التعريفي عملية تصلب السطح

تطبيقات عملية تصلب السطح التعريفي

ما هو تصلب الحث؟

تصلب التعريفي هو شكل من أشكال المعالجة الحرارية حيث يتم تسخين جزء معدني به محتوى كربون كافٍ في مجال الحث ثم تبريده بسرعة. هذا يزيد من صلابة وهشاشة الجزء. يسمح لك التسخين التعريفي بالحصول على تسخين موضعي لدرجة حرارة محددة مسبقًا وتمكنك من التحكم بدقة في عملية التصلب. وبالتالي يتم ضمان تكرار العملية. عادة ، يتم تطبيق التصلب التعريفي على الأجزاء المعدنية التي تحتاج إلى مقاومة عالية للتآكل السطحي ، مع الاحتفاظ في نفس الوقت بخصائصها الميكانيكية. بعد تحقيق عملية التصلب بالحث ، يجب إخماد قطعة العمل المعدنية بالماء أو الزيت أو الهواء من أجل الحصول على خصائص محددة للطبقة السطحية.

عملية سطح تصلب التعريفي

تصلب التعريفي هي طريقة لتصلب سطح جزء معدني بسرعة وانتقائية. يتم وضع ملف نحاسي يحمل مستوى كبير من التيار المتردد بالقرب من (لا يلامس) الجزء. تتولد الحرارة عند السطح وبالقرب منه بفقد التيار الدوامة والتباطؤ. يتم إخماد الماء ، الذي يعتمد عادةً على الماء مع إضافة مثل البوليمر ، إلى الجزء أو أنه مغمور. هذا يحول الهيكل إلى مارتينسيت ، وهو أصعب بكثير من الهيكل السابق.

يُطلق على النوع الشائع والحديث من معدات التصلب بالحث الماسح الضوئي. يتم تثبيت الجزء بين المراكز ، ويتم تدويره ، ويمر عبر ملف تدريجي يوفر الحرارة والإخماد. يتم توجيه التبريد أسفل الملف ، لذلك يتم تبريد أي منطقة معينة من الجزء بسرعة بعد التسخين مباشرة. يتم التحكم بدقة في مستوى الطاقة ووقت السكون ومعدل المسح (التغذية) ومتغيرات العملية الأخرى بواسطة الكمبيوتر.

تُستخدم عملية تقسية الغلاف لزيادة مقاومة التآكل وصلابة السطح وعمر الكلال من خلال إنشاء طبقة سطحية صلبة مع الحفاظ على البنية المجهرية الأساسية غير المتأثرة.

تصلب التعريفي يستخدم لزيادة الخواص الميكانيكية للمكونات الحديدية في منطقة معينة. التطبيقات النموذجية هي مجموعة نقل الحركة والتعليق ومكونات المحرك والختم. تصلب التعريفي ممتاز في إصلاح مطالبات الضمان / حالات الفشل الميدانية. الفوائد الأساسية هي تحسين القوة والإجهاد ومقاومة التآكل في منطقة محددة دون الحاجة إلى إعادة تصميم المكون.

العمليات والصناعات التي يمكن أن تستفيد من التصلب التعريفي:

  • المعالجة الحرارية

  • تصلب السلسلة

  • تصلب الأنابيب والأنابيب

  • بناء السفن

  • فضاء

  • سكك حديد القطار

  • لوازم السيارات

  • الطاقات المتجددة

فوائد التصلب التعريفي:

مفضل للمكونات التي تتعرض لأحمال ثقيلة. يضفي الحث صلابة عالية على السطح مع علبة عميقة قادرة على التعامل مع الأحمال العالية للغاية. تزداد قوة الإجهاد من خلال تطوير قلب ناعم محاط بطبقة خارجية شديدة الصلابة. هذه الخصائص مرغوبة للأجزاء التي تتعرض للتحميل الالتوائي والأسطح التي تتعرض لقوى تأثير. يتم تنفيذ المعالجة الحثية جزءًا واحدًا في كل مرة مما يسمح بحركة أبعاد يمكن التنبؤ بها من جزء إلى آخر.

  • تحكم دقيق في درجة الحرارة وعمق التصلب

  • تدفئة موضعية ومحكومة

  • يسهل دمجها في خطوط الإنتاج

  • عملية سريعة وقابلة للتكرار

  • يمكن تقوية كل قطعة عمل بواسطة معلمات دقيقة محسّنة

  • عملية موفرة للطاقة

مكونات الفولاذ والفولاذ المقاوم للصدأ التي يمكن تقويتها بالحث:

السحابات ، الفلنجات ، التروس ، المحامل ، الأنبوب ، السباقات الداخلية والخارجية ، أعمدة الكرنك ، أعمدة الكامات ، النير ، أعمدة الإدارة ، أعمدة الإخراج ، المغازل ، قضبان الالتواء ، حلقات الدوران ، الأسلاك ، الصمامات ، مثاقب الصخور ، إلخ.

زيادة مقاومة التآكل

هناك علاقة مباشرة بين الصلابة ومقاومة التآكل. تزداد مقاومة التآكل للجزء بشكل كبير مع تصلب الحث ، بافتراض أن الحالة الأولية للمادة إما أن تكون صلبة أو تمت معالجتها في حالة أكثر ليونة.

زيادة القوة والعمر المرهق بسبب لب لينة والضغط المتبقي على السطح

الضغط الانضغاطي (يعتبر عادة سمة إيجابية) هو نتيجة للبنية المتصلبة بالقرب من السطح التي تحتل حجمًا أكبر قليلاً من الهيكل الأساسي والسابق.

قد يتم خفف الأجزاء بعد ذلك تصلب التعريفي لضبط مستوى الصلابة ، حسب الرغبة

كما هو الحال مع أي عملية تنتج هيكل مارتينسيتي ، فإن التقسية ستقلل من الصلابة مع تقليل الهشاشة.

حافظة عميقة مع نواة صلبة

عمق الحالة النموذجي هو .030 ”- .120” وهو أعمق في المتوسط ​​من العمليات مثل الكربنة ، النيترة الكربونية ، وأشكال مختلفة من النيترة التي يتم إجراؤها في درجات حرارة دون الحرجة. بالنسبة للمشروعات المعينة مثل المحاور أو الأجزاء التي لا تزال مفيدة حتى بعد تآكل الكثير من المواد ، قد يصل عمق العلبة إلى greater بوصة أو أكثر.

عملية التقسية الانتقائية بدون الحاجة إلى إخفاء

تظل المناطق التي تحتوي على ما بعد اللحام أو ما بعد المعالجة ناعمة - عدد قليل جدًا من عمليات المعالجة الحرارية الأخرى قادرة على تحقيق ذلك.

تشويه ضئيل نسبيًا

مثال: عمود بطول 1 "Ø × 40" ، يحتوي على دفتين متباعدتين بشكل متساوٍ ، تتطلب كل منهما 2 بوصة دعمًا للحمل ومقاومة التآكل. يتم إجراء التصلب بالحث على هذه الأسطح فقط ، بطول إجمالي يبلغ 4 بوصات. باستخدام طريقة تقليدية (أو إذا قمنا بتقوية الطول الكلي لهذه المسألة) ، سيكون هناك المزيد من الاعوجاج.

يسمح باستخدام الفولاذ منخفض التكلفة مثل 1045

أكثر أنواع الفولاذ شيوعًا المستخدمة للأجزاء المراد تقويتها بالحث هو 1045. إنه سهل التشغيل الآلي ، ومنخفض التكلفة ، ونظرًا لمحتوى الكربون بنسبة 0.45٪ الاسمي ، فقد يتم تقسية الحث حتى 58 HRC +. كما أن لديها مخاطر منخفضة نسبيًا للتشقق أثناء العلاج. المواد الشائعة الأخرى لهذه العملية هي 1141/1144 ، 4140 ، 4340 ، ETD150 ، ومكاوي صب مختلفة.

حدود التصلب التعريفي

يتطلب ملف التعريفي والأدوات التي تتعلق بهندسة الجزء

نظرًا لأن مسافة اقتران جزء إلى ملف أمر بالغ الأهمية لكفاءة التسخين ، يجب اختيار حجم الملف ومحيطه بعناية. في حين أن معظم المعالجات لديهم ترسانة من الملفات الأساسية لتسخين الأشكال المستديرة مثل الأعمدة والدبابيس والبكرات وما إلى ذلك ، قد تتطلب بعض المشاريع ملفًا مخصصًا ، تكلف أحيانًا آلاف الدولارات. في المشاريع ذات الحجم المتوسط ​​إلى الكبير ، قد تؤدي ميزة انخفاض تكلفة المعالجة لكل جزء إلى تعويض تكلفة الملف بسهولة. في حالات أخرى ، قد تفوق الفوائد الهندسية للعملية مخاوف التكلفة. خلاف ذلك ، بالنسبة للمشروعات منخفضة الحجم ، عادةً ما تجعل تكلفة الملف والأدوات العملية غير عملية إذا كان يجب بناء ملف جديد. يجب أيضًا دعم الجزء بطريقة ما أثناء العلاج. يعد الجري بين المراكز طريقة شائعة لأجزاء نوع العمود ، ولكن في العديد من الحالات الأخرى ، يجب استخدام الأدوات المخصصة.

احتمالية أكبر للتشقق مقارنة بمعظم عمليات المعالجة الحرارية

ويرجع ذلك إلى التسخين والتبريد السريع ، وكذلك الميل إلى إنشاء نقاط ساخنة في الميزات / الحواف مثل: مجاري المفاتيح ، والأخاديد ، والثقوب المتقاطعة ، والخيوط.

تشويه مع تصلب التعريفي

تميل مستويات التشويه إلى أن تكون أكبر من العمليات مثل الأيونات أو نيترة الغاز ، بسبب الحرارة / الإخماد السريع والتحول المارتيني الناتج. ومع ذلك ، قد ينتج عن التصلب التعريفي تشوهًا أقل من المعالجة الحرارية التقليدية ، خاصةً عندما يتم تطبيقه فقط على منطقة محددة.

حدود المواد بالتصلب التعريفي

منذ عملية تصلب التعريفي لا تتضمن عادة نشر الكربون أو عناصر أخرى ، يجب أن تحتوي المادة على كربون كافٍ مع عناصر أخرى لتوفير قابلية صلابة تدعم التحول المارتينسيتي إلى مستوى الصلابة المطلوب. هذا يعني عادةً أن الكربون في نطاق 0.40٪ + ، وينتج صلابة 56 - 65 HRC. يمكن استخدام مواد منخفضة الكربون مثل 8620 مع تقليل ناتج في الصلابة التي يمكن تحقيقها (40-45 HRC في هذه الحالة). لا يتم استخدام الفولاذ مثل 1008 ، 1010 ، 12L14 ، 1117 عادةً بسبب الزيادة المحدودة في الصلابة التي يمكن تحقيقها.

تفاصيل عملية تصلب السطح التعريفي

تصلب التعريفي هي عملية تستخدم لتصلب سطح الفولاذ ومكونات السبائك الأخرى. يتم وضع الأجزاء المراد معالجتها حرارياً داخل ملف نحاسي ثم يتم تسخينها فوق درجة حرارة التحول عن طريق تطبيق تيار متناوب على الملف. يستحث التيار المتردد في الملف مجالًا مغناطيسيًا متناوبًا داخل قطعة العمل مما يؤدي إلى تسخين السطح الخارجي للجزء إلى درجة حرارة أعلى من نطاق التحويل.

يتم تسخين المكونات عن طريق مجال مغناطيسي متناوب إلى درجة حرارة داخل أو أعلى من نطاق التحول متبوعًا بتبريد فوري. إنها عملية كهرومغناطيسية باستخدام ملف محث نحاسي ، يتم تغذيته بتيار بتردد معين ومستوى طاقة.