذ الكربوني ، والسبائك الصلب ، والفولاذ المقاوم للصدأ) حلول معالجة حرارة مصممة لتلبية متطلبات التطبيقات المتنوعة (مثل السيارات والبناء والفضاء).
الغرض الأساسي من معالجة الحرارة المسمار
يجب أن تحمل البراغي الأحمال مثل التوتر والقص والتأثير أثناء التشغيل ، ويجب على البعض أيضًا تحمل البيئات القاسية مثل التآكل ودرجات الحرارة العالية. الهدف الأساسي للمعالجة الحرارية هو تحقيق توازن بين القوة والصلابة ، والتي يمكن تصنيفها إلى ثلاث فئات رئيسية:
تعزيز الأداء (الهدف الأكثر أهمية): من خلال تعديل الهيكل الداخلي (مثل تشكيل martensite أو sorbite) ، يتم زيادة قوة الشد ، قوة العائد ، صلابة المسمار ، مما يمنع تشوه البلاستيك أو الكسر تحت الحمل. (تشمل التطبيقات النموذجية مسامير كتلة محرك السيارات ومسامير اتصال الجسر ، والتي يجب أن تحمل الأحمال العالية دون تشوه.)
تخفيف التوتر الداخلي: بعد العنوان البارد (التشكيل) والآلات ، يظل الإجهاد المتبقي داخل المسمار ، مما قد يؤدي بسهولة إلى تكسير أو تشوه الأبعاد أثناء الاستخدام اللاحق. يمكن أن تطلق المعالجة الحرارية ، من خلال عمليات مثل تقلب درجات الحرارة المنخفضة وتخفيف الإجهاد ، هذه الضغوط الداخلية وضمان الاستقرار الأبعاد. (حالة الاستخدام النموذجية: تتطلب البراغي الدقيقة المستخدمة في الأدوات الدقيقة دقة ذات أبعاد عالية للغاية (على سبيل المثال ، التحمل ± 0.01mm).).
تحسين قابلية الآلات: يصعب صياغة بعض المواد عالية الصلابة (مثل الفولاذ العالي الكربون) مباشرة. الصلب يمكن أن يقلل من الصلابة ويزيد من اللدونة ، مما يسهل العنوان البارد أو الخيوط. يمكن بعد ذلك استخدام التبريد والتهد لزيادة القوة. (حالة الاستخدام النموذجي: يتم صلب مسامير الصلب 45# قبل تشكيل (لتقليل الصلابة إلى HB180-220) ، تليها التبريد والتهدئة بعد الآلات (لزيادة الصلابة إلى HRC35-40).).
مواد المسمار الشائعة وعمليات معالجة الحرارة المقابلة
يحدد اختيار مادة المسمار مسار المعالجة الحرارية. تؤدي الاختلافات في التكوين (مثل محتوى الكربون وعناصر صناعة السبائك) بين المواد المختلفة إلى خصائص تحويل الطور المختلفة تمامًا ومتطلبات الأداء. فيما يلي مجموعات العمليات لثلاث مواد رئيسية:
منخفض الكربون الصلب Q235 ، 10# الصلب: عملية معالجة الحرارة الأساسية (كربن تبريد درجة حرارة منخفضة)
الصلب المتوسطة الكربون 45# الصلب ، 35# الصلب: من خلال تراجع درجات الحرارة المتوسطة
الصلب الهيكلي للسبائك 40Cr ، 35Crmo: التبريد والتهدئة (إخماد ارتفاع درجات الحرارة العالية)
الفولاذ المقاوم للصدأ مارتينيسيت 410 ، 420: تبريد درجة حرارة منخفضة
روابط العملية الرئيسية للمعالجة الحرارية المسمار
يتطلب المعالجة الحرارية المسمار تحكمًا صارمًا في المعلمات الثلاث من "التسخين - التمسك - التبريد" لتجنب العيوب مثل الصلابة غير الكافية والتكسير والتشوه. فيما يلي تحليل مفصل للعملية الأساسية:
المعالجة: الصلب/التطبيع (التحضير للمعالجة اللاحقة أو المعالجة الحرارية النهائية)
الصلب: قم بتسخين المسمار ببطء إلى 30-50 درجة مئوية فوق AC3 (الفولاذ hypoeutectoid) أو AC1 (الفولاذ hypereutectoid) ، امسك لفترة من الوقت ، ثم يبرد ببطء في الفرن (معدل التبريد ≤ 50 درجة مئوية/ساعة).
الغرض: تقليل صلابة (على سبيل المثال ، 45# صلابة الصلب ≤ HB229 بعد الصلب) ، وتخفيف ضغوط المعالجة ، وصقل حجم الحبوب استعدادًا للعنصر البارد أو التبريد.
التطبيع: التدفئة إلى درجة حرارة مماثلة للصلصة ، ولكن تمسك بالتبريد في الهواء (معدل التبريد أسرع من الصلب).
الغرض: إنتاج بنية بيرلايت أدق مع صلابة أعلى قليلاً من الصلب (45# الصلابة الصلب HB170-230 بعد التطبيع). مناسبة للبراغي غير الحرجة مع بعض متطلبات القوة.
تعزيز المعالجة: تبريد التهدئة (يحدد الخصائص الميكانيكية النهائية للمسمار)
يحقق (التبريد) صلابة عالية ، ولكن أيضًا الهشاشة: يتم تسخين المسمار إلى "درجة حرارة التقيد" (على سبيل المثال ، 840-860 درجة مئوية ل 45# من الصلب ، 830-850 درجة مئوية لـ 40Cr Steel) ، التي تم الاحتفاظ بها في درجة الحرارة هذه للسماح للبنية الدقيقة بالتحول تمامًا إلى Austenite. يتيح التبريد السريع (على سبيل المثال ، الماء أو تبريد الزيت) للأوليستينيت أن يتحول إلى martensite ، مما يزيد بشكل كبير من الصلابة.
(هجر) موازنة الصلابة والصلابة (خطوة "ضبط" الأساسية): يتم تسخين المسمار الذي تم إخماده إلى "درجة حرارة Sub-AC1" (لا تزيد عن 727 درجة مئوية لتجنب التذاكر) ، ويتم الاحتفاظ به في درجة الحرارة هذه ، ثم يبرد لتحلل المارتينيت جزئيًا إلى martensite ، و troostite ، وتخفيف الترجيح.
تصلب السطح: المكربن/النترنج (لمتطلبات صلابة السطح العالية)
بالنسبة إلى مسامير الصلب منخفض الكربون (مثل 10# الصلب) ، نظرًا لمحتوى الكربون المنخفض (. مطلوب كربنة السطح لزيادة صلابة السطح مع الحفاظ على صلابة القلب.
عملية المكربن: يتم وضع المسمار في فرن المكربن (يحتوي على عامل المكربن مثل الميثان أو البروبان) عند 900-950 درجة مئوية لمدة 2-6 ساعات لرفع محتوى الكربون السطحي إلى 0.8 ٪ -1.2 ٪. ثم يتم إخماد المسمار وتهدئة في درجة حرارة منخفضة.
العيوب الشائعة والوقاية من معالجة الحرارة المسمار
أثناء عملية معالجة الحرارة ، سيؤدي التحكم غير السليم في المعلمة أو الأخطاء التشغيلية إلى إلغاء إلغاء البراغي. العيوب الشائعة والتدابير الوقائية هي كما يلي:
صلابة غير كافية
الأسباب: 1. تبريد درجة حرارة منخفضة للغاية ؛ 2. غير كافٍ للوقت ؛ 3. معدل التبريد البطيء
التدابير الوقائية: 1. تعيين درجة حرارة التبريد وفقًا لمواصفات المواد ؛ 2. ضمان وقت الاحتفاظ كافيًا ؛ 3. استخدم تبريد الماء لارتفاع الفولاذ والزيت منخفض الكربون لسبائك الصلب
تبريد التكسير
الأسباب: 1. معدل التدفئة المفرط (اختلاف درجة الحرارة الداخلية والخارجية الكبيرة) ؛ 2. معدل التبريد المفرط. 3. زوايا/تشققات حادة في المسمار
التدابير الوقائية: 1. التدفئة البطيئة (التدفئة المرحلية) ؛ 2. استخدم تبريد الزيت أو Austempering لسبائك الصلب ؛ 3. قم بإزالة الزوايا الحادة أثناء المعالجة والتفقد لعلاجات السطح مقدمًا
تشوه الأبعاد
الأسباب: 1. التسخين/التبريد غير المتكافئ ؛ 2. شكل المسمار غير المتماثل. 3. عدم كفاية التخفيف
التدابير الوقائية: 1. استخدم فرن تسخين موحد وقم بتدوير المسمار أثناء التبريد ؛ 2. تحسين تصميم المسمار (تقليل اختلافات سمك الجدار) ؛ 3. التزاجه على الفور بعد التبريد.
الأكسدة وإزالة الكربرة
السبب: الهواء المفرط في فرن التدفئة ، مما يؤدي إلى أكسدة السطح أو فقدان الكربون.
التدابير الوقائية: 1. استخدم فرن الغلاف الجوي وقائي (النيتروجين/الهيدروجين) ؛ 2. ضع طلاء مضاد للأكسدة على سطح المسمار قبل التسخين.
