Vaakumkuumtöötlusprotsess

Mis on vaakumkuumtöötlus?

 

Vaakumkuumtöötlemine viitab protsessile, mille käigus vormiosad asetatakse vaakumkuumtöötlusseadmetesse kütmiseks, isoleerimiseks ja jahutamiseks. See on üks praeguseid arenenud hallituse kuumtöötlustehnoloogiaid. Kuna vormide kvaliteedinõuded muutuvad järjest kõrgemaks, on üldisel kuumtöötlemisel keeruline tehnilisi nõudeid täita. Pärast vormi vaakumkuumtöötlemist pind ei oksüdeeru ega dekarburiseerita, kustutamise moonutused on väikesed, pinna kõvadus on ühtlane, jõudlus paraneb ja vormi kasutusiga pikeneb üldiselt. , võib üldiselt suureneda rohkem kui 30%. Lisaks,vaakumkuumtöötlusvõib vähendada töötlemisvaru (lihvimine või poleerimine) 1/3 ~ 1/2 võrra, parandades seeläbi tootmise efektiivsust ja vähendades hallituse tootmiskulusid. Vaakumkuumtöötlus sobib eriti hästi ülitäpsetele vormidele, mis nõuavad stabiilseid mõõtmeid ja jõudlust. Vormi vaakumkuumtöötlemise tehnoloogiate hulka kuuluvad: vaakumkarastamine, vaakumkarastamine, vaakumkarburiseerimine, vaakumnitridimine, vaakummetalli infiltratsioon jne. Joonisel 1 on kujutatud vormi vaakumkuumtöötlemise seadmed ja joonisel 2 on vormifoto.

 

Joonis 1 Vormi vaakumkuumtöötlusseadmed

 

Vaakumkuumtöötluse protsessi parameetrid

 

(1) Vaakumaste

Vaakumiaste mõjutab otseselt vormi pinna karedust, mõjutades seeläbi pinna kvaliteeti ja jõudlust. Selleks, et vältida sulamielementide lendumist vormi pinnal, tuleks valida mõistlik vaakumaste. Vastav seos vaakumi kraadi ja kuumutustemperatuuri vahel legeerterasest vormi vaakumkuumutamisel on näidatud tabelis. 1.

 

Tabel 1 Vaakumi kraadi ja küttetemperatuuri vastavus

Küttetemperatuur/kraad	Vähem kui 900 kraadi või sellega võrdne	1000-1100 kraadi	1100-1300 kraadi
Vaakumkraad/Pa	Suurem kui 0.133 või sellega võrdne	1.33~13.3	1100-1300 kraadi

 

 

(2) Eelsoojendustemperatuur

Kui vaakumkuumtöötluse kuumutustemperatuur on 1000–1100 kraadi, toimub eelsoojendus 800–850 kraadi juures; kui kuumutustemperatuur ületab 1200 kraadi, saab lihtsa kujuga vorme eelsoojendada 850 kraadini ja suuremaid või keerukaid vorme 850 kraadini. Seejärel tuleks eelsoojendada kaks korda 500–600 kraadi ja 800–850 kraadi juures.

 

(3) Isolatsioon

1) Küttetemperatuur. Kuumutustemperatuur vaakumkarastamiseks on üldiselt soolavanni ahju ja õhuahju alumine piir. Kuumutustemperatuurid vaakumkarastamisel, vaakumlõõmutamisel, vaakumlahusega töötlemisel ja vaakumvanandamisel on üldiselt samad, mis tavapärasel kuumtöötlusel.

 

Aja hoidmine. Tavaolukorras on vaakumkuumutusaeg soolavanni ahju omast 6 korda ja õhkahju 2 korda pikem. Empiiriline valem on τ=KB + T, kus τ on kuumutamise hoidmisaeg (min), K on hoideaja koefitsient (min/mm), B on vormi efektiivne paksus (mm) ja T on ajavaru (või fikseeritud aeg) (min).

Teras	Hoidmisaja koefitsient K/min·mm-1	ajavaru T/min	Märkus
Legeerimata tööriistateras	1.9	5~10	Eelsoojendage üks kord 560 kraadini
Madala legeeritud tööriistateras	2.0	10~20	Eelsoojendage üks kord 560 kraadini
Kõrge legeeritud tööriistateras	0.48	20~40	Eelsoojendage üks kord 560 kraadi ja üks kord 800 kraadi juures
kiirterasest	0.33	15~25	Eelsoojendage üks kord 560 kraadi ja üks kord 800 kraadi juures

2. Hallituse vaakumkarastamine

 

(1) Eelsoojendus

Kaheastmeliseks kuumutamiseks saab valida madala legeerterase (40Cr, 60Si2Mn jne) ja keskmise legeerterase (CrWMn, 9CrSi, 5CrNiMo jne) (näiteks 650-kraadine eelsoojendus → 850-kraadine karastuskuumutus); kõrglegeerterasest (H13, Cr12MoV jne) saab valida kolmeastmelise kütte (näiteks 650 kraadine eelsoojendus → 850 kraadine eelsoojendus → 1030 kraadine karastusküte).

 

(2) Kuumutamise ja hoidmise aja valik

Hoidmisaeg ei pea mitte ainult tagama teatud koguse karbiidide täielikku lahustumist, suurendama sulami sisaldust austeniidis ja tagama selge kõvaduse taastumise karastamisel sekundaarse kõvenemise tipptemperatuuril, vaid ei tohi põhjustada ülekuumenemist ega mõjutada vormi kvaliteet.

 

(3) Jahutusmeetod

Vormiterase vaakumkarastamiseks võib kasutada õlikarastust, gaaskarastamist, vesikarastamist, nitraatsoolaga karastumist jne. Kõiki legeervormiteraseid saab heleda pinna ja mõistliku jõudluse saavutamiseks karastada vaakumõliga. Võrreldes õhkjahutusega kustutamisega on õli kiire jahutuskiiruse tõttu kergesti saavutatav kõrge sitkus ja tugevus. Õhkjahutusega karastamine võib saavutada väiksemaid kustutusmoonutusi.

 

Vaakumjahutusmeetod tuleks valida vastavalt vormi kujule, materjalile, suurusele, tehnilistele nõuetele jne. Vaadake üksikasju tabelist 3.

 

Tabel 3 Vaakumjahutusmeetodite valik

jahutusmeetod	Kasutusala
Vaakumõli kustutamine	Sobib legeeritud tööriistaterasele, suure süsinikusisaldusega kõrge kroomisisaldusega legeeritud terasele, kiirtööriista terasele ja muule vormiterasele, kasutades spetsiaalset vaakumõli kustutamist. Vaakumõliga karastamine sobib eriti hästi suurt tugevust ja sitkust nõudvatele vormidele.
Õhkjahutusega	Hallituse moonutuste vähendamiseks, protsessitsükli lühendamiseks ja puhta kuumtöötluse tootmise saavutamiseks kasutatakse rahvusvaheliselt üha enam õhkjahutusega kustutamist. Jahutuskiiruse nõuded: H13 (4Cr5MoSiV1) teras 28 kraadi/min või suurem, Cr12MoV teras 17 kraadi/min või suurem 1) 0.2MPa vaakumõhuga kustutamine: see tähendab madalrõhuga vaakumõhukustutus. Maksimaalne N2 jahutusrõhk on 0,2 MPa ja N2 puhtus on üle 99,95% (mahuosa). Tavaliselt kasutatakse seda kiire tööriistaterase ja külmterase jaoks, mis ei vaja suurt jahutuskiirust. Kuumtöödeldud terasest 2) 0.6 MPa kõrgsurvegaaskustutus: selle N2 summutusrõhk on 0.6 MPa. Tavaliselt kasutatakse seda kiirtööriista terase, suure süsinikusisaldusega kõrge kroomiga legeerterase ja mõne legeeritud tööriistaterase kustutamiseks vormide valmistamiseks. 3) Ülikõrgsurvegaasiga karastamine üle 1 MPa: kasutatakse üldiselt kõigi kiirterase, kuumtöötlemise stantsi, külmtöötlemise terase, Cr13 terase ja mõne õliga karastatud legeerterase jaoks. Sobib ka suurte ja keskmise suurusega vormide kustutamiseks
Vaakumvesi kustutamine	Kasutatakse värviliste metallide, kuumuskindlate sulamite, titaanisulamite ja süsinikterase jne kustutamiseks ja jahutamiseks.
Vaakumnitraadiga kustutamine	Nitraatsoola kasutamine hallituse klassifitseerimiseks või isotermiliseks kustutamiseks võib vähendada hallituse moonutusi, vältida pragunemist ja vältida kõrgtugeva konstruktsiooniterase dekarburiseerumist. Staatilise nitraatsoola vanni kogujahutusvõimsus on samaväärne õli omaga. Segamine võib parandada soolavanni efektiivsust. Jahutusvõimsus, üldist töötemperatuuri reguleeritakse vahemikus 160–280 kraadi

Näide: H13 (4Cr5MoSiV1) terasest ülisuur alumiiniumsulamist survevaluvorm (5t) kustutatakse Ipseni Super Turbo abilvaakum ahija küttetemperatuur on 1000 kraadi. Pärast piisavat isolatsiooni kustutatakse ja jahutatakse 1,5 MPa lämmastikuga ning jahutamine peatatakse 400 kraadi juures. Isotermiline hoidetapp, et vähendada hallituse moonutusi ja vältida pragunemist.

 

Lõpuks saadi suurepärased mehaanilised omadused ja minimaalne summutusmoonutus. Konkreetsed kontrolli tulemused on näidatud tabelis 4.

Tabel 4 H13 terasvormi tulemused pärast vaakumõhuga kustutamist

projekt	pinnale	Süda
Mikrostruktuur	väike	Hea (jahutatud olekus)
Tera suurus/klass	10~11	9
Tõmbetugevus Rm/MPa	1287	1264
Tootmistugevus ReL/MPa	1044	1019
Pikenemine pärast pausi A (%)	19.5	17.8
Sektsioonkahanemine Z (%)	52.8	49.1
Löögi neeldumise energia/J	262,282,279	221,239,238

(4) Vaakumkarastamine

Vaakumpahju (nagu WZH-seeria ühekambriline ülerõhuga karastusahi) kasutamise eelised karastamiseks: täpne ja ühtlane temperatuuri juhtimine; oksüdatsiooni puudumise tagamine kuumutamise ja soojuse säilitamise etapis; seda saab aeglaselt jahutada ahjuga või kiiresti jahutada täispuhumisega. Jahutusprotsessi võib täita kõrge puhtusastmega N2 või kõrge puhtusastmega N2 ja muude redutseerivate gaaside (nt H2) seguga, et jahutamise ajal ei toimuks oksüdeerumist ega värvumist.

 

Karastamise kuumutuskiirus on 0,8 min/mm ja südamikku hoitakse soojas vähemalt 2 tundi. Karastustemperatuur sõltub kõvadusnõuetest. Esimene ja teine ​​karastamine on kohustuslikud ning kolmanda karastuse võib ära jätta, olenevalt tehnilistest nõuetest ja lõplikust kõvadusest.

 

3. Vormi vaakumlõõmutamine

Vormi (mooduli) vaakumlõõmutamine võib kergesti saavutada kuumtöötlust ilma oksüdatsiooni ja dekarburiseerimiseta, mis on kasulik vormi pinnakvaliteedi ja tootmistõhususe parandamiseks, protsessi tsükli lühendamiseks ning vormi pind võib olla hele ja mikrostruktuur on ühtlane. .

(1) Tavaline vaakumlõõmutusprotsess

Joonisel 3 on kujutatud H13 (4Cr5MoSiV1) terasmooduli tavaline vaakumlõõmutamise protsess. Vormi lõõmutamiseks kasutatakse vaakumahju (nagu WZT-seeria ühekambriline vaakum-ahi, ülim vaakumaste 0,1 Pa) ja moodulit kuumutatakse aeglaselt 870 kraadini kiirusega 6{{ 14}} kraadi / h. Hoidmisaeg (2~4h) määratakse sõltuvalt mooduli efektiivsest suurusest. Pärast soojenemist saab seda hoida 0,8 min/mm juures. Rõhk soojuse säilitamise etapis on 0,1–10 Pa. Ahju jahutamist saab jahutamise ajal läbi viia vaakumolekus. Kui temperatuur on madalam kui 500 kraadi, võib jahutamiseks täita 1 × 105 Pa kõrge puhtusastmega N2 või kõrge puhtusastmega N2 ja muude redutseerivate gaaside (nt H2) segu, et tagada, et mooduli pind on oksüdeerimata ja mitte. -värviline. Lõõmutatud mooduli kõvadus on<235HBW, and the structure is pearlite + uniformly distributed granular carbides.

 

Vaakumkõrgsurvegaaskustutusahju peamised andmeparameetrid
Mudel	Keskmine temperatuuritsooni suurus	Maksimaalne temperatuur	Ülim surve	Rõhu tõusu kiirus	Temperatuuri ühtlus	Laadimismaht
RVSQ-224	250×250×400	1300	4×10-1	0.5	±5	50
RVSQ-335	300×300×500	1300	4×10-1	0.5	±5	100
RVSQ-446	400×450×600	1300	4×10-1	0.5	±5	200
RVSQ-558	500×500×800	1300	4×10-1	0.5	±5	300
RVSQ-669	600×600×900	1300	4×10-1	0.5	±5	500
RVSQ-7710	700×700×1000	1300	4×10-1	0.5	±5	800
RVSQ-8812	800×800×1200	1300	4×10-1	0.5	±5	1200
RVSQ-70×11	Φ700×1100	1300	4×10-1	0.5	±5	800

 

Joonis 3 H13 terase vaakumniilimisprotsess

 

(2) H13 vormiterase isotermiline lõõmutamise protsess

Vaakumpahju rõhk on 0,1–10 Pa, tõuske aeglaselt 875–890 kraadini 200–200 kraadi tunnis ja hoidke 2–4 tundi, seejärel jahutage kiiresti 710–740 kraadini ja hoidke 3–4 tundi ja kasutage kõrge puhtusastmega lämmastikku, et jahutada alla 100 kraadi ja tühjendada.

 

(3) Cr12MoV vormiterase isotermiline lõõmutamise protsess

Vaakumpahju rõhk on 0,1–10 Pa, tõuske aeglaselt 830–870 kraadini 200–200 kraadi tunnis ja hoidke 2–4 tundi, seejärel jahutage kiiresti 720–740 kraadini ja hoidke 3–4 tundi ja kasutage kõrge puhtusastmega N2 jahutamiseks alla 100 kraadi ja tühjendamiseks.

 

4. Hallituse vaakumkarburiseerimine

Vaakumkarburiseerimine on vormi kuumutamine austenitiseeritud olekusse avaakum ahikarboniseerige see karboniseerivas atmosfääris ning seejärel hajutage ja kustutage see. Kuna vormi kuumutatakse vaakumolekus, on vormi pind väga sile, mis sobib kõrgete pinnakvaliteedinõuetega vormide karburiseerivaks töötlemiseks.

 

Näide: 65Nb (65Cr4W3Mo2VNb) terasest ühendusvarda ekstrusioonivormi vaakumkarburiseerimine.

 

(1) Karburiseeriv keskkond (mahufraktsioon): 70% CH4 + 30% H2. H2 kasutatakse lahjendusgaasina ja CH4 (metaani) kasutatakse karburiseeriva gaasina. Karburiseerimisseade on siseküttega väike vaakumkarburiseerimisahi. Vormi vaakumkarburiseerimise protsess on näidatud joonisel 4.

Kasutusaeg. Pärast vaakumkarburiseerivat kuumtöötlust on 65Nb terasvormide kasutusiga 2,5 korda pikem kui karburiseerimiseta vormidel ja 7,5 korda pikem kui Cr12MoV terasvormidel (tavaline kuumtöötlus).

Kuum tags: vaakumkuumtöötlusprotsess, Hiina vaakumkuumtöötlusprotsessi tootjad, tarnijad, tehas