რა კავშირია თერმული დამუშავების პროცესს, ოპერაციასა და დეფორმაციას შორის?

ალუმინის და ალუმინის შენადნობების თერმული დამუშავების დროს ხშირად წარმოიქმნება სხვადასხვა პრობლემა, როგორიცაა:

- ნაწილის არასწორი განთავსება: ამან შეიძლება გამოიწვიოს ნაწილის დეფორმაცია, ხშირად ჩაქრობის საშუალების მიერ სითბოს არასაკმარისი მოცილების გამო, სასურველი მექანიკური თვისებების მისაღწევად საკმარისად სწრაფი ტემპით.

- სწრაფი გაცხელება: ამან შეიძლება გამოიწვიოს თერმული დეფორმაცია; ნაწილების სწორად განთავსება ხელს უწყობს თანაბარ გაცხელებას.

-გადახურება: ამან შეიძლება გამოიწვიოს ნაწილობრივი დნობა ან ევტექტიკური დნობა.

-ზედაპირული აქერცვლა/მაღალტემპერატურული დაჟანგვა.

- გადაჭარბებული ან არასაკმარისი დაბერების დამუშავება, ორივემ შეიძლება გამოიწვიოს მექანიკური თვისებების დაკარგვა.

- დროის/ტემპერატურის/ჩაქრობის პარამეტრების რყევები, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს მექანიკური და/ან ფიზიკური თვისებების გადახრები ნაწილებსა და პარტიებს შორის.

-გარდა ამისა, ტემპერატურის არასაკმარისი ერთგვაროვნება, იზოლაციის არასაკმარისი დრო და ხსნარის თერმული დამუშავების დროს არასაკმარისი გაგრილება შეიძლება ხელს უწყობდეს არასაკმარის შედეგებს.

თერმული დამუშავება ალუმინის ინდუსტრიაში კრიტიკულად მნიშვნელოვანი თერმული პროცესია, მოდით, უფრო დეტალურად განვიხილოთ ეს საკითხი.

1. წინასწარი დამუშავება

წინასწარი დამუშავების პროცესები, რომლებიც აუმჯობესებენ სტრუქტურას და ამსუბუქებენ დაძაბულობას ჩაქრობამდე, სასარგებლოა დამახინჯების შესამცირებლად. წინასწარი დამუშავება, როგორც წესი, მოიცავს ისეთ პროცესებს, როგორიცაა სფეროიდიზაცია, გახურება და დაძაბულობის შემსუბუქება, ზოგი კი ასევე იყენებს ჩაქრობას და გახურებას ან ნორმალიზებას.

სტრესის შემსუბუქებადამუშავების დროს, ნარჩენი დაძაბულობები შეიძლება წარმოიშვას ისეთი ფაქტორების გამო, როგორიცაა დამუშავების მეთოდები, ხელსაწყოს გამოყენება და ჭრის სიჩქარე. ამ დაძაბულობების არათანაბარი განაწილება შეიძლება გამოიწვიოს დამახინჯება ჩაქრობის დროს. ამ ეფექტების შესამცირებლად აუცილებელია დაძაბულობის შემსუბუქება ჩაქრობამდე. დაძაბულობის შემსუბუქების გამოწვის ტემპერატურა, როგორც წესი, 500-700°C-ია. ჰაეროვან გარემოში გაცხელებისას, დაჟანგვისა და დეკარბურიზაციის თავიდან ასაცილებლად გამოიყენება 500-550°C ტემპერატურა 2-3 საათის შენარჩუნების დროით. დატვირთვის დროს გათვალისწინებული უნდა იყოს საკუთარი წონის გამო ნაწილობრივი დამახინჯება, ხოლო სხვა პროცედურები სტანდარტული გამოწვის მსგავსია.

სტრუქტურის გაუმჯობესებისთვის წინასწარი გაცხელებაეს მოიცავს სფეროიდიზაციას, გახურებას და ტემპერატურას, ნორმალიზებას და დამუშავებას.

-სფეროიდიზაციანახშირბადოვანი და შენადნობი ხელსაწყო ფოლადისთვის თერმული დამუშავების დროს აუცილებელია სფეროიდიზაციის გამოწვის შემდეგ მიღებული სტრუქტურა, რომელიც მნიშვნელოვნად მოქმედებს გამკვრივების დროს დამახინჯების ტენდენციაზე. გამოწვის შემდგომი სტრუქტურის რეგულირებით, შესაძლებელია გამკვრივების დროს რეგულარული დამახინჯების შემცირება.

-სხვა წინასწარი დამუშავების მეთოდებიჩაქრობის დისტორსიის შესამცირებლად შესაძლებელია სხვადასხვა მეთოდის გამოყენება, როგორიცაა ჩაქრობა და გამაგრება, ნორმალიზებული დამუშავება. შესაბამისი წინასწარი დამუშავების, როგორიცაა ჩაქრობა და გამაგრება, ნორმალიზებული დამუშავება დამახინჯების მიზეზისა და ნაწილის მასალის მიხედვით, ეფექტურად ამცირებს დისტორსიას. თუმცა, სიფრთხილეა საჭირო ნარჩენი დაძაბულობების და გამაგრების შემდეგ სიმტკიცის ზრდის მიმართ, განსაკუთრებით ჩაქრობისა და გამაგრების დამუშავებას შეუძლია შეამციროს გაფართოება ჩაქრობის დროს W და Mn შემცველი ფოლადებისთვის, მაგრამ მცირე გავლენას ახდენს დეფორმაციის შემცირებაზე ისეთი ფოლადებისთვის, როგორიცაა GCr15.

პრაქტიკულ წარმოებაში, ეფექტური დამუშავებისთვის აუცილებელია ჩაქრობის დამახინჯების მიზეზის იდენტიფიცირება, იქნება ეს ნარჩენი დაძაბულობებით თუ ცუდი სტრუქტურით გამოწვეული. ნარჩენი დაძაბულობებით გამოწვეული დამახინჯების შემთხვევაში უნდა ჩატარდეს დაძაბულობის შემსუბუქების გახურება, მაშინ როდესაც სტრუქტურის შემცვლელი დამუშავება, როგორიცაა გამაგრება, აუცილებელი არ არის და პირიქით. მხოლოდ ამ შემთხვევაში შეიძლება მიღწეული იქნას ჩაქრობის დამახინჯების შემცირების მიზანი ხარჯების შესამცირებლად და ხარისხის უზრუნველსაყოფად.

2. გათბობის ჩაქრობის ოპერაცია

ჩაქრობის ტემპერატურაჩაქრობის ტემპერატურა მნიშვნელოვნად მოქმედებს დამახინჯებაზე. დეფორმაციის შემცირების მიზნის მიღწევა შესაძლებელია ჩაქრობის ტემპერატურის რეგულირებით, ან დამუშავების დასაშვები ლიმიტი იგივეა, რაც ჩაქრობის ტემპერატურა დეფორმაციის შესამცირებლად, ან თერმული დამუშავების ტესტების შემდეგ დამუშავების დასაშვები ლიმიტი და ჩაქრობის ტემპერატურა გონივრულად შერჩეული და დაჯავშნილი იყოს, რათა შემცირდეს შემდგომი დამუშავების დასაშვები ლიმიტი. ჩაქრობის ტემპერატურის გავლენა ჩაქრობის დეფორმაციაზე არა მხოლოდ სამუშაო ნაწილის მასალასთანაა დაკავშირებული, არამედ სამუშაო ნაწილის ზომასა და ფორმასთანაც. როდესაც სამუშაო ნაწილის ფორმა და ზომა ძალიან განსხვავებულია, თუმცა სამუშაო ნაწილის მასალა იგივეა, ჩაქრობის დეფორმაციის ტენდენცია საკმაოდ განსხვავებულია და ოპერატორმა ყურადღება უნდა მიაქციოს ამ სიტუაციას ფაქტობრივი წარმოების დროს.

ჩაქრობის დროშეკავების დროის შერჩევა არა მხოლოდ უზრუნველყოფს სრულყოფილ გაცხელებას და სასურველი სიმტკიცის ან მექანიკური თვისებების მიღწევას გამაგრების შემდეგ, არამედ ითვალისწინებს მის გავლენას დამახინჯებაზე. გამაგრების შეკავების დროის გახანგრძლივება მნიშვნელოვნად ზრდის გამაგრების ტემპერატურას, განსაკუთრებით მაღალი ნახშირბადის და მაღალი ქრომის შემცველობის მქონე ფოლადის შემთხვევაში.

ჩატვირთვის მეთოდებითუ სამუშაო ნაწილი გათბობის დროს არაგონივრულ ფორმაში იქნება მოთავსებული, ეს გამოიწვევს დეფორმაციას სამუშაო ნაწილის წონის გამო ან დეფორმაციას სამუშაო ნაწილებს შორის ურთიერთექსტრუზიის გამო, ან დეფორმაციას არათანაბარი გათბობისა და გაგრილების გამო, რაც გამოწვეულია სამუშაო ნაწილების ზედმეტი დაწყობით.

გათბობის მეთოდირთული ფორმისა და სხვადასხვა სისქის სამუშაო ნაწილებისთვის, განსაკუთრებით მაღალი ნახშირბადის და შენადნობის ელემენტების შემცველი ნაწილებისთვის, ნელი და ერთგვაროვანი გათბობის პროცესი გადამწყვეტია. წინასწარი გათბობის გამოყენება ხშირად აუცილებელია, რაც ზოგჯერ მრავალჯერადი წინასწარი გათბობის ციკლს მოითხოვს. უფრო დიდი სამუშაო ნაწილებისთვის, რომლებიც ეფექტურად არ არის დამუშავებული წინასწარი გაცხელებით, კონტროლირებადი გათბობით ყუთის წინააღმდეგობის ღუმელის გამოყენებამ შეიძლება შეამციროს სწრაფი გაცხელებით გამოწვეული დამახინჯება.

3. გაგრილების ოპერაცია

ჩაქრობის დეფორმაცია, ძირითადად, გაგრილების პროცესის შედეგია. ჩაქრობის საშუალების სწორი შერჩევა, ოსტატურად გამოყენება და გაგრილების პროცესის თითოეული ეტაპი პირდაპირ გავლენას ახდენს ჩაქრობის დეფორმაციაზე.

ჩაქრობის საშუალების შერჩევაგამაგრების შემდგომი სასურველი სიმტკიცის უზრუნველყოფისას, დამახინჯების მინიმიზაციის მიზნით, უპირატესობა უნდა მიენიჭოს უფრო რბილ გამაგრების საშუალებებს. გაგრილებისთვის რეკომენდებულია გაცხელებული აბაზანის საშუალებების გამოყენება (ნაწილის გასწორების გასაადვილებლად, სანამ ის ჯერ კიდევ ცხელია) ან თუნდაც ჰაერით გაგრილებისთვის. წყალ-ზეთის ორმაგი საშუალებების ჩანაცვლება ასევე შესაძლებელია წყალსა და ზეთს შორის გაგრილების სიჩქარის მქონე საშუალებებით.

— ჰაერით გაგრილების ჩაქრობაჰაერით გაგრილება ეფექტურია მაღალსიჩქარიანი ფოლადის, ქრომის ყალიბიანი ფოლადის და ჰაერით გაგრილებადი მიკროდეფორმაციული ფოლადის ჩაქრობის დეფორმაციის შესამცირებლად. 3Cr2W8V ფოლადისთვის, რომელსაც ჩაქრობის შემდეგ მაღალი სიმტკიცე არ სჭირდება, ჰაერით ჩაქრობა ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას დეფორმაციის შესამცირებლად ჩაქრობის ტემპერატურის სათანადო რეგულირებით.

— ზეთის გაგრილება და ჩაქრობაზეთი არის ჩაქრობის საშუალება, რომელსაც გაცილებით დაბალი გაგრილების სიჩქარე აქვს, ვიდრე წყალს, მაგრამ მაღალი გამყარების, მცირე ზომის, რთული ფორმისა და დიდი დეფორმაციის ტენდენციის მქონე სამუშაო ნაწილებისთვის ზეთის გაგრილების სიჩქარე ძალიან მაღალია, მაგრამ მცირე ზომის, მაგრამ ცუდი გამყარების მქონე სამუშაო ნაწილებისთვის ზეთის გაგრილების სიჩქარე არასაკმარისია. ზემოაღნიშნული წინააღმდეგობების გადასაჭრელად და ზეთით ჩაქრობის სრულად გამოსაყენებლად სამუშაო ნაწილების ჩაქრობის დეფორმაციის შესამცირებლად, ადამიანებმა გამოიყენეს ზეთის ტემპერატურის რეგულირებისა და ჩაქრობის ტემპერატურის გაზრდის მეთოდები, რათა გააფართოვონ ზეთის გამოყენება.

— ზეთის გაცხელების ტემპერატურის შეცვლაჩაქრობის დეფორმაციის შესამცირებლად იგივე ზეთის ტემპერატურის გამოყენებას კვლავ აქვს შემდეგი პრობლემები: როდესაც ზეთის ტემპერატურა დაბალია, ჩაქრობის დეფორმაცია კვლავ დიდია, ხოლო როდესაც ზეთის ტემპერატურა მაღალია, რთულია სამუშაო ნაწილის სიმტკიცის უზრუნველყოფა ჩაქრობის შემდეგ. ზოგიერთი სამუშაო ნაწილის ფორმისა და მასალის კომბინირებული ეფექტის პირობებში, ჩაქრობის ზეთის ტემპერატურის გაზრდამ ასევე შეიძლება გაზარდოს მისი დეფორმაცია. ამიტომ, ტესტის გავლის შემდეგ ჩაქრობის ზეთის ტემპერატურის განსაზღვრა ძალიან მნიშვნელოვანია სამუშაო ნაწილის მასალის ფაქტობრივი პირობების, განივი კვეთის ზომისა და ფორმის მიხედვით.

ჩაქრობისთვის ცხელი ზეთის გამოყენებისას, ჩაქრობისა და გაგრილების შედეგად გამოწვეული ზეთის მაღალი ტემპერატურით გამოწვეული ხანძრის თავიდან ასაცილებლად, ზეთის ავზთან ახლოს უნდა იყოს აღჭურვილი ხანძარსაწინააღმდეგო აღჭურვილობა. გარდა ამისა, რეგულარულად უნდა შემოწმდეს ჩაქრობის ზეთის ხარისხის ინდექსი და დროულად უნდა მოხდეს ახალი ზეთის შევსება ან შეცვლა.

- გაზარდეთ გაცხელების ტემპერატურაეს მეთოდი შესაფერისია მცირე განივი კვეთის ნახშირბადოვანი ფოლადის სამუშაო ნაწილებისთვის და ოდნავ უფრო დიდი შენადნობის ფოლადის სამუშაო ნაწილებისთვის, რომლებიც ვერ აკმაყოფილებენ სიმტკიცის მოთხოვნებს გაცხელებისა და სითბოს შენარჩუნების შემდეგ ნორმალურ ჩაქრობის ტემპერატურაზე და ზეთში ჩაქრობისას. ჩაქრობის ტემპერატურის სათანადოდ გაზრდით და შემდეგ ზეთში ჩაქრობით, შესაძლებელია გამკვრივების ეფექტის მიღწევა და დეფორმაციის შემცირება. ჩაქრობის ამ მეთოდის გამოყენებისას, სიფრთხილე უნდა გამოიჩინოთ ისეთი პრობლემების თავიდან ასაცილებლად, როგორიცაა მარცვლის გაუხლეჩვა, მექანიკური თვისებების და სამუშაო ნაწილის მომსახურების ხანგრძლივობის შემცირება ჩაქრობის ტემპერატურის მატების გამო.

— კლასიფიკაცია და კორექტირებაროდესაც ჩაქრობის სიმტკიცე აკმაყოფილებს დიზაინის მოთხოვნებს, ცხელი აბაზანის გარემოს კლასიფიკაცია და აუსტერპინგი სრულად უნდა იქნას გამოყენებული ჩაქრობის დეფორმაციის შემცირების მიზნით. ეს მეთოდი ასევე ეფექტურია დაბალი გამაგრების, მცირე კვეთის ნახშირბადოვანი კონსტრუქციული ფოლადისა და ხელსაწყო ფოლადისთვის, განსაკუთრებით ქრომის შემცველი შტამპიანი ფოლადისა და მაღალსიჩქარიანი ფოლადის სამუშაო ნაწილებისთვის, რომლებსაც აქვთ მაღალი გამაგრების უნარი. ცხელი აბაზანის გარემოს კლასიფიკაცია და აუსტერპინგით გაგრილების მეთოდი ამ ტიპის ფოლადის ჩაქრობის ძირითადი მეთოდებია. ანალოგიურად, ის ასევე ეფექტურია იმ ნახშირბადოვანი ფოლადებისა და დაბალშენადნობის კონსტრუქციული ფოლადებისთვის, რომლებსაც არ სჭირდებათ მაღალი ჩაქრობის სიმტკიცე.

ცხელი აბაზანით ჩაქრობისას ყურადღება უნდა მიექცეს შემდეგ საკითხებს:

პირველ რიგში, როდესაც ზეთის აბაზანა გამოიყენება დახარისხებისა და იზოთერმული ჩაქრობისთვის, ზეთის ტემპერატურა მკაცრად უნდა იყოს კონტროლირებადი ხანძრის თავიდან ასაცილებლად.

მეორეც, ნიტრატის მარილის შემცველი კლასებით ჩაქრობისას, ნიტრატის მარილის ავზი აღჭურვილი უნდა იყოს საჭირო ინსტრუმენტებითა და წყლით გაგრილების მოწყობილობებით. სხვა უსაფრთხოების ზომებისთვის, გთხოვთ, იხილოთ შესაბამისი ინფორმაცია და აქ მათ გამეორებას აღარ შევძლებთ.

მესამე, იზოთერმული ჩაქრობის დროს მკაცრად უნდა კონტროლდებოდეს იზოთერმული ტემპერატურა. მაღალი ან დაბალი ტემპერატურა ხელს არ უწყობს ჩაქრობის დეფორმაციის შემცირებას. გარდა ამისა, აუსტერპირების დროს, სამუშაო ნაწილის ჩამოკიდების მეთოდი უნდა შეირჩეს სამუშაო ნაწილის წონით გამოწვეული დეფორმაციის თავიდან ასაცილებლად.

მეოთხე, როდესაც გამოიყენება იზოთერმული ან თანდათანობითი ჩაქრობა სამუშაო ნაწილის გაცხელებისას ფორმის გამოსასწორებლად, ხელსაწყოები და სამაგრები სრულად უნდა იყოს აღჭურვილი და მოქმედება მუშაობის დროს სწრაფი უნდა იყოს. ეს თავიდან აიცილებს სამუშაო ნაწილის ჩაქრობის ხარისხზე უარყოფით გავლენას.

გაგრილების ოპერაციაგაგრილების პროცესის დროს ოსტატურად მუშაობას მნიშვნელოვანი გავლენა აქვს ჩაქრობის დეფორმაციაზე, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც გამოიყენება წყალი ან ზეთის ჩაქრობის საშუალებები.

- ჩაქრობის საშუალების შეყვანის სწორი მიმართულებაროგორც წესი, სიმეტრიულად დაბალანსებული ან წაგრძელებული ღეროსებრი სამუშაო ნაწილები ვერტიკალურად უნდა ჩააქროთ გარემოში. ასიმეტრიული ნაწილების ჩაქრობა შესაძლებელია კუთხით. სწორი მიმართულება მიზნად ისახავს ყველა ნაწილის ერთგვაროვანი გაგრილების უზრუნველყოფას, სადაც გარემოში ჯერ უფრო ნელი გაგრილების უბნები შევა, შემდეგ კი უფრო სწრაფი გაგრილების მონაკვეთები. პრაქტიკაში სასიცოცხლოდ მნიშვნელოვანია სამუშაო ნაწილის ფორმისა და მისი გაგრილების სიჩქარეზე გავლენის გათვალისწინება.

- სამუშაო ნაწილების მოძრაობა ჩაქრობის გარემოშინელა გაცივებადი ნაწილები უნდა იყოს მიმართული ჩაქრობის საშუალებისკენ. სიმეტრიულად ფორმის სამუშაო ნაწილები უნდა მიჰყვებოდეს დაბალანსებულ და ერთგვაროვან გზას გარემოში, შენარჩუნებული მცირე ამპლიტუდით და სწრაფი მოძრაობით. თხელი და წაგრძელებული სამუშაო ნაწილებისთვის, ჩაქრობის დროს სტაბილურობა უმნიშვნელოვანესია. მოერიდეთ რხევას და უკეთესი კონტროლისთვის განიხილეთ დამჭერების გამოყენება მავთულის შეკვრის ნაცვლად.

- ჩაქრობის სიჩქარესამუშაო ნაწილები სწრაფად უნდა გამაგრდეს. განსაკუთრებით თხელი, ღეროსებრი სამუშაო ნაწილების შემთხვევაში, გამაგრების უფრო დაბალმა სიჩქარემ შეიძლება გამოიწვიოს მოხრის დეფორმაციის ზრდა და დეფორმაციის სხვაობა სხვადასხვა დროს გამაგრებულ მონაკვეთებს შორის.

-კონტროლირებადი გაგრილებაგანივკვეთის ზომების მნიშვნელოვანი სხვაობის მქონე სამუშაო ნაწილებისთვის, დაიცავით სწრაფად გაგრილებისკენ მიდრეკილი მონაკვეთები ისეთი მასალებით, როგორიცაა აზბესტის თოკი ან ლითონის ფურცლები, რათა შეამციროთ მათი გაგრილების სიჩქარე და მიაღწიოთ ერთგვაროვან გაგრილებას.

-გაგრილების დრო წყალშისტრუქტურული სტრესის გამო ძირითადად დეფორმაციის მქონე სამუშაო ნაწილებისთვის შეამცირეთ მათი გაგრილების დრო წყალში. თერმული სტრესის გამო ძირითადად დეფორმაციის მქონე სამუშაო ნაწილებისთვის გაახანგრძლივეთ მათი გაგრილების დრო წყალში ჩაქრობის დეფორმაციის შესამცირებლად.

რედაქტირებულია მეი ჯიანგის მიერ MAT Aluminum-დან