Als kerncomponenten van mechanische verbindingen bepalen schroefprestaties direct de betrouwbaarheid en veiligheid van apparatuur. Warmtebehandeling is een kritisch proces dat de interne structuur van schroeven wijzigt door de verwarming, isolatie en koelprocessen te regelen om de gewenste mechanische eigenschappen te bereiken (zoals sterkte, hardheid en taaiheid). Schroeven gemaakt van verschillende materialen (zoals koolstofstaal, legeringsstaal en roestvrij staal) vereisen oplossingen voor warmtebehandeling op maat om aan de vereisten van diverse toepassingen (zoals automotive, constructie en ruimtevaart) te voldoen.
Het kerndoel van de behandeling van schroefwarmte
Schroeven moeten de belastingen zoals spanning, afschuiving en impact tijdens het bedrijf weerstaan, en sommige moeten ook bestand zijn tegen zware omgevingen zoals corrosie en hoge temperaturen. Het kerndoel van warmtebehandeling is om een balans te vinden tussen sterkte en taaiheid, die kan worden gecategoriseerd in drie hoofdcategorieën:
Prestatieverbetering (de belangrijkste doelstelling): Door de interne structuur te wijzigen (zoals het vormen van martensiet of sorbiet), worden de treksterkte, opbrengststerkte en hardheid van de schroef verhoogd, waardoor plastische vervorming of breuk onder belasting wordt voorkomen. (Typische toepassingen zijn onder meer automotormotorblokschroeven en brugverbindingsschroeven, die hoge belastingen moeten weerstaan zonder vervorming.)
Verlicht interne stress: Na koude kop (vormend) en bewerking blijft restspanning binnen de schroef, wat gemakkelijk kan leiden tot barsten of dimensionale vervorming tijdens het daaropvolgende gebruik. Warmtebehandeling, door processen zoals temperatuur op lage temperatuur en gloeiing van stressverlichting, kunnen deze interne spanningen vrijgeven en dimensionale stabiliteit garanderen. (Typische use case: microschroeven die worden gebruikt in precisie -instrumenten vereisen een extreem hoge dimensionale nauwkeurigheid (bijv. Toleranties van ± 0,01 mm).).
Verbetering van de bewerkbaarheid: Sommige materialen met een hoge hardheid (zoals koolstofarme staal) zijn moeilijk direct te bewerken. Gloei kan de hardheid verminderen en de plasticheid vergroten, het faciliteren van koude kop of schroefdraad. Blussen en temperen kan vervolgens worden gebruikt om de sterkte te vergroten. (Typische use case: 45# stalen schroeven worden gegloeid voordat ze worden gevormd (om de hardheid te verminderen tot HB180-220), gevolgd door een uitdoving en temperen na bewerking (om de hardheid te vergroten tot HRC35-40).).
Veel voorkomende schroefmaterialen en bijbehorende warmtebehandelingsprocessen
De keuze van het schroefmateriaal bepaalt de warmtebehandelingsroute. De verschillen in samenstelling (zoals koolstofgehalte en legeringselementen) tussen verschillende materialen leiden tot volledig verschillende fasetransformatiekenmerken en prestatie -eisen. De volgende zijn procescombinaties voor drie reguliere materialen:
Koolstofarme staal Q235, 10# staal: kernwarmtebehandelingsproces (carburerende blussende lage temperatuur temperen)
Medium-koolstofstaal 45# staal, 35# staal: doorhardende middellange temperatuur temperen
Legering structureel staal 40cr, 35Crmo: blussen en temperen (blussen high-temperatuur temperen)
Martensitisch roestvrij staal 410, 420: Temperatie op lage temperatuur blussen
Belangrijkste procesverbindingen van behandeling van schroefwarmte
Schroefwarmtebehandeling vereist een strikte controle van de drie -fase parameters van "verwarming - houden - koeling" om defecten zoals onvoldoende hardheid, kraken en vervorming te voorkomen. Het volgende is een gedetailleerde analyse van het kernproces:
Voorbehandeling: gloeien/normaliseren (voorbereiding op latere verwerking of uiteindelijke warmtebehandeling)
Gloei: Verhit de schroef langzaam tot 30-50 ° C boven AC3 (hypoeutectoïde staal) of AC1 (hypereutectoïde staal), houd een tijdsperiode vast en koel vervolgens langzaam in de oven (koelsnelheid ≤ 50 ° C/H).
Doel: Verminder de hardheid (bijv. 45# stalen hardheid ≤ HB229 na gloeien), verlicht de verwerkingsspanningen en verfijn de korrelgrootte ter voorbereiding op koude kop of blussen.
Normaliseren: verwarming tot een temperatuur vergelijkbaar met gloeien, maar vasthouden gevolgd door koeling in lucht (koelsnelheid sneller dan gloeien).
Doel: produceer een fijnere pearlietstructuur met een iets hogere hardheid dan gloeien (45# stalen hardheid HB170-230 na normalisatie). Geschikt voor niet-kritische schroeven met bepaalde sterkte-eisen.
Versterking van de behandeling: doorbladerende temperten (bepaalt de uiteindelijke mechanische eigenschappen van de schroef)
(Blussen) bereikt een hoge hardheid, maar ook brosheid: de schroef wordt verwarmd tot de "austenitiserende temperatuur" (bijv. 840-860 ° C voor 45# staal, 830-850 ° C voor 40Cr-staal), op deze temperatuur gehouden om de microstructuur volledig te laten transformeren in austeniet. Snelle koeling (bijv. Water of oliekoeling) zorgt ervoor dat de austeniet kan transformeren in martensiet, waardoor de hardheid aanzienlijk wordt vergroot.
(Tempering) Balancing hardness and toughness (the core "tuning" step): The quenched screw is reheated to "sub-Ac1 temperature" (no higher than 727°C to avoid austenitization), held at this temperature, and then cooled to partially decompose the martensite into tempered martensite, troostite, and troostite, reducing brittleness while retaining a certain degree of hardness.
Oppervlakteharden: carburiseren/nitriden (voor hoge oppervlakte -hardheidseisen)
Voor koolstofarme stalen schroeven (zoals 10# staal), vanwege hun lage koolstofgehalte (≤0,15%), kan volledige blussen geen hoge hardheid bereiken. Oppervlakte -carburatie is vereist om de hardheid van het oppervlak te vergroten met behoud van de taaiheid van de kern.
Carburizerproces: de schroef wordt gedurende 2-6 uur in een carburerende oven (met een carburatiemiddel zoals methaan of propaan) bij 900-950 ° C geplaatst om het koolstofgehalte van het oppervlak te verhogen tot 0,8%-1,2%. De schroef wordt vervolgens geblust en getemperd bij lage temperatuur.
Veel voorkomende gebreken en preventie van behandeling van schroefwarmte
Tijdens het warmtebehandelingsproces zullen onjuiste parameterregeling of operationele fouten ervoor zorgen dat de schroeven worden geschrapt. Veel voorkomende defecten en preventieve maatregelen zijn als volgt:
Onvoldoende hardheid
Veroorzaken: 1. Temperatuur te laag; 2. onvoldoende houdtijd; 3. Langzame koelsnelheid
Preventieve maatregelen: 1. Stel de blustemperatuur in volgens materiaalspecificaties; 2. Zorg voor voldoende houdtijd; 3. Gebruik water blussen voor koolstofarm staal en olie-blus voor legeringsstaal
Blussen kraken
Oorzaken: 1. Overmatige verwarmingssnelheid (grote interne en externe temperatuurverschil); 2. Overmatige koelsnelheid; 3. Scherpe hoeken/scheuren in de schroef
Preventieve maatregelen: 1. Langzame verwarming (geënsceneerde verwarming); 2. Gebruik olie of austemperatie voor legeringsstaal; 3. Verwijder scherpe hoeken tijdens de verwerking en inspecteer van tevoren op oppervlaktefouten
Dimensionale vervorming
Oorzaken: 1. Ongelijke verwarming/koeling; 2. Asymmetrische schroefvorm; 3. Onvoldoende temperen
Preventieve maatregelen: 1. Gebruik een uniforme verwarmingsoven en draai de schroef tijdens het afkoelen; 2. Optimaliseer de schroefontwerp (verminder de variaties van de wanddikte); 3.
Oxidatie en decarburisatie
Oorzaak: overmatige lucht in de verwarmingsoven, wat leidt tot oppervlakte -oxidatie of koolstofverlies.
Preventieve maatregelen: 1. Gebruik een beschermende atmosfeeroven (stikstof/waterstof); 2. Breng anti-oxidatiecoating aan op het schroefoppervlak voor het verwarmen.
