سرعت خنک شدن پس از آهنگری چگونه بر خواص قطعات تأثیر می گذارد؟

سلام! به عنوان یک تامین کننده قطعات آهنگری، من از نزدیک دیدم که چگونه سرعت خنک سازی پس از آهنگری می تواند تاثیر زیادی بر خواص قطعاتی که تولید می کنیم داشته باشد. در این پست وبلاگ، می‌خواهم علم پشت آن را بشکافم و بینش‌هایی را که در طول سال‌ها جمع‌آوری کرده‌ام به اشتراک بگذارم.

بیایید با اصول اولیه شروع کنیم. آهنگری یک فرآیند تولید است که در آن فلز با اعمال نیروهای فشاری شکل می گیرد. پس از فرآیند آهنگری، قطعات گرم فورج شده باید خنک شوند. سرعت خنک‌سازی می‌تواند از خنک‌سازی سریع، مانند خاموش کردن، تا خنک‌سازی آهسته، مانند خنک‌سازی هوا - خنک‌کننده یا کوره - متفاوت باشد.

اثرات بر ریزساختار

نرخ خنک کننده تأثیر مستقیمی بر ریزساختار قطعات آهنگری دارد. وقتی یک قسمت را به سرعت سرد می کنیم، اتم های فلز زمان کافی برای تنظیم مجدد خود به ساختار پایدارتری ندارند. این منجر به تشکیل یک ریزساختار دانه ریز می شود. به عنوان مثال، در فولادهای کربنی، سرد شدن سریع می تواند منجر به تشکیل مارتنزیت شود که یک فاز بسیار سخت و شکننده است. مارتنزیت ساختاری سوزنی مانند دارد و به این دلیل تشکیل می‌شود که اتم‌های کربن در طول فرآیند خنک‌سازی سریع در شبکه آهنی به دام می‌افتند.

از سوی دیگر، خنک شدن آهسته به اتم ها اجازه می دهد تا آزادانه تر حرکت کنند. این منجر به یک ریزساختار دانه درشت تر می شود. در مورد فولادها، قسمتی که کند خنک می شود ممکن است ساختاری از فریت و پرلیت داشته باشد. فریت یک فاز نسبتا نرم و انعطاف پذیر است، در حالی که پرلیت ترکیبی از فریت و سمنتیت است که به آن استحکام و سختی متوسط ​​می دهد.

تاثیر بر سختی

سختی یکی از مهم ترین ویژگی های قطعات آهنگری است و میزان سرد شدن آن نقش اساسی در تعیین آن دارد. همانطور که قبلا ذکر کردم، خنک شدن سریع می تواند سختی قطعه را به میزان قابل توجهی افزایش دهد. به عنوان مثال، اگر با آن کار می کنیدآهنگری فولاد کربنی 1045,c45,Q235, St37 - 2, Q345، خاموش کردن آن در آب یا روغن می تواند آن را در مقایسه با خنک کننده هوا بسیار سخت تر کند.

با این حال، این افزایش سختی هزینه دارد. قسمت بسیار سخت ممکن است شکننده و مستعد ترک خوردن باشد. بنابراین، این یک اقدام متعادل کننده است. برای دستیابی به سختی مطلوب بدون از دست دادن انعطاف پذیری زیاد، باید سرعت خنک کنندگی مناسب را پیدا کنیم.

تاثیر بر استحکام و شکل پذیری

استحکام و شکل پذیری دو ویژگی مهم دیگر هستند. عموماً قسمتی با ریزساختار ریزدانه (ناشی از سرد شدن سریع) استحکام بالاتری دارد. دانه های ریز به عنوان مانعی برای حرکت نابجایی ها (نقص در ساختار کریستالی) عمل می کنند که تغییر شکل ماده را سخت تر می کند.

اما شکل‌پذیری، که توانایی یک ماده برای تغییر شکل پلاستیکی قبل از شکستگی است، اغلب با سرد شدن سریع کاهش می‌یابد. فازهای شکننده که در طول خنک شدن سریع ایجاد می‌شوند می‌توانند باعث از بین رفتن ناگهانی مواد تحت فشار شوند. قطعات کند خنک شده، با ساختار درشت تر خود، تمایل به شکل پذیری بیشتری دارند. آنها می توانند انرژی بیشتری را قبل از شکستن جذب کنند، اما ممکن است در مقایسه با قطعاتی که به سرعت خنک می شوند، استحکام کمتری داشته باشند.

اثرات بر استرس پسماند

تنش پسماند عامل دیگری است که تحت تأثیر نرخ خنک کننده قرار می گیرد. هنگامی که یک قطعه به طور ناموزون خنک می شود، که اغلب در هنگام خنک شدن سریع اتفاق می افتد، تنش های داخلی ایجاد می شود. این تنش های پسماند می توانند در طول زمان باعث ایجاد اعوجاج در قطعه شوند. به عنوان مثال، اگر تنش‌های پسماند بیش از حد زیاد باشد، ممکن است یک قطعه خاموش شده تاب بخورد یا ترک بخورد.

خنک شدن آهسته به به حداقل رساندن تنش پسماند کمک می کند زیرا اختلاف دما در سراسر قطعه کوچکتر است. این اجازه می دهد تا قطعه به طور یکنواخت تر منقبض شود و احتمال ایجاد استرس داخلی را کاهش دهد.

برنامه های کاربردی بر اساس نرخ خنک کننده

بسته به کاربرد قطعه آهنگری، می توانیم میزان خنک کننده مناسب را انتخاب کنیم. برای قطعاتی که به سختی و مقاومت در برابر سایش بالا نیاز دارند، مانند ابزارهای برش یا بلبرینگ، اغلب از خنک کننده سریع استفاده می شود. ما می توانیم ارائه دهیمفورج داغ فولاد ضد زنگ OEM فولاد کربنیبا درمان های خنک کننده مختلف برای برآوردن این نیازهای خاص.

اگر قطعه باید انعطاف پذیر باشد و بتواند بارهای ضربه ای را تحمل کند، مانند اجزای سیستم تعلیق خودرو، خنک کننده آهسته ممکن است گزینه بهتری باشد. ما نیز ارائه می دهیمOEM 6061 - فورج آلومینیوم T6 با عملیات حرارتی، که در آن نرخ خنک کننده به دقت کنترل می شود تا تعادل مناسبی از خواص بدست آید.

کنترل نرخ خنک کننده

به عنوان تامین کننده قطعات آهنگری، ما چندین روش برای کنترل نرخ خنک کننده داریم. یکی از راه های رایج استفاده از رسانه های خاموش کننده مختلف است. آب یک محیط خنک کننده بسیار سریع است، در حالی که روغن با سرعت کمتری خنک می شود. همچنین می توانیم از خنک کننده هوا - خنک کننده یا کوره - برای خنک کردن کندتر استفاده کنیم.

روش دیگر استفاده از فرآیند خنک سازی چند مرحله ای است. به عنوان مثال، می‌توانیم با خنک‌سازی سریع شروع کنیم تا به سطح خاصی از سختی دست یابیم و سپس آن را با یک مرحله خنک‌کننده آهسته دنبال کنیم تا تنش پسماند را کاهش دهیم و شکل‌پذیری را بهبود دهیم.

نتیجه گیری

در نتیجه، سرعت خنک‌کاری پس از آهنگری یک عامل حیاتی است که از طرق مختلف بر خواص قطعات تأثیر می‌گذارد. این ریزساختار، سختی، استحکام، شکل پذیری و تنش پسماند قطعات آهنگری را تحت تاثیر قرار می دهد. به عنوان تامین کننده قطعات آهنگری، ما باید این روابط را برای تولید قطعات با کیفیت بالا که نیازهای خاص مشتریان ما را برآورده می کند، درک کنیم.

اگر در بازار قطعات آهنگری با کیفیت بالا هستید و می‌خواهید بهترین گزینه‌های سرعت سرمایش و عملیات حرارتی را برای برنامه خود مطرح کنید، در تماس با آن تردید نکنید. ما اینجا هستیم تا به شما کمک کنیم راه حل مناسبی برای پروژه خود پیدا کنید.

مراجع

• ASM Handbook Volume 14A: Metalworking: Forging. ASM International.
• Callister، WD، & Rethwisch، DG (2010). علم و مهندسی مواد: مقدمه. وایلی.
• دیتر، جنرال الکتریک (1986). متالورژی مکانیکی. مک گراو - هیل.