Αιτία παραμόρφωσης στη σφυρηλάτηση μετά από θερμική επεξεργασία

Μετά την ανόπτηση, την ομαλοποίηση, την απόσβεση, την σκλήρυνση και τη θερμική επεξεργασία τροποποίησης επιφάνειας, η σφυρηλάτηση μπορεί να προκαλέσει παραμόρφωση θερμικής επεξεργασίας.

Η βασική αιτία της παραμόρφωσης είναι η εσωτερική τάση της σφυρηλάτησης κατά τη διάρκεια της θερμικής επεξεργασίας, δηλαδή, η εσωτερική τάση της σφυρηλάτησης μετά τη θερμική επεξεργασία παραμένει λόγω της διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ εσωτερικού και εξωτερικού χώρου και της διαφοράς στον μετασχηματισμό της δομής.

Όταν αυτή η τάση υπερβεί το όριο διαρροής του χάλυβα σε μια συγκεκριμένη στιγμή κατά τη διάρκεια της θερμικής επεξεργασίας, θα προκαλέσει παραμόρφωση της σφυρηλάτησης.

Η εσωτερική τάση που παράγεται κατά τη διαδικασία θερμικής επεξεργασίας περιλαμβάνει θερμική τάση και τάση αλλαγής φάσης.

1

1. Η θερμική καταπόνηση
Όταν η σφυρηλάτηση θερμαίνεται και ψύχεται, συνοδεύεται από το φαινόμενο της θερμικής διαστολής και της ψυχρής συστολής. Όταν η επιφάνεια και ο πυρήνας της σφυρηλάτησης θερμαίνονται ή ψύχονται με διαφορετικές ταχύτητες, με αποτέλεσμα τη διαφορά θερμοκρασίας, η διαστολή ή η συστολή του όγκου είναι επίσης διαφορετική από αυτή της επιφάνειας και του πυρήνα. Η εσωτερική τάση που προκαλείται από τις διαφορετικές αλλαγές όγκου λόγω της διαφοράς θερμοκρασίας ονομάζεται θερμική τάση.
Κατά τη διαδικασία θερμικής επεξεργασίας, η θερμική τάση της σφυρηλάτησης εκδηλώνεται κυρίως ως εξής: όταν η σφυρηλάτηση θερμαίνεται, η θερμοκρασία της επιφάνειας αυξάνεται ταχύτερα από τον πυρήνα, η θερμοκρασία της επιφάνειας είναι υψηλή και διαστέλλεται, η θερμοκρασία του πυρήνα είναι χαμηλή και δεν διαστέλλεται, αυτή τη στιγμή η τάση συμπίεσης της επιφάνειας και η τάση εφελκυσμού του πυρήνα.
Μετά τη διαθερμία, η θερμοκρασία του πυρήνα αυξάνεται και το σφυρήλατο υλικό διαστέλλεται. Σε αυτό το σημείο, το σφυρήλατο υλικό παρουσιάζει διαστολή όγκου.
Ψύξη του τεμαχίου εργασίας, η επιφάνεια ψύχεται ταχύτερα από τον πυρήνα, συρρίκνωση της επιφάνειας, υψηλή θερμοκρασία της καρδιάς για την αποφυγή συρρίκνωσης, εφελκυστική τάση στην επιφάνεια, η καρδιά παράγει συμπιεστική τάση, όταν ψύχεται σε μια ορισμένη θερμοκρασία, η επιφάνεια έχει ψυχθεί δεν συστέλλεται πλέον, και ο πυρήνας ψύξης συμβαίνει λόγω της συνεχιζόμενης συστολής, η επιφάνεια είναι συμπιεστική τάση, ενώ η καρδιά της εφελκυστικής τάσης, η τάση στο τέλος της ψύξης εξακολουθεί να υπάρχει μέσα στα σφυρήλατα και αναφέρεται ως υπολειμματική τάση.

1

2. Τάση αλλαγής φάσης

Κατά τη διαδικασία θερμικής επεξεργασίας, η μάζα και ο όγκος των σφυρήλατων πρέπει να αλλάζουν επειδή η μάζα και ο όγκος των διαφορετικών δομών είναι διαφορετικοί.
Λόγω της διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ της επιφάνειας και του πυρήνα της σφυρηλάτησης, ο μετασχηματισμός ιστού μεταξύ της επιφάνειας και του πυρήνα δεν είναι έγκαιρος, επομένως η εσωτερική τάση θα δημιουργηθεί όταν η εσωτερική και εξωτερική αλλαγή μάζας και όγκου είναι διαφορετική.
Αυτό το είδος εσωτερικής τάσης που προκαλείται από τη διαφορά στον μετασχηματισμό των ιστών ονομάζεται τάση αλλαγής φάσης.

Οι μαζικοί όγκοι των βασικών δομών από χάλυβα αυξάνονται κατά τη σειρά των ωστενιτικών, περλίτων, σωστενιτικών, τροοστιτών, υποβαινιτών, σκληρυμένων μαρτενσιτών και μαρτενσιτών.
Για παράδειγμα, όταν η σφυρηλάτηση σβήνει και ψύχεται γρήγορα, το επιφανειακό στρώμα μετατρέπεται από ωστενίτη σε μαρτενσίτη και ο όγκος διαστέλλεται, αλλά η καρδιά παραμένει στην ωστενίτη κατάσταση, εμποδίζοντας τη διαστολή της επιφανειακής στρώσης. Ως αποτέλεσμα, η καρδιά της σφυρηλάτησης υπόκειται σε εφελκυστική τάση, ενώ η επιφανειακή στρώση σε θλιπτική τάση.
Όταν συνεχίζει να ψύχεται, η θερμοκρασία της επιφάνειας πέφτει και δεν διαστέλλεται πλέον, αλλά ο όγκος της καρδιάς συνεχίζει να διογκώνεται καθώς μετατρέπεται σε μαρτενσίτη, επομένως εμποδίζεται από την επιφάνεια, επομένως η καρδιά υπόκειται σε θλιπτική τάση και η επιφάνεια σε εφελκυστική τάση.
Μετά την ψύξη του κόμπου, αυτή η τάση θα παραμείνει μέσα στη σφυρηλάτηση και θα γίνει υπολειμματική τάση.

Επομένως, κατά τη διάρκεια της διαδικασίας απόσβεσης και ψύξης, η θερμική τάση και η τάση αλλαγής φάσης είναι αντίθετες, και οι δύο τάσεις που παραμένουν στη σφυρηλάτηση είναι επίσης αντίθετες.
Η συνδυασμένη τάση της θερμικής τάσης και της τάσης αλλαγής φάσης ονομάζεται εσωτερική τάση απόσβεσης.
Όταν η υπολειμματική εσωτερική τάση στη σφυρηλάτηση υπερβεί το όριο ελαστικότητας του χάλυβα, το τεμάχιο εργασίας θα προκαλέσει πλαστική παραμόρφωση, με αποτέλεσμα την παραμόρφωση της σφυρηλάτησης.

(από: 168 σφυρήλατα καθαρά)


Ώρα δημοσίευσης: 29 Μαΐου 2020

  • Προηγούμενος:
  • Επόμενος: