Mekanik bağlantıların çekirdek bileşenleri olarak, vida performansı doğrudan ekipmanın güvenilirliğini ve güvenliğini belirler. Isı işlemi, istenen mekanik özellikleri (mukavemet, sertlik ve tokluk gibi) elde etmek için ısıtma, yalıtım ve soğutma işlemlerini kontrol ederek vidaların iç yapısını değiştiren kritik bir işlemdir. Farklı malzemelerden (karbon çeliği, alaşım çelik ve paslanmaz çelik gibi) yapılan vidalar, farklı uygulamaların (otomotiv, inşaat ve havacılık gibi) gereksinimlerini karşılamak için özel ısıl işlem çözeltileri gerektirir.
Vidalı ısıl işlemin temel amacı
Vidalar, çalışma sırasında gerginlik, kesme ve darbeye dayanmalıdır ve bazıları korozyon ve yüksek sıcaklıklar gibi sert ortamlara da dayanmalıdır. Isıl işlemenin temel amacı, üç ana kategoride kategorize edilebilen güç ve tokluk arasında bir denge kurmaktır:
Performans Geliştirme (en önemli hedef): İç yapıyı değiştirerek (martensit veya sorbitin oluşturulması gibi), vidanın gerilme mukavemeti, akma mukavemeti ve sertliği artar, bu da yük altında plastik deformasyonu veya kırığı önler. (Tipik uygulamalar, deformasyon olmadan yüksek yüklere dayanması gereken otomotiv motor bloğu vidaları ve köprü bağlantı vidalarını içerir.)
İç Stresi Kazanın: Soğuk başlıktan (şekillendirme) ve işlendikten sonra, vida içinde kalıntı stres kalır, bu da sonraki kullanım sırasında kolayca çatlama veya boyutsal deformasyona yol açabilir. Isı işlemi, düşük sıcaklık temperleme ve stres giderme tavlama gibi süreçler yoluyla bu içsel stresleri serbest bırakabilir ve boyutsal stabilite sağlayabilir. (Tipik kullanım durumu: Hassas cihazlarda kullanılan mikro vidalar son derece yüksek boyutlu doğruluk gerektirir (örn. ± 0.01mm toleransları).
İşlenebilirliği Geliştirme: Bazı yüksek sertlikli malzemeler (yüksek karbonlu çelik gibi) doğrudan işlenmesi zordur. Tavlama sertliği azaltabilir ve plastisiteyi artırabilir, soğuk başlığı veya ipliği kolaylaştırabilir. Gücü arttırmak için söndürme ve temperleme kullanılabilir. (Tipik kullanım durumu: 45# çelik vidalar, oluşmadan önce (sertliği HB180-220'ye indirmek için) tavlanır, ardından işleme işleminden sonra söndürme ve temperleme (HRC35-40'a kadar sertliği arttırmak için).
Yaygın vidalı malzemeler ve karşılık gelen ısıl işlem süreçleri
Vidalı malzeme seçimi ısıl işlem yolunu belirler. Farklı malzemeler arasındaki kompozisyondaki farklılıklar (karbon içeriği ve alaşım elemanları gibi) tamamen farklı faz dönüşüm özelliklerine ve performans gereksinimlerine yol açar. Üç ana akım malzeme için işlem kombinasyonları aşağıdadır:
Düşük Karbonlu Çelik Q235, 10# Çelik: Çekirdek Isuk İşlem Süreci (Karbürleme Söndürme Düşük Sıcaklık Temperleme)
Orta Karbonlu Çelik 45# Çelik, 35# Çelik: Sertleştirici Orta Sıcaklık Temperleme
Alaşımlı Yapısal Çelik 40CR, 35CRMO: Söndürme ve Temperleme (söndürme Yüksek sıcaklık temperlenmesi)
Martensitik Paslanmaz Çelik 410, 420: Söndürme Düşük sıcaklık temperlemesi
Vidalı ısıl işlemin anahtar işlem bağlantıları
Vidalı ısıl işlem, yetersiz sertlik, çatlama ve deformasyon gibi kusurları önlemek için üç aşamalı "ısıtma - tutma - soğutma" parametrelerinin sıkı kontrolünü gerektirir. Aşağıdakiler temel sürecin ayrıntılı bir analizidir:
Ön muamele: tavlama/normalleştirme (sonraki işlem veya son ısıl işlem için hazırlık)
Tavlama: Vidayı yavaşça AC3 (hipoeutektoid çelik) veya AC1 (hipereutektoid çelik) üzerinde 30-50 ° C'ye kadar ısıtın, bir süre tutun ve daha sonra fırında yavaşça soğutun (soğutma hızı ≤ 50 ° C/s).
Amaç: Sertliği azaltın (örneğin, 45# çelik sertlik ≤ HB229 tavlama sonrası HB229), işleme gerilmelerini hafifletin ve soğuk başlık veya söndürme için hazırlıkta tane boyutunu hassaslaştırın.
Normalleştirme: Tavanmaya benzer bir sıcaklığa ısıtma, ancak tutma ve ardından havada soğutma (tavlama oranı tavlamadan daha hızlı).
Amaç: Tavanmadan biraz daha yüksek sertliğe sahip daha ince bir inci yapısı üretin (normalleştirdikten sonra 45# çelik sertlik HB170-230). Belirli mukavemet gereksinimlerine sahip kritik olmayan vidalar için uygundur.
Tedavinin güçlendirilmesi: söndürme temperlenmesi (vidanın son mekanik özelliklerini belirler)
(Söndürme) Yüksek sertlik elde eder, ancak aynı zamanda kırılganlık: vida, mikro yapının tamamen okundenite dönüşmesine izin vermek için bu sıcaklıkta tutulan "östenitize edici sıcaklığa" (örn., 45# çelik için 840-860 ° C, 830-850 ° C) ısıtılır. Hızlı soğutma (örn. Su veya yağ soğutma) östenitin martensite dönüşmesini sağlar ve sertliği önemli ölçüde artırır.
(Temperleme) Dengeleme sertliği ve tokluğunu (çekirdek "ayarlama" adımı): Söndürülmüş vida, "sub-AC1 sıcaklığına" (östenitizasyonu önlemek için 727 ° C'den yüksek değildir) yeniden ısıtılır, daha sonra martensiti temperlenmiş martensite, trroostite ve kesin bir dereceye kadar kısmen ayrıştırır, kesin bir şekilde, kesin bir şekilde, kesin bir şekilde.
Yüzey Sertleştirme: Karbürleme/Nitriding (Yüksek Yüzey Sertlik Gereksinimleri için)
Düşük karbonlu çelik vidalar için (10# çelik gibi), düşük karbon içeriği (≤0,15) nedeniyle, tam söndürme yüksek sertlik elde edemez. Çekirdeğin tokluğunu korurken yüzey sertliğini arttırmak için yüzey karbürlenmesi gerekir.
Karbürizasyon işlemi: Vida, yüzey karbon içeriğini%0.8-1.2'ye yükseltmek için 2-6 saat boyunca 900-950 ° C'de bir karbürizasyon fırına (metan veya propan gibi bir karbürizasyon ajanı içeren) yerleştirilir. Vida daha sonra söndürülür ve düşük sıcaklıkta temperlenir.
Vidalı ısıl işlemin yaygın kusurları ve önlenmesi
Isıl işlem işlemi sırasında, uygunsuz parametre kontrolü veya operasyonel hatalar vidaların hurdaya çıkarılmasına neden olacaktır. Yaygın kusurlar ve önleyici tedbirler aşağıdaki gibidir:
Yetersiz sertlik
Nedenleri: 1. Söndürme sıcaklığı çok düşük; 2. Yetersiz tutma süresi; 3. Yavaş soğutma hızı
Önleyici Tedbirler: 1. Malzeme spesifikasyonlarına göre söndürme sıcaklığını ayarlayın; 2. Yeterli tutma süresi sağlayın; 3. Alaşım çelik için düşük karbonlu çelik ve yağ söndürme için su söndürme kullanın
Söndürme Çatlama
Nedenleri: 1. Aşırı ısıtma hızı (büyük iç ve dış sıcaklık farkı); 2. Aşırı soğutma hızı; 3. Vidada keskin köşeler/çatlaklar
Önleyici tedbirler: 1. Yavaş ısıtma (aşamalı ısıtma); 2. Alaşım çeliği için yağ söndürme veya austempering kullanın; 3. İşleme sırasında keskin köşeleri çıkarın ve yüzey kusurlarını önceden inceleyin
Boyutsal deformasyon
Nedenleri: 1. Düzensiz ısıtma/soğutma; 2. asimetrik vidalı şekli; 3. Yetersiz tavlama
Önleyici Tedbirler: 1. Düzgün bir ısıtma fırını kullanın ve soğutma sırasında vidayı döndürün; 2. Vida tasarımını optimize edin (duvar kalınlığı varyasyonlarını azaltın); 3. Söndürüldükten sonra derhal temper.
Oksidasyon ve dekarbürizasyon
Neden: Isıtma fırında aşırı hava, yüzey oksidasyonu veya karbon kaybına yol açar.
Önleyici önlemler: 1. Koruyucu bir atmosfer fırını (azot/hidrojen) kullanın; 2. Isıtmadan önce vida yüzeyine anti-oksidasyon kaplamasını uygulayın.
