Waar moet u op letten bij het afschrikken van slanke vierkante en rechthoekige stalen buizen?

Het blussen van een vierkante of rechthoekige buis lijkt van buitenaf op één enkele handeling - verwarm hem, laat hem in vloeistof vallen en trek hem er hard uit. In de productie is het een opeenvolging van afzonderlijke beslissingen, en een fout bij elk ervan komt tot uiting in de vorm van een verbogen buis, een ongelijkmatige hardheidsmeting of een scheur die nooit zichtbaar was totdat het onderdeel defect raakte tijdens gebruik. Dit is een samenvatting van de controlepunten die feitelijk de uitkomst bepalen, ontleend aan de productiepraktijk in plaats van aan de tabel met mechanische eigenschappen van de kwaliteit.

Een dunne buis die horizontaal wordt verwarmd, hetzij in een kameroven of in een bad, zakt enigszins door onder zijn eigen gewicht zodra hij de temperatuur bereikt en verliest zijn stijfheid. - Staal verliest een aanzienlijk deel van zijn elasticiteitsmodulus bij kamer-temperatuur ruim voordat het de typische hardingstemperatuur bereikt, en een lange, niet-ondersteunde overspanning zal zelfs onder zijn eigen gewicht meetbaar buigen.Door de buis verticaal op te hangen in een zoutbadoven of een put-oven wordt dat buigmoment volledig geëlimineerd- de buis hangt onder axiale spanning in plaats van over een horizontale overspanning te rusten, dus er is geen eigen-doorbuiging van het gewicht die achteraf kan worden gecorrigeerd.

Dit is het belangrijkst voor de verhoudingen tussen lengte- en-dwars-secties, waarbij horizontale steunpunten anders ver uit elkaar zouden liggen in verhouding tot de stijfheid van de sectie. Een kort, gedrongen gedeelte tolereert horizontale verwarming zonder veel gevolgen; een lange, dun-wandige buis niet. De beslissing over de verwarmingsoriëntatie moet worden genomen tegen de slankheid van de specifieke buis, en mag niet worden toegepast als algemeen ovenbeleid.

Ovens draaien zelden één onderdeelgrootte tegelijk in productievolume. Wanneer secties met verschillende doorsnede-grootten een ovenbelasting delen,de kleinere secties moeten zich aan het uiteinde van de ovenkamer bevinden en niet in het interieur worden begraven- ze bereiken sneller de temperatuur omdat ze minder massa hebben om door te verwarmen, en als ze zo zijn geplaatst dat ze gemakkelijk kunnen worden verwijderd, kunnen ze worden getrokken en geblust zodra ze de temperatuur hebben bereikt, zonder de grotere stukken die nog aan het verwarmen zijn te verstoren.

De praktische consequentie als dit verkeerd wordt gedaan is duidelijk: als kleine en grote onderdelen worden gemengd zonder een verwijderingsplan, raken de kleine onderdelen oververhit terwijl ze wachten op de grote, of worden de grote onderdelen vroegtijdig eruit getrokken en onder-temperatuur geblust.Zowel grote als kleine onderdelen moeten afzonderlijk worden getimed en verwijderd, waarbij de ovenbelasting fysiek is gerangschikt om die scheiding mogelijk te maken in plaats van te improviseren bij de ovendeur.

Een oven heeft een vaste warmteafgifte. Laad hem verder dan wat de output aankan, en de temperatuur van de oven daalt wanneer de lading wordt geïntroduceerd - de oven moet tijd besteden aan het herstellen naar het instelpunt voordat de onderdelen daadwerkelijk met de beoogde snelheid beginnen te verwarmen.Het duurt niet alleen langer om een ​​te grote lading op te warmen; het betekent ook dat de onderdelen langer op een lagere-dan-beoogde temperatuur blijven, waardoor het austenitiserende gedrag verandert op manieren die achteraf moeilijk te corrigeren zijn.

De praktische regel is om de lading af te stemmen op het werkelijke vermogen van de oven, en niet op het kamervolume. - In een oven past vaak fysiek meer materiaal dan hij met de beoogde snelheid kan verwarmen. Wanneer een zwaardere lading onvermijdelijk is, moet de verwarmingstijd worden verlengd om de aanvankelijke temperatuurdaling te compenseren, en die verlenging moet in het procesplan worden ingebouwd in plaats van ontdekt te worden door een onderdeel onder-temperatuur te verwijderen.

De meeste staalsoorten specificeren een afschriktemperatuurbereik in plaats van een enkel getal, en de keuze binnen dat bereik moet het afschrikmedium volgen en niet vastliggen, ongeacht waarin het onderdeel wordt afgeschrikt.Het afschrikken met water of pekel onttrekt de warmte snel genoeg zodat de onderkant van het temperatuurbereik normaal gesproken voldoende is- naar de top van het bereik gaan bovenop een toch al- ernstige quench verhoogt het risico op barsten en vervorming zonder noemenswaardige hardheidsvoordelen toe te voegen.Het blussen met olie of gesmolten-zout verwijdert de warmte op zachtere wijze, dus wordt meestal de bovenkant van het bereik gebruiktom ervoor te zorgen dat de langzamere afkoelsnelheid nog steeds de volledige uithardingsdiepte bereikt.

Dit is een beslissing met een gemiddelde -match, en het behandelen ervan als een enkel vast getal, ongeacht in welke vloeistof het onderdeel terechtkomt, is een van de meest voorkomende bronnen van inconsistente hardheidsresultaten tussen twee batches die op papier volgens dezelfde specificatie zijn verwerkt.

Dubbel-middelmatig blussend - water of pekel, gevolgd door olie of gesmolten zout - wordt specifiek gebruikt om de snelle initiële afkoelsnelheid te verkrijgen die nodig is om een ​​perliettransformatie te voorkomen, terwijl het scheurrisico wordt vermeden dat die snelle afkoelsnelheid tot het hele martensiettransformatiebereik doorvoert.De verblijftijd in het eerste medium volgt dezelfde temperatuur-en-sectielogica die wordt gebruikt voor het uitdoven van een enkel- medium; de overdracht tussen media is het onderdeel dat afzonderlijke controle nodig heeft.

Die overdracht zou ongeveer 0,5 tot 2 seconden moeten duren- lang genoeg om het onderdeel te verplaatsen zonder het te laten vallen, kort genoeg zodat het oppervlak geen tijd heeft om op temperatuur te komen (hercalescentie) voordat het het tweede medium binnengaat. Een langzame overdracht verijdelt het doel van het eerste medium door het oppervlak weer te laten opwarmen voordat de tweede afkoelfase begint; Een te abrupte overdracht riskeert een mechanische schok voor een deel dat al halverwege een verhardende transformatie is. De onderstaande tijdlijn laat zien waar deze overdracht zich bevindt ten opzichte van de martensietstart- (Ms) en finish- (Mf) punten waar de hele reeks omheen is gebouwd.

Het verwarmen van staal in de open lucht bij verhardingstemperatuur doet twee dingen tegelijk met het oppervlak: zuurstof reageert met het oppervlak om kalkaanslag te vormen, en koolstof diffundeert sneller uit de oppervlaktelaag dan het kan worden aangevuld, waardoor een ontkoolde huid achterblijft met een lager koolstofgehalte - en dus een lagere haalbare hardheid - dan de kern.Voor buisoppervlakken waar dit niet kan worden getolereerd, moet verwarming worden uitgevoerd in een goed onderhouden zoutbadoven of een beschermende-atmosfeeroven, die beide de blootstelling van het oppervlak aan vrije zuurstof beperken.

Waar geen van beide beschikbaar is, kan nog steeds een lucht{0}}atmosfeerweerstandsoven worden gebruikt, maar alleen met beschermende maatregelen - een pakketcoating, een anti-oxidatiemiddel of een opofferingsverpakking - omdat verwarming in de open lucht zonder enige bescherming de oppervlaktelaag zal ontkolen tot een diepte die afhankelijk is van tijd en temperatuur, en die diepte is moeilijk precies te voorspellen zonder een specifieke procesproef.

Zodra een verticaal opgehangen buis het blusmedium binnengaat,het moet worden verplaatst met kleine, gecontroleerde bewegingen omhoog-en-naar beneden, in plaats van te laten slingerenzij aan zij. Een zwaaiende beweging zorgt voor een ongelijkmatige lokale stroming van het blusmedium tegen verschillende vlakken van de buis terwijl het door de vloeistof beweegt, waardoor deze vlakken met verschillende snelheden afkoelen - en een ongelijkmatige afkoelsnelheid rond de dwarsdoorsnede- draagt ​​direct bij aan vervorming en aan een onevenwichtigheid van de restspanning tussen de vlakken.

Een gecontroleerde verticale slag zorgt er daarentegen voor dat de stroming van het blusmedium relatief gelijkmatig rond de volledige omtrek van de sectie blijft terwijl het door de vloeistof werkt, wat het hele punt is waarop het onderdeel überhaupt beweegt - roeren is er om de dampdeken te verwijderen die zich anders tegen een stilstaand oppervlak zou vormen en de afkoelsnelheid ongelijkmatig te vertragen, niet om het onderdeel rond de tank te verplaatsen.

Sommige onderdelen hebben op één locatie een hogere hardheid nodig - een slijtvlak, een lagerzittinggebied - dan alleen de bulkafschrikking op betrouwbare wijze oplevert, meestal omdat de massa of geometrie van dat gedeelte de warmte langzamer uit die specifieke zone trekt tijdens een gewone onderdompelingsafschrikking.De oplossing is om het hele onderdeel zoals normaal ondergedompeld te houden, maar een extra straal blusvloeistof specifiek op de zone te richten die de snellere lokale koelsnelheid nodig heeft, bovenop de volledige onderdompeling in plaats van in plaats daarvan.

Dit is een doelgerichte aanvulling, geen vervanging voor een correcte algehele afschrikking - de rest van het onderdeel heeft nog steeds de standaard onderdompelingsvolgorde nodig om de eigen vereiste hardheid te bereiken en om een ​​discrepantie in de hardheid te vermijden die ernstig genoeg is om zijn eigen spanningsconcentratie te introduceren op de grens tussen de bespoten zone en de rest van de sectie.

Zoutbadovens verwarmen door elektrische weerstand tussen elektroden die zijn ondergedompeld in het gesmolten zout, en een onderdeel dat te dicht bij een elektrode is geplaatst, pikt plaatselijke oververhitting op van het geconcentreerde stroompad nabij die elektrode - de verwarming is niet perfect uniform door het badvolume, en de nabijheid van de elektrode is waar die niet--uniformiteit het sterkst is.Een werkafstand van ten minste 50 mm tot de elektroden is het praktische minimum om dat plaatselijke effect te voorkomen.

Dezelfde logica voor de vrije ruimte is van toepassing op twee andere dimensies in de oven: de afstand tot de ovenwand en de onderdompelingsdiepte onder het vloeistofoppervlak van het bad - moeten beide ook op minimaal 50 mm worden gehouden. Een onderdeel dat dicht bij de muur of te dicht bij het vloeistofoppervlak zit, wordt blootgesteld aan een andere thermische omgeving dan een onderdeel dat op de juiste manier in het bad is gecentreerd, en dat verschil komt tot uiting in een inconsistente hardheid of vervorming tussen anderszins identieke onderdelen die in verschillende posities binnen dezelfde belasting worden verwerkt.

Gegradueerd blussen -, ook wel martemperen genoemd - houdt het onderdeel op een temperatuur net boven het martensietstartpunt in plaats van rechtstreeks door te gaan naar kamertemperatuur, waardoor de temperatuur door de sectie gelijk kan worden voordat de uiteindelijke transformatie gelijkmatiger plaatsvindt.Door de austenitiserende afschriktemperatuur voor dit proces enigszins te verhogen, wordt de stabiliteit van het achtergebleven austeniet vergroot, waardoor de neiging van dat austeniet om te ontbinden tot perliet tijdens de isothermische vasthoudfase wordt verminderd in plaats van schoon te transformeren in martensiet zodra het onderdeel blijft afkoelen.

Dit is een bewuste afwijking van de eerder beschreven selectie van de medium{0}}gematchte temperatuur - graduele uitdoving is een afzonderlijk proces met zijn eigen temperatuurlogica, aangedreven door austenietstabiliteit tijdens het vasthouden in plaats van door de hevigheid van afkoeling van een enkel medium.

Structurele en gewone koolstofstaalsoorten tolereren dat ze rechtstreeks in een oven worden geladen die al op de afschriktemperatuur is, of zelfs 20 tot 30 graden Celsius daarboven, zonder een voorverwarmingsfase. - Hun legeringsgehalte is zo laag dat thermische schokken en korrelgroei tijdens snelle verwarming geen grote zorgen zijn.Staalsoorten met een hoog-koolstofgehalte en hoog-gelegeerde staalsoorten zijn een ander geval: als u ze rechtstreeks in een hete oven laadt, riskeert u ongelijkmatige thermische uitzetting over de sectie en overmatige korrelgroei in de hogere- legeringsmatrix.Deze soorten moeten eerst worden voorverwarmd tot ongeveer 600 graden Celsius en vervolgens worden verhoogd tot de uiteindelijke blustemperatuurin een tweede fase, waarbij de sectie de tijd krijgt om te egaliseren voordat deze door het hogere- temperatuurbereik wordt geduwd waar de risico's groter zijn.

Het behandelen van elk staaltype met dezelfde directe--ladingspraktijk is een gebruikelijke sluiproute bij kleinere bewerkingen, en het zijn vooral de hoge-koolstof- en hoge- legeringssoorten waar die sluiproute problemen veroorzaakt die een structureel koolstofstaal nooit zou vertonen.

Waar een buis een diep geharde behuizing nodig heeft - een dik gedeelte dat slijtagebelasting door het grootste deel van de dwarsdoorsnede draagt-doorsnede - ondersteunt een iets hogere afschriktemperatuur binnen het toegestane bereik van de kwaliteit een diepere hardingsdiepte. Wanneer slechts een ondiepe geharde laag vereist is, is een lagere temperatuur binnen dit bereik de betere keuze, omdat dit het verhardingseffect beperkt tot dichter bij het oppervlak en het risico op verbrossing en vervorming van de kern vermindert dat gepaard gaat met het austenitiseren van meer van de sectie dan de toepassing feitelijk nodig heeft.

Dit is een derde, onafhankelijke as voor temperatuurselectie naast de medium-matched logica en de graduele-quenchinglogica die hierboven is beschreven - case-dieptevereiste, blusmedium en procestype (enkel-medium versus gradueel) kunnen de temperatuurkeuze elk in een andere richting duwen, en de uiteindelijke selectie moet alle drie in overeenstemming brengen met de werkelijke servicevereisten van het onderdeel.

Het blusmedium zelf moet schoon zijn en de temperatuur-gecontroleerd om zich voorspelbaar te kunnen gedragen.Olie, zeepresten of andere verontreinigingen in het bluswater veranderen de koeleigenschappen op onvoorspelbare wijze- een verontreinigd bad kan een ongelijkmatige dampdeken tegen het oppervlak van het onderdeel vormen, waardoor de afkoelsnelheid op een manier wordt vertraagd die moeilijk te detecteren is, totdat het hardheidsresultaat inconsistent is.De watertemperatuur moet over het algemeen onder de 40 graden Celsius blijven en de olietemperatuur onder de 80 graden Celsius- beide media verliezen de mate van afkoeling naarmate ze warmer worden, en een bad dat door herhaald gebruik zonder koeling boven de beoogde temperatuur is gekomen, zal steeds minder agressief doven dan waarvoor het proces was ontworpen.

Neem nu contact op