Là các thành phần cốt lõi của các kết nối cơ học, hiệu suất vít xác định trực tiếp độ tin cậy và an toàn của thiết bị. Xử lý nhiệt là một quá trình quan trọng để sửa đổi cấu trúc bên trong của các ốc vít bằng cách kiểm soát các quá trình sưởi ấm, cách nhiệt và làm mát để đạt được các tính chất cơ học mong muốn (như độ bền, độ cứng và độ bền). Các ốc vít làm bằng các vật liệu khác nhau (như thép carbon, thép hợp kim và thép không gỉ) yêu cầu các giải pháp xử lý nhiệt phù hợp để đáp ứng các yêu cầu của các ứng dụng khác nhau (như ô tô, xây dựng và hàng không vũ trụ).
Mục đích cốt lõi của xử lý nhiệt vít
Các ốc vít phải chịu được tải trọng như căng thẳng, cắt và tác động trong quá trình hoạt động, và một số cũng phải chịu được các môi trường khắc nghiệt như ăn mòn và nhiệt độ cao. Mục tiêu cốt lõi của xử lý nhiệt là đạt được sự cân bằng giữa sức mạnh và độ bền, có thể được phân loại thành ba loại chính:
Tăng cường hiệu suất (Mục tiêu quan trọng nhất): Bằng cách sửa đổi cấu trúc bên trong (như hình thành martensite hoặc sorbite), độ bền kéo, cường độ năng suất và độ cứng của vít được tăng lên, ngăn ngừa biến dạng dẻo hoặc gãy dưới tải. (Các ứng dụng điển hình bao gồm ốc vít khối động cơ ô tô và ốc vít kết nối cầu, phải chịu được tải trọng cao mà không biến dạng.)
Làm giảm căng thẳng nội bộ: Sau khi tiêu đề lạnh (hình thành) và gia công, ứng suất dư vẫn còn trong vít, có thể dễ dàng dẫn đến nứt hoặc biến dạng kích thước trong quá trình sử dụng tiếp theo. Điều trị nhiệt, thông qua các quá trình như ủ nhiệt độ thấp và giảm căng thẳng, có thể giải phóng các ứng suất bên trong này và đảm bảo sự ổn định kích thước. .
Cải thiện khả năng gia công: Một số vật liệu cứng cao (như thép carbon cao) rất khó để máy bay trực tiếp. Ủ có thể làm giảm độ cứng và tăng độ dẻo, tạo điều kiện cho tiêu đề hoặc luồng lạnh. Làm nguội và ủ sau đó có thể được sử dụng để tăng sức mạnh. .
Vật liệu vít phổ biến và các quá trình xử lý nhiệt tương ứng
Sự lựa chọn của vật liệu vít xác định lộ trình xử lý nhiệt. Sự khác biệt về thành phần (như hàm lượng carbon và các yếu tố hợp kim) giữa các vật liệu khác nhau dẫn đến các đặc điểm biến đổi pha hoàn toàn khác nhau và các yêu cầu về hiệu suất. Sau đây là các kết hợp quá trình cho ba vật liệu chính thống:
Thép có carbon thấp Q235, 10# Thép: Quá trình xử lý nhiệt lõi (Làm nóng làm dập tắt nhiệt độ nhiệt độ thấp)
Thép trung bình carbon 45# Thép, 35# Thép: Nhiệt độ trung bình xuyên suốt
Kết cấu hợp kim thép 40cr, 35crmo: làm nguội và ủ (làm nguội nhiệt độ cao)
Thép không gỉ Martensitic 410, 420: Làm dịu nhiệt độ nhiệt độ thấp
Các liên kết quá trình chính của xử lý nhiệt vít
Xử lý nhiệt vít đòi hỏi phải kiểm soát chặt chẽ các thông số ba giai đoạn của "sưởi ấm - giữ - làm mát" để tránh các khiếm khuyết như không đủ độ cứng, nứt và biến dạng. Sau đây là phân tích chi tiết về quá trình cốt lõi:
Tiền xử lý: ủ/bình thường hóa (chuẩn bị xử lý tiếp theo hoặc xử lý nhiệt cuối cùng)
Ủ: từ từ làm nóng vít đến 30-50 ° C trên AC3 (thép hypoeutectoid) hoặc AC1 (thép hypereutectoid), giữ trong một khoảng thời gian, sau đó làm mát từ từ trong lò (tốc độ làm mát ≤ 50 ° C/H).
Mục đích: Giảm độ cứng (ví dụ: độ cứng 45# HB229 sau khi ủ), làm giảm ứng suất xử lý và tinh chỉnh kích thước hạt trong việc chuẩn bị cho đầu lạnh hoặc làm nguội.
Bình thường hóa: Làm nóng đến nhiệt độ tương tự như ủ, nhưng giữ sau đó làm mát trong không khí (tốc độ làm mát nhanh hơn ủ).
Mục đích: Sản xuất cấu trúc ngọc trai mịn hơn với độ cứng cao hơn một chút so với ủ (độ cứng 45# HB170-230 sau khi bình thường hóa). Thích hợp cho các ốc vít không quan trọng với các yêu cầu sức mạnh nhất định.
Tăng cường điều trị: Làm nguội ủ (xác định tính chất cơ học cuối cùng của vít)
. Làm mát nhanh (ví dụ: làm mát nước hoặc dầu) cho phép austenite biến thành martensite, làm tăng đáng kể độ cứng.
.
Độ cứng bề mặt: Hạ khí/nitriding (đối với yêu cầu độ cứng bề mặt cao)
Đối với các ốc vít thép carbon thấp (chẳng hạn như 10# thép), do hàm lượng carbon thấp (≤0,15%), việc dập tắt hoàn toàn không thể đạt được độ cứng cao. Chế chứa bề mặt là cần thiết để tăng độ cứng bề mặt trong khi vẫn giữ được độ bền của lõi.
Quy trình điều hòa: Vít được đặt trong lò nung khí (có chứa một chất làm nóng như metan hoặc propane) ở 900-950 ° C trong 2-6 giờ để tăng hàm lượng carbon bề mặt lên 0,8%-1,2%. Vít sau đó được dập tắt và tăng cường ở nhiệt độ thấp.
Những khiếm khuyết phổ biến và phòng ngừa điều trị nhiệt vít
Trong quá trình xử lý nhiệt, các lỗi kiểm soát thông số hoặc hoạt động không đúng sẽ khiến các ốc vít bị loại bỏ. Khiếm khuyết phổ biến và các biện pháp phòng ngừa như sau:
Không đủ độ cứng
Nguyên nhân: 1. Nhiệt độ dập tắt quá thấp; 2. Không đủ thời gian giữ; 3. Tốc độ làm mát chậm
Các biện pháp phòng ngừa: 1. Đặt nhiệt độ dập tắt theo thông số kỹ thuật vật liệu; 2. Đảm bảo đủ thời gian giữ; 3. Sử dụng làm nguội nước cho thép carbon thấp và làm nguội dầu cho thép hợp kim
Dập tắt vết nứt
Nguyên nhân: 1. Tốc độ gia nhiệt quá mức (chênh lệch nhiệt độ bên trong và bên ngoài lớn); 2. Tốc độ làm mát quá mức; 3. Các góc/vết nứt sắc nét trong vít
Các biện pháp phòng ngừa: 1. Làm nóng chậm (sưởi ấm giai đoạn); 2. Sử dụng làm nguội dầu hoặc làm giảm giá cho thép hợp kim; 3. Loại bỏ các góc sắc nét trong quá trình xử lý và kiểm tra các khuyết tật bề mặt trước
Biến dạng kích thước
Nguyên nhân: 1. Làm nóng/làm mát không bằng phẳng; 2. Hình dạng vít không đối xứng; 3. Không đủ ủ
Các biện pháp phòng ngừa: 1. Sử dụng lò sưởi đồng đều và xoay vít trong quá trình làm mát; 2. Tối ưu hóa thiết kế vít (giảm biến thể độ dày tường); 3. Temper kịp thời sau khi dập tắt.
Quá trình oxy hóa và khử trùng
Nguyên nhân: Không khí quá mức trong lò sưởi, dẫn đến quá trình oxy hóa bề mặt hoặc mất carbon.
Các biện pháp phòng ngừa: 1. Sử dụng lò không khí bảo vệ (nitơ/hydro); 2. Áp dụng lớp phủ chống oxy hóa lên bề mặt vít trước khi sưởi ấm.
