สาเหตุของการบิดเบี้ยวในการตีขึ้นรูปหลังการอบชุบด้วยความร้อน

หลังจากการอบ การทำให้เป็นปกติ การดับ การอบชุบ และการปรับพื้นผิวด้วยการให้ความร้อน การตีขึ้นรูปอาจทำให้เกิดการบิดเบือนจากการให้ความร้อน

สาเหตุหลักของการบิดเบี้ยวคือความเค้นภายในของการตีขึ้นรูประหว่างการอบชุบด้วยความร้อน นั่นคือ ความเค้นภายในของการตีขึ้นรูปหลังการอบชุบด้วยความร้อนยังคงอยู่เนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างภายในและภายนอกและความแตกต่างในการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง

เมื่อความเครียดนี้เกินจุดยืดหยุ่นของเหล็กในช่วงเวลาหนึ่งในระหว่างการอบชุบด้วยความร้อน จะทำให้การดัดงอของเหล็กดัดเกิดขึ้น

ความเครียดภายในที่เกิดขึ้นในกระบวนการอบชุบด้วยความร้อน ได้แก่ ความเครียดจากความร้อนและความเครียดจากการเปลี่ยนสถานะ

1

1. ความเครียดจากความร้อน
เมื่อเหล็กดัดได้รับความร้อนและเย็นลง จะเกิดปรากฏการณ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนและการหดตัวเนื่องจากความเย็นตามมา เมื่อพื้นผิวและแกนของเหล็กดัดได้รับความร้อนหรือเย็นลงด้วยความเร็วที่ต่างกัน ส่งผลให้เกิดความแตกต่างของอุณหภูมิ การขยายตัวหรือการหดตัวของปริมาตรก็จะแตกต่างไปจากการขยายตัวหรือการหดตัวของปริมาตรของพื้นผิวและแกนด้วยเช่นกัน ความเครียดภายในที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงปริมาตรที่แตกต่างกันอันเนื่องมาจากความแตกต่างของอุณหภูมิ เรียกว่า ความเครียดเนื่องจากความร้อน
ในกระบวนการอบชุบด้วยความร้อน ความเค้นเนื่องจากความร้อนของการตีขึ้นรูปนั้นปรากฏให้เห็นเป็นหลักดังนี้ เมื่อการตีขึ้นรูปได้รับความร้อน อุณหภูมิพื้นผิวจะเพิ่มสูงขึ้นเร็วกว่าแกนกลาง อุณหภูมิพื้นผิวจะสูงและขยายตัว ในขณะที่อุณหภูมิแกนกลางจะต่ำและไม่ขยายตัว ซึ่งในเวลานี้ ความเค้นถูกบีบอัดบนพื้นผิวและความเค้นถูกดึงจากแกนกลางจะเพิ่มมากขึ้น
หลังจากไดอะเทอร์มี อุณหภูมิแกนกลางจะสูงขึ้นและการตีขึ้นรูปจะขยายตัว ณ จุดนี้ การตีขึ้นรูปจะแสดงการขยายตัวของปริมาตร
การระบายความร้อนของชิ้นงาน ทำให้ผิวเย็นลงเร็วกว่าแกนกลาง พื้นผิวหดตัว อุณหภูมิสูงของหัวใจเพื่อป้องกันการหดตัว ความเค้นดึงบนพื้นผิว หัวใจก่อให้เกิดความเค้นอัด เมื่อเย็นลงถึงอุณหภูมิหนึ่ง พื้นผิวจะเย็นลง ไม่หดตัวอีกต่อไป และแกนกลางจะเย็นลงเนื่องจากการหดตัวอย่างต่อเนื่อง พื้นผิวมีแรงอัด ในขณะที่แกนกลางของความเค้นดึง ความเค้นในตอนท้ายของการระบายความร้อนยังคงอยู่ในการขึ้นรูป และเรียกว่าความเค้นตกค้าง

1

2. ความเครียดจากการเปลี่ยนเฟส

ในกระบวนการอบชุบด้วยความร้อน มวลและปริมาตรของชิ้นงานจะต้องเปลี่ยนแปลง เนื่องจากมวลและปริมาตรของโครงสร้างต่างๆ มีความแตกต่างกัน
เนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างพื้นผิวและแกนกลางของการตีขึ้นรูป การเปลี่ยนแปลงเนื้อเยื่อระหว่างพื้นผิวและแกนกลางจึงไม่ตรงเวลา ดังนั้น ความเครียดภายในจะเกิดขึ้นเมื่อมวลและปริมาตรภายในและภายนอกมีการเปลี่ยนแปลงต่างกัน
ความเครียดภายในประเภทนี้ที่เกิดจากความแตกต่างของการเปลี่ยนแปลงของเนื้อเยื่อเรียกว่าความเครียดจากการเปลี่ยนเฟส

ปริมาตรมวลของโครงสร้างพื้นฐานในเหล็กเพิ่มขึ้นตามลำดับของออสเทนนิติก เพิร์ลไลต์ โซสเตนิติก ทรอสไทต์ ไฮโปเบไนต์ มาร์เทนไซต์ที่ผ่านการอบชุบ และมาร์เทนไซต์
ตัวอย่างเช่น เมื่อการตีขึ้นรูปได้รับการดับและเย็นลงอย่างรวดเร็ว ชั้นผิวจะเปลี่ยนจากออสเทไนต์เป็นมาร์เทนไซต์และปริมาตรจะขยายตัว แต่หัวใจยังคงอยู่ในสถานะออสเทไนต์ ซึ่งป้องกันการขยายตัวของชั้นผิว เป็นผลให้หัวใจของการตีขึ้นรูปอยู่ภายใต้แรงดึง ในขณะที่ชั้นผิวอยู่ภายใต้แรงกด
เมื่อเย็นลงเรื่อยๆ อุณหภูมิพื้นผิวจะลดลงและไม่ขยายตัวอีกต่อไป แต่ปริมาตรของหัวใจจะยังคงขยายตัวต่อไปขณะที่เปลี่ยนเป็นมาร์เทนไซต์ ซึ่งถูกพื้นผิวป้องกันไว้ ทำให้หัวใจต้องรับแรงกด และพื้นผิวต้องรับแรงดึง
หลังจากการเย็นตัวของปม ความเครียดนี้จะยังคงอยู่ในชิ้นงานและกลายเป็นความเครียดตกค้าง

ดังนั้น ในระหว่างกระบวนการดับและการทำความเย็น ความเค้นเนื่องจากความร้อนและความเค้นจากการเปลี่ยนเฟสจะตรงกันข้าม และความเค้นสองประการที่ยังคงอยู่ในกระบวนการดัดก็ตรงกันข้ามเช่นกัน
ความเค้นรวมของความเค้นเนื่องจากความร้อนและความเค้นจากการเปลี่ยนเฟสเรียกว่าความเค้นภายในในการดับ
เมื่อความเค้นภายในที่เหลืออยู่ในกระบวนการตีขึ้นรูปเกินจุดที่ยอมให้ชิ้นงานเกิดการเสียรูปถาวร ส่งผลให้การตีขึ้นรูปเกิดการบิดเบือน

(จาก:168 การตีขึ้นรูปสุทธิ)


เวลาโพสต์: 29 พฤษภาคม 2563

  • ก่อนหน้า:
  • ต่อไป: