Процес вакуумске топлотне обраде

Шта је вакуумска топлотна обрада?

 

Вакумска топлотна обрада се односи на процес у коме се делови калупа стављају у опрему за вакуумску топлотну обраду за грејање, изолацију и хлађење. То је једна од актуелних напредних технологија топлотне обраде калупа. Како захтеви за квалитет калупа постају све већи, тешко је општа топлотна обрада да испуни техничке захтеве. Након вакуумске топлотне обраде калупа, површина неће бити оксидована или декарбозирана, дисторзија гашења ће бити мала, површинска тврдоћа ће бити уједначена, перформансе ће бити побољшане, а животни век калупа ће се генерално повећати. , генерално се може повећати за више од 30%. Додатно,вакуум термичка обрадаможе смањити додатак за машинску обраду (брушење или полирање) за 1/3~1/2, чиме се побољшава ефикасност производње и смањују трошкови производње калупа. Вакумска топлотна обрада је посебно погодна за високо прецизне калупе који захтевају стабилне димензије и перформансе. Технологије топлотне обраде калупа у вакууму укључују: вакуумско гашење, вакуумско каљење, вакуумско карбуризирање, вакуумско нитрирање, вакуумску инфилтрацију метала, итд. Слика 1 приказује опрему за вакуумску топлотну обраду калупа, а слика 2 приказује фотографију калупа.

 

Слика 1 Опрема за топлотну обраду калупа у вакууму

 

Параметри процеса вакуумске топлотне обраде

 

(1) Степен вакуума

Степен вакуума директно утиче на храпавост површине калупа, чиме утиче на квалитет површине и перформансе. Да би се спречило испаравање легираних елемената на површини калупа, треба изабрати разуман степен вакуума. Одговарајући однос између степена вакуума и температуре загревања током вакуумског загревања калупа од легираног челика приказан је у табели. 1.

 

Табела 1 Кореспонденција између степена вакуума и температуре грејања

Температура грејања/степен	Мање или једнако 900 степени	1000~1100 степени	1100~1300 степени
Степен вакуума/Па	Веће или једнако 0.133	1.33~13.3	1100~1300 степени

 

 

(2) Температура предгревања

Када је температура загревања вакуум термичке обраде 1000~1100 степени, предгревање се врши на 800~850 степени; када температура грејања пређе 1200 степени, калупи са једноставним облицима могу се претходно загрејати на 850 степени, а већи или сложени калупи се могу претходно загрејати на 850 степени. Затим предгревање треба извршити два пута на 500~600 степени и 800~850 степени.

 

(3) Изолација

1) Температура грејања. Температура грејања за вакуумско гашење је генерално доња граница пећи за слано купатило и ваздушне пећи. Температуре загревања за вакуумско каљење, вакуумско жарење, третман вакуумским раствором и старење у вакууму су генерално исте као оне за конвенционалну топлотну обраду.

 

Одржавање времена. У нормалним околностима, време загревања у вакууму је 6 пута веће од пећи у сланом купатилу и 2 пута дуже од ваздушне пећи. Емпиријска формула је τ=КБ + Т, где је τ време задржавања загревања (мин), К је коефицијент времена задржавања (мин/мм), Б је ефективна дебљина калупа (мм), и Т је временска маргина (или фиксно време) (мин).

Челик	Коефицијент времена задржавања K/мин·мм-1	временска маргина T/мин	Напомена
Нелегирани алатни челик	1.9	5~10	Загрејте једном на 560 степени
Нисколегирани алатни челик	2.0	10~20	Загрејте једном на 560 степени
Високо легирани алатни челик	0.48	20~40	Загрејте једном на 560 степени и једном на 800 степени
брзорезни челик	0.33	15~25	Загрејте једном на 560 степени и једном на 800 степени

2. Вакуумско гашење калупа

 

(1) Претходно загревање

Ниско легирани челик (40Цр, 60Си2Мн, итд.) и средње легирани челик (ЦрВМн, 9ЦрСи, 5ЦрНиМо, итд.) могу се изабрати за двостепено загревање (као што је 650 степени предгревања → 850 степени каљење загревања); Високолегирани челик (Х13, Цр12МоВ, итд.) може се изабрати. Загревање на три нивоа (као што је 650 степени предгревања → 850 степени предгревања → 1030 степени гашење загревања).

 

(2) Избор времена загревања и задржавања

Време држања не само да мора да обезбеди да се одређена количина карбида потпуно раствори, да повећа садржај легуре у аустениту и да гарантује очигледан опоравак тврдоће током каљења на вршној температури секундарног очвршћавања, већ не сме изазвати прегревање и утицати на квалитет калупа.

 

(3) Метода хлађења

Вакуумско гашење челика за калупе може да користи гашење уљем, гашење гасом, гашење водом, гашење нитратном соли, итд. Сви легирани челици за калупе могу бити каљени у вакууму да би се добила светла површина и разумне перформансе. У поређењу са гашењем ваздушним хлађењем, висока жилавост и чврстоћа се лако добијају захваљујући брзој брзини хлађења уља. Гашењем ваздушним хлађењем може се постићи мања дисторзија гашења.

 

Методу хлађења помоћу вакуумског гашења треба изабрати према облику, материјалу, величини, техничким захтевима итд. калупа. Погледајте Табелу 3 за детаље.

 

Табела 3 Избор метода хлађења вакуумским гашењем

начин хлађења	Обим употребе
Гашење у вакууму	Погодно за легирани алатни челик, легирани челик са високим садржајем угљеника, високобрзи алатни челик и други челик за калупе, користећи специјално вакуумско гашење уља. Вакуумско гашење уљем је посебно погодно за калупе који захтевају високу чврстоћу и жилавост.
Ваздушно хлађен	Да би се смањило изобличење калупа, скратио циклус процеса и постигла чиста производња топлотне обраде, гашење ваздушним хлађењем се све више користи на међународном нивоу. Захтеви за брзину хлађења: Х13 (4Цр5МоСиВ1) челик већи или једнак 28 степени/мин, Цр12МоВ челик већи или једнак 17 степени/мин 1) 0.2МПа вакуумско гашење ваздухом: то јест, гашење вакуумом ниским притиском. Максимални притисак хлађења за гашење Н2 је 0.2МПа, а чистоћа Н2 је изнад 99,95% (запремински удео). Обично се користи за брзорезни алатни челик и хладни челик који не захтевају велику брзину хлађења. Челик за врућу обраду 2) 0.6МПа гасно гашење под високим притиском: Његов Н2 притисак гашења је 0.6МПа. Обично се користи за гашење брзог алатног челика, легираног челика са високим садржајем угљеника и високог хрома и неких легираних алатних челика за израду калупа. 3) Гашење гаса са ултра-високим притиском изнад 1МПа: генерално се користи за све брзорезне челик, челик за врућу обраду, челик за хладну обраду, челик Цр13 и неки легирани челик каљен у уљу. Такође погодан за гашење великих и средњих калупа
Вакуумско гашење водом	Користи се за гашење и хлађење обојених метала, легура отпорних на топлоту, легура титанијума и угљеничног челика итд.
Гашење нитрата у вакууму	Коришћење нитратне соли за класификацију калупа или изотермно гашење може смањити изобличење калупа, избећи пуцање и спречити разугљичење конструкцијског челика високе чврстоће. Укупни капацитет хлађења статичке купке са нитратном соли је еквивалентан капацитету хлађења уља. Мешање може побољшати ефикасност слане купке. Капацитет хлађења, општа радна температура се контролише у опсегу од 160 ~ 280 степени

Пример: Х13 (4Цр5МоСиВ1) челични ултра-велики калуп за ливење под притиском од легуре алуминијума (5т) се гаси коришћењем Ипсенове Супер Турбовакумска пећа температура грејања је 1000 степени. Након довољне изолације, угаси се и хлади азотом од 1,5 МПа, а хлађење се зауставља на 400 степени. Степен изотермног држања за смањење изобличења калупа и избегавање пуцања.

 

Коначно су добијена одлична механичка својства и минимална дисторзија гашења. Специфични резултати инспекције приказани су у табели 4.

Табела 4 Резултати челичног калупа Х13 након гашења у вакууму

пројекат	површине	Срце
Микроструктура	мали	Фино (у гашеном стању)
Величина зрна/класа	10~11	9
Затезна чврстоћа Рм/МПа	1287	1264
Граница течења РеЛ/МПа	1044	1019
Издужење након прекида А (%)	19.5	17.8
Скупљање у пресеку З (%)	52.8	49.1
Енергија апсорпције удара/Ј	262,282,279	221,239,238

(4) Вакуумско каљење

Предности употребе вакуум пећи (као што је једнокоморна пећ за каљење под позитивним притиском серије ВЗХ) за каљење: тачна и уједначена контрола температуре; обезбеђивање оксидације током фаза загревања и очувања топлоте; може се полако хладити пећи или брзо хладити надувавањем. Процес хлађења се може напунити са Н2 високе чистоће или мешавином Н2 високе чистоће и других редукционих гасова (као што је Х2) како би се обезбедила оксидација или бојење током хлађења.

 

Брзина загревања каљења је 0,8 мин/мм, а језгро се одржава топло најмање 2 сата. Температура каљења зависи од захтева за тврдоћом. Прво и друго каљење су обавезни, а треће каљење се може изоставити у зависности од техничких захтева и коначне тврдоће.

 

3. Вакуумско жарење калупа

Вакуумско жарење калупа (модула) може лако постићи топлотну обраду без оксидације и декарбонизације, што је корисно за побољшање квалитета површине и ефикасности производње калупа, скраћујући процесни циклус, а површина калупа може бити светла и микроструктура је уједначена .

(1) Обичан процес вакуумског жарења

Слика 3 је обичан процес вакуумског жарења Х13 (4Цр5МоСиВ1) челичног модула. За жарење калупа користи се вакуумска пећ (као што је једнокоморна вакуумска пећ из серије ВЗТ, крајњи степен вакуума 0.1Па), а модул се полако загрева до 870 степени при брзини од 6{{ 14}} степен /х. Време задржавања (2~4х) се одређује у зависности од ефективне величине модула. Може се одржавати на 0,8 мин/мм након што се загреје. Притисак током фазе очувања топлоте се контролише на 0,1~10Па. Хлађење пећи се може вршити у вакуумском стању током хлађења. Када је температура нижа од 500 степени, 1×105Па Н2 високе чистоће или мешавина Н2 високе чистоће и других редукујућих гасова (као што је Х2) може се напунити за хлађење како би се осигурало да површина модула није оксидована и не -у боји. Тврдоћа жареног модула је<235HBW, and the structure is pearlite + uniformly distributed granular carbides.

 

Главни параметри параметара вакуумске пећи за гашење гаса под високим притиском
Модел	Просечна величина температурне зоне	Максимална температура	Крајњи притисак	Стопа пораста притиска	Уједначеност температуре	Обим учитавања
РВСК-224	250×250×400	1300	4×10-1	0.5	±5	50
РВСК-335	300×300×500	1300	4×10-1	0.5	±5	100
РВСК-446	400×450×600	1300	4×10-1	0.5	±5	200
РВСК-558	500×500×800	1300	4×10-1	0.5	±5	300
РВСК-669	600×600×900	1300	4×10-1	0.5	±5	500
РВСК-7710	700×700×1000	1300	4×10-1	0.5	±5	800
РВСК-8812	800×800×1200	1300	4×10-1	0.5	±5	1200
РВСК-70×11	Φ700×1100	1300	4×10-1	0.5	±5	800

 

Слика 3 Х13 процес вакуумског жарења челика

 

(2) Х13 процес изотермног жарења челика

Притисак у вакуум пећи је 0.1~10Па, полако се повећава на 875~890 степени на мање од или једнако 200 степени/х и држи 2~4 сата, затим брзо охлади на 710~740 степени и држи 3 ~ 4 сата и користите азот високе чистоће да се охлади на испод 100 степени и испразни.

 

(3) Цр12МоВ процес изотермног жарења челика

Притисак у вакуум пећи је 0.1~10Па, полако се подиже на 830~870 степени на мање од или једнако 200 степени/х и држи 2~4 сата, затим брзо охлади на 720~740 степени и држи 3 ~ 4 сата и користите Н2 високе чистоће да се охлади на испод 100 степени и испразни.

 

4. Вакуумско карбуризирање калупа

Вакуумска карбуризација је загревање калупа до аустенитизованог стања у авакумска пећ, карбуризовати у атмосфери за карбуризацију, а затим га дифундирати и угасити. Пошто се калуп загрева у вакууму, површина калупа је веома глатка, што је погодно за обраду калупа за карбуризацију са високим захтевима за квалитет површине.

 

Пример: Вакуумско карбуризирање екструзионе матрице за 65Нб (65Цр4В3Мо2ВНб) челичну прикључну шипку.

 

(1) Медијум за карбуризацију (запремински удео): 70% ЦХ4 + 30% Х2. Х2 се користи као гас за разблаживање, а ЦХ4 (метан) се користи као гас за карбуризацију. Опрема за наугљичење је интерно загревана мала вакуумска пећ за карбуризацију. Процес вакуумске карбуризације у калупу је приказан на слици 4.

Век. Након термичке обраде вакуумском карбуризацијом, радни век калупа од 65Нб челика је 2,5 пута дужи него код калупа без карбуризације и 7,5 пута дужи од челика калупа Цр12МоВ (конвенционална топлотна обрада).

Popularne oznake: процес вакуумске топлотне обраде, произвођачи, добављачи, фабрика у Кини