Technológia na pozadí:
Vysokopevnostné spojovacie prvkyvyžadujú kalenie a popúšťanie podľa technických požiadaviek.Tepelné spracovanie kalením a popúšťanímje zlepšiť komplexné mechanické vlastnosti spojovacích prvkov tak, aby spĺňali špecifikovanú pevnosť v ťahu a pomer klzu výrobkov. Proces tepelného spracovania má zásadný vplyv na vnútornú kvalitu vysokopevnostných spojovacích prvkov, najmä na ich vnútornú kvalitu. Počas procesu tepelného spracovania kalením a popúšťaním sa zvyčajne do pece privádza určitý oxidačný plyn. Oxidačný plyn reaguje so skrutkou, čo spôsobuje oduhličenie na povrchu skrutky. Vzhľadom na rôzne povrchové a vnútorné štruktúry má skrutka rôzne koeficienty rozťažnosti. Počas kalenia sa môžu vyskytnúť povrchové trhliny, čo znižuje kvalitu výrobku. Tradičný proces tepelného spracovania zahŕňa priame umiestnenie skrutiek do kaliacej pece na kalenie pri vysokej teplote. Počas procesu kalenia a popúšťania sa náchylne vyskytujú problémy, ako je nedostatočná tvrdosť v kalení, nerovnomerná tvrdosť v kalení, nadmerná deformácia pri kalení a praskanie pri kalení. Vzhľadom na to je potrebné vylepšiť tradičný proces tepelného spracovania.
Prvky technickej implementácie:
Na riešenie nedostatkov existujúcej technológie je cieľom tohto vynálezu poskytnúť proces tepelného spracovania skrutiek s lepším kalením, zlepšenou kvalitou výrobku a predĺženou životnosťou výrobku.
Na dosiahnutie vyššie uvedených cieľov tento vynález využíva nasledujúce technické riešenie:
Proces tepelného spracovania skrutiek zahŕňa nasledujúce kroky:
S1. Defosforizácia;
S2. Predbežná úprava: Výrobok umiestnite do predhrievacej pece a do nej kontinuálne vstrekujte vysokoteplotný dusík. Po 2,5 až 3 hodinách predhrievania ho vyberte a umiestnite do cementačnej pece na cementačnú úpravu.
S3. Kalenie: Výrobok umiestnite do kaliacej pece a do nej kontinuálne vstrekujte dusík. Po 30-40 minútach vstrekovania dusíka pomaly zvýšte teplotu kaliacej pece na 460-500 ℃ a udržujte ju 15-20 minút pred pokračovaním v prvej fáze kalenia; pomaly zvýšte teplotu kaliacej pece na 550-700 ℃ a udržujte ju 20-35 minút pred pokračovaním v druhej fáze kalenia; pomaly zvýšte teplotu kaliacej pece na 750-850 ℃ a udržujte ju 30-45 minút pred pokračovaním v tretej fáze kalenia;
S4. Chladenie olejom: Vyberte kalenú zmes a vložte ju do prvej nádrže s kaliacim olejom na chladenie olejom, miešajte každých 15 minút a udržiavajte ju tam 20 – 30 minút; po vybratí ju vložte do druhej nádrže s kaliacim olejom na chladenie olejom a miešajte každých 15 minút, kým teplota zmesi neklesne na 100 ℃;
S5. Odstránenie oleja: Vyberte vychladnutý výrobok a nechajte ho stáť 35 – 45 minút a potom z povrchu výrobku vyfúknite studeným vzduchom zvyšky oleja.
S6. Popúšťanie: Odmastený výrobok vložte do popúšťacej pece na popúšťanie, upravte teplotu popúšťania na 110 – 180 ℃ a čas popúšťania na 1,5 – 3 hodiny. Vykonajte prvú fázu popúšťania; Zvýšte teplotu na 370 – 410 ℃ a popúšťajte 3 – 6 hodín pred pokračovaním v druhej fáze popúšťania; Po popúšťaní nechajte výrobok ochlaďte vzduchom na izbovú teplotu.
V kroku s1 vyššie sa čistiaci roztok výhodne skladá z nasledujúcich hmotnostných zložiek: 20 – 36 dielov butylacetátu, 10 – 13 dielov kyseliny polyglykolovej, 16 – 20 dielov kyseliny aminooctovej, 13 – 22 dielov etylakrylátu, 5 – 9 dielov trietanolamínovej soli kyseliny olejovej, 3 – 16 dielov etanolamínu a 18 – 26 dielov vody, ktoré môžu účinne odstrániť olejové škvrny z povrchu výrobku a zabrániť ovplyvneniu kaliaceho účinku.
Výhodnejšie je, ak je vyššie uvedená defosforizačná nádrž vybavená defosforizačným roztokom, ktorý volí roztok hydroxidu draselného s koncentráciou 2,2 – 6,5 g/l alebo roztok hydroxidu sodného s koncentráciou 2,8 – 6,9 g/l.
Výhodnejšie je, keď je vo vyššie uvedenom kroku s2 vysokoteplotným dusíkom privádzaným do predhrievacej pece plynný dusík v kaliacej peci v kroku s3 s prietokom 2,5 – 3,5 l/h. Predhriatím produktu sa môže vysušiť čistiaci roztok na jeho povrchu a náhle zvýšenie teploty v kaliacej peci môže zabrániť ovplyvneniu kvality produktu.
Ďalej je výhodné, aby v kroku s3 vyššie bol prietok dusíka 4-5 l/h, čo môže odstrániť vzduch z predhrievacej pece, zabrániť oxidačnej reakcii medzi kyslíkom a produktom a zabrániť oduhličeniu, ktoré môže spôsobiť zlyhanie závitových spojov a skrátiť životnosť produktu.
Konkrétne, v kroku s3 vyššie je rýchlosť ohrevu kaliacej pece počas obdobia ohrevu na 460 – 500 ℃ 30 – 40 ℃/min, rýchlosť ohrevu počas obdobia ohrevu na 550 – 700 ℃ je 50 – 60 ℃/min a rýchlosť ohrevu počas obdobia ohrevu na 750 – 850 ℃ je 70 – 90 ℃/min. Postupné ohrievanie a kalenie môže zlepšiť kaliaci účinok produktu a zlepšiť jeho kvalitu.
V kroku s4 je teplota kaliacej kvapaliny v prvej nádrži kaliacej kvapaliny výhodne 250 – 300 ℃ a teplota kaliacej kvapaliny v druhej nádrži kaliacej kvapaliny je 50 – 70 ℃.
Výhodnejšie je, ak je v kroku s5 vyššie teplota studeného vzduchu 30 – 35 ℃ a rýchlosť vetra 20 – 25 m/s.
Výhody tohto vynálezu spočívajú v tom, že proces tepelného spracovania skrutky je jednoduchý, ľahko ovládateľný a má dobrý kaliaci účinok. Predhriatím produktu sa čistiaci roztok na jeho povrchu môže vysušiť a náhle zvýšenie teploty v kaliacej peci môže zabrániť ovplyvneniu kvality produktu; Vysokoteplotný dusík používaný v predhrievacej peci pochádza z kaliacej pece, čím sa eliminuje potreba vykurovacieho zariadenia v predhrievacej peci, čo môže ušetriť spotrebu energie a znížiť výrobné náklady; Vstrekovanie dusíka do predhrievacích a kaliacej pece môže odstrániť vzduch vo vnútri, čím sa zabráni oxidačným reakciám medzi kyslíkom a produktom, čím sa zabráni oduhličeniu a poškodeniu závitových spojovacích prvkov a predĺži sa životnosť produktu; Postupné kalenie stupňovitým ohrevom môže zlepšiť kaliaci účinok produktu a zlepšiť jeho kvalitu; Postupné chladenie olejom môže účinne chladiť produkty s vysokou teplotou bez poškodenia ich kvality.
Špecifická metóda implementácie
Nasleduje konkrétny úvod do predloženého vynálezu v spojení so špecifickými uskutočneniami.
Príklad 1
Proces tepelného spracovania skrutiek zahŕňa nasledujúce kroky:
S1. Defosforizácia;
Čistiaci roztok pozostáva z nasledujúcich hmotnostných zložiek: 20 dielov butylacetátu, 10 dielov kyseliny polyglykolovej, 16 dielov kyseliny aminooctovej, 13 dielov etylakrylátu, 5 dielov trietanolamínovej soli kyseliny olejovej, 3 diely etanolamínu a 18 dielov vody; Defosforizačná nádrž je vybavená defosforizačným roztokom, ktorý používa roztok hydroxidu draselného s koncentráciou 2,2 g/l;
S2. Predbežná úprava: Výrobok umiestnite do predhrievacej pece a do nej kontinuálne vstrekujte vysokoteplotný dusík. Po 2,5 hodinách predhrievania ho vyberte a umiestnite do cementačnej pece na cementačnú úpravu.
S3. Kalenie: Výrobok sa umiestni do kaliacej pece a do nej sa kontinuálne vstrekuje plynný dusík. Prietok plynného dusíka je 4 l/h a po 30 minútach vstrekovania plynného dusíka sa teplota kaliacej pece pomaly zvýši na 460 ℃ s rýchlosťou ohrevu 30 ℃/min a udržiava sa 15 minút pred začatím prvej fázy kalenia; teplota kaliacej pece sa pomaly zvýši na 550 ℃ s rýchlosťou ohrevu 50 ℃/min a udržiava sa 20 minút pred začatím druhej fázy kalenia; teplota kaliacej pece sa pomaly zvýši na 750 ℃ s rýchlosťou ohrevu 70 ℃/min a udržiava sa 30 minút pred začatím tretej fázy kalenia;
S4. Chladenie olejom: Vyberte kalenú látku a vložte ju do prvej nádrže s kaliacim olejom na chladenie olejom. Teplota kaliacej látky je 250 ℃ a miešajte ju každých 15 minút počas 20 minút. Po vybratí ju vložte do druhej nádrže s kaliacim olejom na chladenie olejom s teplotou kaliacej látky 50 ℃ a miešajte ju každých 15 minút, kým teplota látky neklesne na 100 ℃.
S5. Odstránenie oleja: Vyberte vychladnutý výrobok a nechajte ho 35 minút odstáť. Z povrchu výrobku odstráňte kaliaci olej studeným vzduchom s teplotou 30 ℃ a rýchlosťou vetra 20 m/s;
S6. Popúšťanie: Odmastený výrobok vložte do popúšťacej pece na popúšťanie, upravte teplotu popúšťania na 110 ℃ a čas popúšťania na 1,5 hodiny. Vykonajte prvú fázu popúšťania; Zvýšte teplotu na 370 ℃, popúšťajte 3 hodiny a pokračujte druhou fázou popúšťania; Po popúšťaní nechajte výrobok ochlaďte vzduchom na izbovú teplotu.
Vysokoteplotný dusíkový plyn privádzaný do predhrievacej pece v kroku s2 tohto uskutočnenia je dusíkový plyn z kaliacej pece v kroku s3 a prietok vysokoteplotného dusíkového plynu je 2,5 l/h.
Príklad 2
Kroky procesu v tomto uskutočnení sú rovnaké ako v príklade 1, s výnimkou špecifických podmienok procesu, ktoré zahŕňajú nasledujúce kroky:
S1. Defosforizácia: vložte výrobok do čistiaceho stroja a nalejte čistiaci roztok, kým nie je výrobok úplne ponorený do čistiaceho roztoku. Nastavte teplotu čistenia na 50 ℃ a premiešajte každých 15 minút. Po 3 hodinách čistenia vyberte výrobok a vložte ho do defosforizačnej nádrže na defosforáciu;
Čistiaci roztok pozostáva z nasledujúcich hmotnostných zložiek: 36 dielov butylacetátu, 13 dielov kyseliny polyglykolovej, 20 dielov kyseliny aminooctovej, 22 dielov etylakrylátu, 9 dielov trietanolamínovej soli kyseliny olejovej, 16 dielov etanolamínu a 26 dielov vody; Defosforizačná nádrž je vybavená defosforizačným roztokom, ktorý je zvolený ako roztok hydroxidu draselného s koncentráciou 6,5 g/l alebo roztok hydroxidu sodného s koncentráciou 6,9 g/l;
S2. Predbežná úprava: Výrobok umiestnite do predhrievacej pece a do nej kontinuálne vstrekujte vysokoteplotný dusík. Po 3 hodinách predhrievania ho vyberte a umiestnite do cementačnej pece na cementačné spracovanie.
S3. Kalenie: Výrobok sa umiestni do kaliacej pece a do nej sa kontinuálne vstrekuje plynný dusík. Prietok plynného dusíka je 5 l/h a po 40 minútach vstrekovania plynného dusíka sa teplota kaliacej pece pomaly zvýši na 500 ℃ s rýchlosťou ohrevu 40 ℃/min a udržuje sa 20 minút pred začatím prvej fázy kalenia; teplota kaliacej pece sa pomaly zvýši na 700 ℃ s rýchlosťou ohrevu 60 ℃/min a udržuje sa 35 minút pred začatím druhej fázy kalenia; teplota kaliacej pece sa pomaly zvýši na 850 ℃ s rýchlosťou ohrevu 90 ℃/min a udržuje sa 45 minút pred začatím tretej fázy kalenia;
S4. Chladenie olejom: Vyberte kalený produkt a vložte ho do prvej nádrže s kaliacim olejom na chladenie olejom. Teplota kaliacej kvapaliny je 300 ℃ a miešajte ju každých 15 minút počas 30 minút; Po vybratí ju vložte do druhej nádrže s kaliacim olejom na chladenie olejom s teplotou kaliacej kvapaliny 70 ℃ a miešajte ju každých 15 minút, kým teplota produktu neklesne na 100 ℃;
S5. Odstránenie oleja: Vyberte vychladnutý výrobok a nechajte ho 45 minút odstáť. Z povrchu výrobku odstráňte kaliaci olej studeným vzduchom s teplotou 35 ℃ a rýchlosťou vetra 25 m/s;
S6. Popúšťanie: Odmastený výrobok vložte do popúšťacej pece na popúšťanie, upravte teplotu popúšťania na 180 ℃ a čas popúšťania na 3 hodiny. Vykonajte prvú fázu popúšťania; Zvýšte teplotu na 410 ℃, popúšťajte 6 hodín a pokračujte druhou fázou popúšťania; Po popúšťaní nechajte výrobok ochlaďte na vzduchu na izbovú teplotu.
Vysokoteplotný dusík privádzaný do predhrievacej pece v kroku s2 tohto uskutočnenia je dusík z kaliacej pece v kroku s3 s prietokom 3,5 l/h pre vysokoteplotný dusík.
Príklad 3
Kroky procesu v tomto uskutočnení sú rovnaké ako v príklade 1, s výnimkou špecifických podmienok procesu, ktoré zahŕňajú nasledujúce kroky:
S1. Defosforizácia;
Čistiaci roztok pozostáva z nasledujúcich hmotnostných zložiek: 28 dielov butylacetátu, 12 dielov kyseliny polyglykolovej, 18 dielov kyseliny aminooctovej, 18 dielov etylakrylátu, 7 dielov trietanolamínovej soli kyseliny olejovej, 10 dielov etanolamínu a 22 dielov vody; Defosforizačná nádrž je vybavená defosforizačným roztokom, ktorým je roztok hydroxidu sodného s koncentráciou 4,5 g/l;
S2. Predbežná úprava: Výrobok umiestnite do predhrievacej pece a do nej kontinuálne vháňajte vysokoteplotný plynný dusík. Po 2,7 hodinách predhrievania ho vyberte a umiestnite do cementačnej pece na cementačnú úpravu.
S3. Kalenie: Výrobok umiestnite do kaliacej pece a kontinuálne do nej vstrekujte plynný dusík. Prietok plynného dusíka je 4,5 l/h a po 35 minútach vstrekovania plynného dusíka pomaly zvýšte teplotu kaliacej pece na 480 ℃ s rýchlosťou ohrevu 35 ℃/min a udržujte ju 18 minút pred pokračovaním v prvej fáze kalenia; pomaly zvýšte teplotu kaliacej pece na 575 ℃ s rýchlosťou ohrevu 55 ℃/min a udržujte ju 27 minút pred pokračovaním v druhej fáze kalenia; pomaly zvýšte teplotu kaliacej pece na 800 ℃ s rýchlosťou ohrevu 80 ℃/min a udržujte ju 38 minút pred pokračovaním v tretej fáze kalenia;
S4. Chladenie olejom: Vyberte kalenú látku a vložte ju do prvej nádrže s kaliacim olejom na chladenie olejom. Teplota kaliacej látky je 275 ℃ a miešajte ju každých 15 minút počas 25 minút. Po vybratí ju vložte do druhej nádrže s kaliacim olejom na chladenie olejom s teplotou kaliacej látky 60 ℃ a miešajte ju každých 15 minút, kým teplota látky neklesne na 100 ℃.
S5. Odstránenie oleja: Vyberte vychladnutý výrobok a nechajte ho 40 minút odstáť. Z povrchu výrobku odstráňte kaliaci olej studeným vzduchom s teplotou 33 ℃ a rýchlosťou vetra 22 m/s;
S6. Popúšťanie: Odmastený výrobok vložte do popúšťacej pece na popúšťanie, upravte teplotu popúšťania na 145 ℃ a čas popúšťania na 2,2 hodiny. Vykonajte prvú fázu popúšťania; Zvýšte teplotu na 390 ℃, popúšťajte 4,5 hodiny a pokračujte druhou fázou popúšťania; Po popúšťaní nechajte výrobok ochlaďte vzduchom na izbovú teplotu.
Vysokoteplotný dusík privádzaný do predhrievacej pece v kroku s2 tohto uskutočnenia je dusík v kaliacej peci v kroku s3 s prietokom 3 l/h.
Testovanie mechanického výkonu
Podľa výsledkov testov je zrejmé, že úroveň pevnosti skrutiek upravených procesom tepelného spracovania podľa tohto vynálezu je vyššia ako 10,5, čo spĺňa požiadavky na kvalitu.
Proces tepelného spracovania skrutky podľa tohto vynálezu je jednoduchý, ľahko sa ovláda a má dobrý kaliaci účinok. Predhriatím produktu sa môže vysušiť čistiaci roztok na jeho povrchu a náhle zvýšenie teploty v kaliacej peci môže zabrániť ovplyvneniu kvality produktu. Vysokoteplotný dusík používaný v predhrievacej peci pochádza z kaliacej pece, čím sa eliminuje potreba vykurovacieho zariadenia v predhrievacej peci, čo môže ušetriť spotrebu energie a znížiť výrobné náklady. Vstrekovanie dusíka do predhrievacej a kaliacej pece môže odstrániť vzduch vo vnútri, čím sa zabráni oxidačným reakciám medzi kyslíkom a produktom, čím sa zabráni oduhličeniu a poškodeniu závitových spojovacích prvkov a predĺži sa životnosť produktu. Postupné kalenie stupňovitým ohrevom môže zlepšiť kaliaci účinok produktu a zlepšiť jeho kvalitu. Postupné chladenie olejom môže účinne chladiť produkty s vysokou teplotou bez poškodenia ich kvality.
V popise tejto špecifikácie odkaz na pojmy ako „jedno uskutočnenie“, „niektoré uskutočnenia“, „príklady“, „konkrétne príklady“ alebo „niektoré príklady“ znamená, že špecifické znaky, štruktúry, materiály alebo znaky opísané v spojení s uskutočnením alebo príkladom sú zahrnuté v aspoň jednom uskutočnení alebo príklade predloženého vynálezu. V tejto špecifikácii sa schematické vyjadrenia vyššie uvedených pojmov nemusia nevyhnutne vzťahovať na rovnaké uskutočnenia alebo príklady. Okrem toho, špecifické znaky, štruktúry, materiály alebo znaky opísané v tomto opise možno vhodným spôsobom kombinovať v jednom alebo viacerých uskutočneniach alebo príkladoch.
Vyššie uvedené ukazuje a opisuje základné princípy, hlavné znaky a výhody tohto vynálezu. Technici v tomto odvetví by mali pochopiť, že vyššie uvedené uskutočnenia nijako neobmedzujú tento vynález a akékoľvek technické riešenia získané ekvivalentnou náhradou alebo ekvivalentnou transformáciou spadajú do rozsahu ochrany tohto vynálezu.
Čas uverejnenia: 4. apríla 2023