Технологические принципы вакуумной термообработки

---

Оборудование для вакуумной термообработки началось в 1920-х годах, но его реальное развитие началось в 1960-х и 1970-х годах, главным образом из-за спроса на рынке в то время и исследований и разработок графитовых технологий.

Рабочая среда вакуумной термообработки на самом деле

Средства ниже стандартного атмосферного давления (1,013 × 105 Па),

Включая низкий вакуум (105 ~ 102 Па),

Средний вакуум (102 ~ 10-1 Па),

Высокий вакуум (10-1 ~ 10-5 Па),

Сверхвысокий вакуум (<10-5 Па).

Вакуумная термообработка также является термообработкой в контролируемой атмосфере, но воздух в рабочей среде очень тонкий. Нагрев заготовки в вакуумном состоянии может избежать окисления и обезуглероживания обычной обычной термической обработки, избежать водородного охрупчивания, а степень деформации относительно мала, а детали материала улучшены. Комплексные механические свойства. Срок службы компонента после вакуумной термообработки обычно в несколько десятков раз или даже в несколько сотен раз больше срока обычной термической обработки.

Основным содержанием процесса вакуумной термообработки является определение системы нагрева (температуры, времени и режима), определение вакуума и регулировки давления воздуха, а также выбор метода охлаждения и среды.

1 Температура нагрева

Существуют две основные характеристики нагревания в вакууме: одна из них заключается в нагреве в очень тонкой атмосфере, чтобы избежать окисления, обезуглероживания и эрозии, вызванных нагревом на воздухе, а другая особенность заключается в том, что теплопередача в вакууме представляет собой передачу тепла с одним излучением. Теплопередающая способность E пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры T, то есть E = C (T / 100) 4.

Из этого можно видеть, что в состоянии вакуума, особенно в низкотемпературной фазе, повышение температуры происходит медленно, так что разность температур между поверхностью заготовки и участком сердечника уменьшается, тепловое напряжение мало, и деформация заготовки также мала. Выбор температуры нагрева очень важен для качества заготовки. При формулировании процесса, в соответствии с техническими требованиями, условиями эксплуатации и требованиями к производительности заготовки, найдите наилучшую температуру нагрева. Не влияя на производительность и не принимая во внимание уменьшение деформации, попробуйте использовать  нижний предел температуры.

2 Время выдержки

Продолжительность времени выдержки зависит от размера, формы и количества заготовки. Традиционный метод отопления и изоляции, описанный в общей информации, определяется по следующей формуле:

Т1 = 30 + (1,5-2) D

Т2 = 30 + (1,0-1,5) D

Т3 = 20 + (0,25-0,5) D

В формуле: D – эффективная толщина заготовки (мм);

T1 – время первого прогрева (мин);

Т2 – второе время прогрева (мин);

T3 – окончательное время выдержки (мин).

На самом деле, в печи часто бывает несколько заготовок разных форм и размеров, что требует комплексного рассмотрения. По размеру, форме, расположению и нагрузочной способности заготовки мы можем определить время выдержки. При этом считается, что вакуумный нагрев в основном вызван высокотемпературным излучением. Когда температура низкая (600 ° C или ниже), повышение температуры заготовки происходит очень медленно. Когда нет особого требования к деформации, время первого предварительного нагрева и второго предварительного нагрева должно быть максимально сокращено, а температура предварительного нагрева должна быть увеличена.Так как время выдержки при низкой температуре больше, требуется некоторое время, чтобы ядро заготовки достигло температуры поверхности после нагрева.

Увеличение температуры предварительного нагрева в соответствии с принципом вакуумного нагрева может уменьшить разницу температур между внутренней и внешней частью заготовки, сократить время предварительного нагрева и время окончательного выдерживания должно быть соответствующим образом увеличено, чтобы карбид в стали достаточно растворился. Таким образом, качество и эффективность работы гарантированы. Продолжительность времени выдержки также связана со следующими факторами:

1 Грузоподъемность: если размер заготовки одинаков, время огнезащиты должно быть увеличено, в противном случае оно должно быть сокращено.

2 размещение заготовки: поскольку вакуумная печь имеет лучистый нагрев, в общем, если форма заготовки одинакова, заготовка должна быть размещена как можно более аккуратно, чтобы избежать блокирования теплового излучения, и оставить определенное пространство (<D), чтобы обеспечить Заготовка может подвергаться максимальному тепловому излучению: для различных заготовок, устанавливаемых в одной и той же печи, в дополнение к расчету времени выдержки в соответствии с максимальной заготовкой, также необходимо увеличить время проницаемости. Когда зазор <D установлен, полученная эмпирическая формула имеет вид:

Т1 = Т2 = Т3 = 0,4 + D,

В формуле G – емность в печи(кг)

Остальные символы имеют то же значение, что и раньше.

Кроме того

Для небольших заготовок (эффективная толщина D ≤ 20 мм)

Или пространство между заготовками ≥ D

Время выдержки может быть сокращено:

Т1 = Т2 = 0.1г + D,

Т3 = 0,3 + D,

Для больших заготовок (эффективная толщина D ≥ 100 мм)

Время удержания может быть уменьшено

Т1 = Т2 = Т3 = 0,4 + 0.6D

3 Температура нагрева: высокая температура нагрева, может сократить время выдержки.

3 Время охлаждения

1 Предварительное охлаждение: Для деталей малого и среднего размера с высокотемпературным охлаждением также отмечается, что то, будет ли предварительное охлаждение выполняться перед охлаждением после того, как горячая камера входит в холодную камеру, повлияет на деформацию охлаждения. Правило таково: после того, как горячая камера входит в холодную камеру, непосредственное масляное охлаждение или воздушное охлаждение приведет к изменению размеров, если выполняется надлежащее предварительное охлаждение, размер до термообработки можно сохранить, однако, если время предварительного охлаждения слишком велико, Это приведет к увеличению размера заготовки. Общее правило заключается в том, что для заготовок с эффективной толщиной 20 ~ 60 мм время предварительного охлаждения составляет 0,5 ~ 3 мин.

Согласно анализу, когда закалка выполняется непосредственно без предварительного охлаждения, внутреннее напряжение в детали – это, главным образом, тепловое напряжение, поэтому происходит сжатие объема, а при закалке после длительного времени предварительного охлаждения внутреннее напряжение в детали Напряжение фазового превращения является доминирующим, и происходит расширение объема. Только после предварительного охлаждения в подходящее время эффекты теплового напряжения и напряжения фазового превращения уравновешиваются для достижения одинакового размера заготовки.

2 Воздушное охлаждение. Используемая нами вакуумная печь может находиться под давлением и гаситься азотом ниже 2 бар и охлаждаться до температуры ниже 100 ° C. Эмпирическая формула для расчета времени воздушного охлаждения выглядит следующим образом:

Т4 = 0,2 + 0.3d

В формуле: T4 – время охлаждения воздуха (мин).

3 охлаждение масла: температуру масла для закалки обычно регулируют на уровне 60 ~ 80 ° C, температуру масла инструмента и матрицы обычно поддерживают на уровне 100 ~ 200 ° C. Эмпирическая формула для расчета времени охлаждения масла выглядит следующим образом:

T5 = 0,02 г + 0.1D

В формуле: T5 – время охлаждения в масле (мин).

В это время температура разгрузки заготовки может обычно составлять около 150 ° C.

4 Заключение

1 Учитывая объем загрузки печи и размещение зазора <D,

Время выдержки определяется как T1 = T2 = T3 = 0,4G + D;

2 Для небольших заготовок (эффективная толщина D ≤ 20 мм и пустоты ≥ D)

Время выдержки определяется как T1 = T2 = 0,1G + D T3 = 0,3G + D;

3 Для больших заготовок (эффективная толщина D ≥ 100 мм),

Время выдержки определяется как T1 = T2 = T3 = 0,4G + 0,6D;

4 Время охлаждения воздуха определяется как T4 = 0,2G + 0,3D;

5 Время охлаждения масла определяется как T5 = 0,02G + 0,1D.