Technologia tła:
Łączniki o wysokiej wytrzymałości wymagają obróbki cieplnej zgodnie z wymaganiami technicznymi. Obróbka cieplna hartowanie i odpuszczanie Celem obróbki cieplnej jest poprawa kompleksowych właściwości mechanicznych elementów złącznych w celu spełnienia określonych wymagań dotyczących wytrzymałości na rozciąganie i współczynnika plastyczności. Proces obróbki cieplnej ma kluczowy wpływ na jakość wewnętrzną elementów złącznych o wysokiej wytrzymałości, a zwłaszcza na ich jakość wewnętrzną. Podczas procesu hartowania i odpuszczania, pewna ilość gazu utleniającego jest zazwyczaj wprowadzana spoza pieca. Gaz utleniający reaguje ze śrubą, powodując odwęglenie jej powierzchni. Ze względu na zróżnicowaną strukturę powierzchni i wnętrza, śruby mają różne współczynniki rozszerzalności cieplnej. Podczas hartowania mogą wystąpić pęknięcia powierzchniowe, co obniża jakość produktu. Tradycyjny proces obróbki cieplnej polega na bezpośrednim umieszczeniu śrub w piecu hartowniczym w celu hartowania w wysokiej temperaturze. Podczas hartowania i odpuszczania mogą wystąpić problemy, takie jak niewystarczająca twardość w stanie zahartowanym, nierównomierna twardość w stanie zahartowanym, nadmierne odkształcenia podczas hartowania i pęknięcia podczas hartowania. W związku z tym konieczne jest udoskonalenie tradycyjnego procesu obróbki cieplnej.
Elementy realizacji technicznej:
Celem niniejszego wynalazku jest opracowanie procesu obróbki cieplnej śrub, który pozwoli na lepsze hartowanie, lepszą jakość produktu i dłuższą żywotność produktu, aby zaradzić niedostatkom obecnej technologii.
Aby osiągnąć powyższe cele, niniejszy wynalazek przyjmuje następujące rozwiązanie techniczne:
Proces obróbki cieplnej śrub obejmuje następujące kroki:
S1. Defosforyzacja;
S2. Obróbka wstępna: Umieścić produkt w piecu do nagrzewania wstępnego i w sposób ciągły wtłaczać do niego azot o wysokiej temperaturze. Po nagrzewaniu wstępnym przez 2,5 do 3 godzin, wyjąć produkt i umieścić go w piecu do nawęglania w celu nawęglania;
S3. Hartowanie: Umieść produkt w piecu hartowniczym i wstrzykuj do niego azot. Po wstrzyknięciu azotu przez 30–40 minut, powoli podnieś temperaturę pieca hartowniczego do 460–500°C i utrzymaj ją przez 15–20 minut przed przejściem do pierwszego etapu hartowania. Powoli podnieś temperaturę pieca hartowniczego do 550–700°C i utrzymaj ją przez 20–35 minut przed przejściem do drugiego etapu hartowania. Powoli podnieś temperaturę pieca hartowniczego do 750–850°C i utrzymaj ją przez 30–45 minut przed przejściem do trzeciego etapu hartowania.
S4. Chłodzenie olejem: Wyjmij wystudzony produkt i umieść go w pierwszym zbiorniku z olejem hartowniczym w celu schłodzenia, mieszając co 15 minut i utrzymując go w tej temperaturze przez 20–30 minut. Po wyjęciu umieść go w drugim zbiorniku z olejem hartowniczym w celu schłodzenia, mieszając co 15 minut, aż temperatura produktu spadnie do 100°C.
S5. Usuwanie oleju: Wyjąć schłodzony produkt i odstawić na 35–45 minut, a następnie zdmuchnąć olej hartowniczy z powierzchni produktu za pomocą zimnego powietrza;
S6. Hartowanie: Umieścić odtłuszczony produkt w piecu do hartowania w celu odpuszczania, ustawić temperaturę hartowania na 110–180°C, a czas hartowania na 1,5–3 godziny. Wykonać pierwszy etap hartowania; podnieść temperaturę do 370–410°C i odpuszczać przez 3–6 godzin przed przejściem do drugiego etapu hartowania; Po hartowaniu schłodzić produkt do temperatury pokojowej.
Preferencyjnie w kroku s1 powyżej roztwór czyszczący składa się z następujących składników masowych: 20–36 części octanu butylu, 10–13 części kwasu poliglikolowego, 16–20 części kwasu aminooctowego, 13–22 części akrylanu etylu, 5–9 części soli trietanoloaminowej kwasu oleinowego, 3–16 części etanoloaminy i 18–26 części wody, co może skutecznie usuwać plamy oleju na powierzchni produktu i zapobiegać wpływowi na efekt gaszenia.
Bardziej korzystnie, wspomniany zbiornik defosforyzacyjny jest wyposażony w roztwór defosforyzujący, który wybiera roztwór wodorotlenku potasu o stężeniu 2,2-6,5 g/l lub roztwór wodorotlenku sodu o stężeniu 2,8-6,9 g/l.
Bardziej korzystnie, w wyżej wymienionym kroku s2, azot o wysokiej temperaturze wprowadzany do pieca do podgrzewania wstępnego jest azotem w piecu hartowniczym w kroku s3, o przepływie 2,5–3,5 l/h. Podgrzewając produkt, można osuszyć roztwór czyszczący na jego powierzchni, a nagły wzrost temperatury w piecu hartowniczym może zapobiec pogorszeniu jakości produktu.
Ponadto, w kroku s3 powyżej, prędkość przepływu azotu wynosi 4-5 l/h, co pozwala na usunięcie powietrza z pieca do podgrzewania wstępnego, zapobiega reakcji utleniania pomiędzy tlenem a produktem i zapobiega odwęgleniu, które może powodować uszkodzenie elementów złącznych gwintowanych i skrócić żywotność produktu.
Dokładniej, w kroku s3 powyżej, szybkość nagrzewania pieca hartowniczego w okresie nagrzewania do 460-500°C wynosi 30-40°C/min, szybkość nagrzewania w okresie nagrzewania do 550-700°C wynosi 50-60°C/min, a szybkość nagrzewania w okresie nagrzewania do 750-850°C wynosi 70-90°C/min. Hartowanie etapowe może poprawić efekt hartowania produktu i poprawić jego jakość.
Preferowane jest, aby w kroku s4 temperatura oleju hartowniczego w pierwszym zbiorniku oleju hartowniczego wynosiła 250–300 ℃, a temperatura oleju hartowniczego w drugim zbiorniku oleju hartowniczego wynosiła 50–70 ℃.
Bardziej preferowane jest, aby w kroku s5 powyżej temperatura zimnego powietrza wynosiła 30–35 ℃, a prędkość wiatru 20–25 m/s.
Zalety niniejszego wynalazku to prostota, łatwość obsługi i dobre hartowanie procesu obróbki cieplnej śrub. Wstępne podgrzanie produktu pozwala na osuszenie powierzchni roztworu czyszczącego, a nagły wzrost temperatury w piecu hartowniczym pozwala uniknąć pogorszenia jakości produktu. Wysokotemperaturowy azot używany w piecu do hartowania pochodzi z pieca hartowniczego, co eliminuje konieczność stosowania urządzeń grzewczych w piecu, co pozwala oszczędzać energię i obniżać koszty produkcji. Wtłaczanie azotu do pieców do hartowania i podgrzewania pozwala usunąć powietrze z wnętrza, zapobiegając reakcjom utleniania między tlenem a produktem, a tym samym odwęgleniu i uszkodzeniu gwintowanych elementów złącznych, a także wydłużając żywotność produktu. Hartowanie z ogrzewaniem stopniowym może poprawić efekt hartowania produktu i poprawić jego jakość. Stopniowe chłodzenie oleju pozwala skutecznie schłodzić produkty wysokotemperaturowe bez pogorszenia ich jakości.
Konkretna metoda implementacji
Poniżej przedstawiono szczegółowe wprowadzenie do niniejszego wynalazku wraz z podaniem konkretnych przykładów wykonania.
Przykład 1
Proces obróbki cieplnej śrub obejmuje następujące kroki:
S1. Defosforyzacja;
Roztwór czyszczący składa się z następujących składników masowych: 20 części octanu butylu, 10 części kwasu poliglikolowego, 16 części kwasu aminooctowego, 13 części akrylanu etylu, 5 części soli trietanoloaminowej kwasu oleinowego, 3 części etanoloaminy i 18 części wody. Zbiornik defosforyzacyjny wyposażony jest w roztwór defosforyzacyjny, w którym zastosowano roztwór wodorotlenku potasu o stężeniu 2,2 g/l;
S2. Obróbka wstępna: Umieścić produkt w piecu do nagrzewania wstępnego i w sposób ciągły wtłaczać do niego azot o wysokiej temperaturze. Po 2,5 godzinach nagrzewania wyjąć produkt i umieścić go w piecu do nawęglania w celu nawęglania;
S3. Hartowanie: Umieść produkt w piecu hartowniczym i wstrzykuj do niego azot. Przepływ azotu wynosi 4 l/h. Po 30 minutach wtryskiwania azotu powoli zwiększ temperaturę pieca hartowniczego do 460°C, z szybkością nagrzewania 30°C/min i utrzymaj ją przez 15 minut przed przejściem do pierwszego etapu hartowania. Powoli zwiększ temperaturę pieca hartowniczego do 550°C, z szybkością nagrzewania 50°C/min i utrzymaj ją przez 20 minut przed przejściem do drugiego etapu hartowania. Powoli zwiększ temperaturę pieca hartowniczego do 750°C, z szybkością nagrzewania 70°C/min i utrzymaj ją przez 30 minut przed przejściem do trzeciego etapu hartowania.
S4. Chłodzenie olejem: Wyjąć wychłodzony produkt i umieścić go w pierwszym zbiorniku z olejem hartowniczym w celu schłodzenia. Temperatura oleju hartowniczego wynosi 250°C i należy mieszać go co 15 minut przez 20 minut. Po wyjęciu umieścić go w drugim zbiorniku z olejem hartowniczym w celu schłodzenia, utrzymując temperaturę oleju hartowniczego na poziomie 50°C i mieszając co 15 minut, aż temperatura produktu spadnie do 100°C.
S5. Usuwanie oleju: Wyjąć schłodzony produkt i pozostawić na 35 minut. Zdmuchnąć olej hartowniczy z powierzchni produktu zimnym powietrzem o temperaturze 30°C i prędkości wiatru 20 m/s;
S6. Hartowanie: Umieścić odtłuszczony produkt w piecu do hartowania w celu odpuszczania, ustawić temperaturę hartowania na 110°C i czas hartowania na 1,5 godziny. Wykonać pierwszy etap hartowania; podnieść temperaturę do 370°C, odpuszczać przez 3 godziny i przejść do drugiego etapu hartowania; Po hartowaniu schłodzić produkt do temperatury pokojowej.
Wysokotemperaturowy azot wprowadzany do pieca do podgrzewania wstępnego w kroku s2 tego wariantu wykonania jest azotem pochodzącym z pieca do hartowania w kroku s3, a natężenie przepływu wysokotemperaturowego azotu wynosi 2,5 l/h.
Przykład 2
Kroki procesu w tym wariancie wykonania są takie same jak w przykładzie 1, z wyjątkiem specyficznych warunków procesu, które obejmują następujące kroki:
S1. Defosforyzacja: włóż produkt do maszyny czyszczącej i wlewaj roztwór czyszczący, aż produkt będzie całkowicie zanurzony w roztworze czyszczącym. Ustaw temperaturę czyszczenia na 50°C i mieszaj co 15 minut. Po 3 godzinach czyszczenia wyjmij produkt i umieść go w zbiorniku defosforyzacyjnym w celu przeprowadzenia defosforyzacji.
Roztwór czyszczący składa się z następujących składników masowych: 36 części octanu butylu, 13 części kwasu poliglikolowego, 20 części kwasu aminooctowego, 22 części akrylanu etylu, 9 części soli trietanoloaminowej kwasu oleinowego, 16 części etanoloaminy i 26 części wody. Zbiornik defosforyzacyjny wyposażony jest w roztwór defosforyzacyjny, który jest wybierany jako roztwór wodorotlenku potasu o stężeniu 6,5 g/l lub roztwór wodorotlenku sodu o stężeniu 6,9 g/l;
S2. Obróbka wstępna: Umieścić produkt w piecu do nagrzewania wstępnego i w sposób ciągły wtłaczać do niego azot o wysokiej temperaturze. Po 3 godzinach nagrzewania wyjąć produkt i umieścić go w piecu do nawęglania w celu nawęglania;
S3. Hartowanie: Umieść produkt w piecu hartowniczym i wstrzykuj do niego azot. Przepływ azotu wynosi 5 l/h. Po 40 minutach od wstrzyknięcia powoli zwiększ temperaturę pieca hartowniczego do 500°C, z szybkością nagrzewania 40°C/min i utrzymaj ją przez 20 minut przed przejściem do pierwszego etapu hartowania. Powoli zwiększ temperaturę pieca hartowniczego do 700°C, z szybkością nagrzewania 60°C/min i utrzymaj przez 35 minut przed przejściem do drugiego etapu hartowania. Powoli zwiększ temperaturę pieca hartowniczego do 850°C, z szybkością nagrzewania 90°C/min i utrzymaj przez 45 minut przed przejściem do trzeciego etapu hartowania.
S4. Chłodzenie olejem: Wyjąć wystudzony produkt i umieścić go w pierwszym zbiorniku z olejem hartowniczym w celu schłodzenia. Temperatura oleju hartowniczego wynosi 300°C i należy mieszać go co 15 minut przez 30 minut. Po wyjęciu umieścić go w drugim zbiorniku z olejem hartowniczym w celu schłodzenia, utrzymując temperaturę oleju hartowniczego na poziomie 70°C i mieszając co 15 minut, aż temperatura produktu spadnie do 100°C.
S5. Usuwanie oleju: Wyjąć schłodzony produkt i pozostawić na 45 minut. Zdmuchnąć olej hartowniczy z powierzchni produktu zimnym powietrzem o temperaturze 35°C i prędkości wiatru 25 m/s;
S6. Odpuszczanie: Umieścić odtłuszczony produkt w piecu do odpuszczania w celu odpuszczania, ustawić temperaturę odpuszczania na 180°C i czas odpuszczania na 3 godziny. Przeprowadzić pierwszy etap odpuszczania; podnieść temperaturę do 410°C, odpuszczać przez 6 godzin i przejść do drugiego etapu odpuszczania; po odpuszczaniu schłodzić produkt do temperatury pokojowej.
Wysokotemperaturowy azot gazowy wprowadzany do pieca do podgrzewania wstępnego w kroku s2 tego wariantu wykonania jest azotem gazowym pochodzącym z pieca hartowniczego w kroku s3, ze szybkością przepływu wynoszącą 3,5 l/h dla wysokotemperaturowego azotu gazowego.
Przykład 3
Kroki procesu w tym wariancie wykonania są takie same jak w przykładzie 1, z wyjątkiem specyficznych warunków procesu, które obejmują następujące kroki:
S1. Defosforyzacja;
Roztwór czyszczący składa się z następujących składników masowych: 28 części octanu butylu, 12 części kwasu poliglikolowego, 18 części kwasu aminooctowego, 18 części akrylanu etylu, 7 części soli trietanoloaminowej kwasu oleinowego, 10 części etanoloaminy i 22 części wody. Zbiornik defosforyzacyjny wyposażony jest w roztwór defosforyzacyjny, który jest wybrany jako roztwór wodorotlenku sodu o stężeniu 4,5 g/l;
S2. Obróbka wstępna: Umieścić produkt w piecu do nagrzewania wstępnego i w sposób ciągły wtłaczać do niego azot o wysokiej temperaturze. Po 2,7 godzinach nagrzewania wyjąć produkt i umieścić go w piecu do nawęglania w celu nawęglania;
S3. Hartowanie: Umieść produkt w piecu hartowniczym i wstrzykuj do niego azot. Przepływ azotu wynosi 4,5 l/h. Po 35 minutach wtryskiwania azotu powoli zwiększ temperaturę pieca hartowniczego do 480°C, z szybkością nagrzewania 35°C/min i utrzymaj ją przez 18 minut przed przejściem do pierwszego etapu hartowania. Powoli zwiększ temperaturę pieca hartowniczego do 575°C, z szybkością nagrzewania 55°C/min i utrzymaj ją przez 27 minut przed przejściem do drugiego etapu hartowania. Powoli zwiększ temperaturę pieca hartowniczego do 800°C, z szybkością nagrzewania 80°C/min i utrzymaj ją przez 38 minut przed przejściem do trzeciego etapu hartowania.
S4. Chłodzenie olejem: Wyjąć wystudzony produkt i umieścić go w pierwszym zbiorniku z olejem hartowniczym w celu schłodzenia. Temperatura oleju hartowniczego wynosi 275°C i należy mieszać go co 15 minut przez 25 minut. Po wyjęciu umieścić go w drugim zbiorniku z olejem hartowniczym w celu schłodzenia, utrzymując temperaturę oleju hartowniczego na poziomie 60°C i mieszając co 15 minut, aż temperatura produktu spadnie do 100°C.
S5. Usuwanie oleju: Wyjąć schłodzony produkt i pozostawić na 40 minut. Zdmuchnąć olej chłodzący z powierzchni produktu zimnym powietrzem o temperaturze 33°C i prędkości wiatru 22 m/s;
S6. Hartowanie: Umieścić odtłuszczony produkt w piecu do hartowania w celu odpuszczania, ustawić temperaturę hartowania na 145°C i czas hartowania na 2,2 godziny. Przeprowadzić pierwszy etap hartowania; podnieść temperaturę do 390°C, odpuszczać przez 4,5 godziny i przejść do drugiego etapu hartowania; po hartowaniu schłodzić produkt do temperatury pokojowej.
Wysokotemperaturowy azot wprowadzany do pieca do podgrzewania wstępnego w kroku s2 tego wariantu wykonania to azot w piecu hartowniczym w kroku s3, o natężeniu przepływu 3 l/h.
Badania wydajności mechanicznej
Zgodnie z wynikami testów można zauważyć, że poziom wytrzymałości śrub poddanych obróbce cieplnej zgodnie z niniejszym wynalazkiem wynosi powyżej 10,5, co spełnia wymagania jakościowe.
Proces obróbki cieplnej śruby według niniejszego wynalazku jest prosty, łatwy w obsłudze i zapewnia dobre hartowanie. Wstępne podgrzanie produktu pozwala na osuszenie roztworu czyszczącego na jego powierzchni, a nagły wzrost temperatury w piecu hartowniczym pozwala uniknąć pogorszenia jakości produktu. Wysokotemperaturowy azot używany w piecu do hartowania pochodzi z pieca hartowniczego, co eliminuje konieczność stosowania urządzeń grzewczych w piecu, co pozwala oszczędzać energię i obniżać koszty produkcji. Wtłaczanie azotu do pieców do hartowania i podgrzewania pozwala usunąć powietrze z wnętrza, zapobiegając reakcjom utleniania między tlenem a produktem, a tym samym zapobiegając odwęgleniu i uszkodzeniu gwintowanych elementów złącznych oraz wydłużając żywotność produktu. Hartowanie z ogrzewaniem stopniowym może poprawić efekt hartowania produktu i poprawić jego jakość. Stopniowe chłodzenie olejem pozwala skutecznie schłodzić produkty wysokotemperaturowe bez pogorszenia ich jakości.
W opisie niniejszej specyfikacji, odniesienie do terminów takich jak „jedno wcielenie”, „niektóre wcielenia”, „przykłady”, „konkretne przykłady” lub „niektóre przykłady” oznacza, że konkretne cechy, struktury, materiały lub właściwości opisane w powiązaniu z wcieleniem lub przykładem są zawarte w co najmniej jednym wcieleniu lub przykładzie niniejszego wynalazku. W niniejszej specyfikacji, schematyczne wyrażenia powyższych terminów niekoniecznie odnoszą się do tych samych wcieleń lub przykładów. Ponadto, opisane konkretne cechy, struktury, materiały lub właściwości można odpowiednio połączyć w dowolnym jednym lub większej liczbie wcieleń lub przykładów.
Powyższy opis przedstawia i opisuje podstawowe zasady, główne cechy i zalety niniejszego wynalazku. Technicy z tej branży powinni rozumieć, że powyższe przykłady wykonania w żaden sposób nie ograniczają niniejszego wynalazku, a wszelkie rozwiązania techniczne uzyskane poprzez równoważną wymianę lub równoważną transformację objęte są zakresem ochrony niniejszego wynalazku.
Czas publikacji: 04-04-2023