Tehnologija v ozadju:
Visokotrdni pritrdilni elementizahtevajo kaljenje in popuščanje v skladu s tehničnimi zahtevami.Toplotna obdelava kaljenje in popuščanjeje izboljšati celovite mehanske lastnosti pritrdilnih elementov, da se doseže določena natezna trdnost in razmerje tečenja izdelkov. Postopek toplotne obdelave ima ključnega vpliva na notranjo kakovost visokotrdnostnih pritrdilnih elementov, zlasti na njihovo notranjo kakovost. Med postopkom toplotne obdelave s kaljenjem in popuščanjem se običajno od zunaj peči dovaja nekaj oksidacijskega plina. Oksidacijski plin reagira s vijakom, kar povzroči razogljičenje na površini vijaka. Zaradi različnih površinskih in notranjih struktur ima različne koeficiente raztezanja. Med kaljenjem se lahko pojavijo površinske razpoke, kar zmanjša kakovost izdelka. Tradicionalni postopek toplotne obdelave vključuje neposredno namestitev vijakov v kalilno peč za kaljenje pri visokih temperaturah. Med postopkom kaljenja in popuščanja se lahko pojavijo težave, kot so nezadostna trdota v kaljenem stanju, neenakomerna trdota v kaljenem stanju, prekomerna deformacija pri kaljenju in razpoke pri kaljenju. Glede na to je treba izboljšati tradicionalni postopek toplotne obdelave.
Tehnični izvedbeni elementi:
Da bi odpravili pomanjkljivosti obstoječe tehnologije, je cilj tega izuma zagotoviti postopek toplotne obdelave vijakov z boljšim učinkom kaljenja, izboljšano kakovostjo izdelka in podaljšano življenjsko dobo izdelka.
Za dosego zgoraj navedenih ciljev predmetni izum uporablja naslednjo tehnično rešitev:
Postopek toplotne obdelave vijakov vključuje naslednje korake:
S1. Defosforizacija;
S2. Predobdelava: Izdelek postavite v predgrevalno peč in vanjo neprekinjeno vbrizgavajte visokotemperaturni dušikov plin. Po 2,5 do 3 urah predgrevanja ga odstranite in postavite v cementacijsko peč za cementacijsko obdelavo;
S3. Kaljenje: Izdelek postavite v kalilno peč in vanjo neprekinjeno vbrizgavajte dušik. Po 30–40 minutah vbrizgavanja dušika počasi zvišajte temperaturo kalilne peči na 460–500 ℃ in jo vzdržujte 15–20 minut, preden nadaljujete s prvo fazo kaljenja; počasi zvišajte temperaturo kalilne peči na 550–700 ℃ in jo vzdržujte 20–35 minut, preden nadaljujete z drugo fazo kaljenja; počasi zvišajte temperaturo kalilne peči na 750–850 ℃ in jo vzdržujte 30–45 minut, preden nadaljujete s tretjo fazo kaljenja;
S4. Hlajenje z oljem: Kaljeni izdelek vzemite iz pečice in ga postavite v prvo posodo za kalilno olje za hlajenje olja, mešajte vsakih 15 minut in ga pustite tam 20–30 minut; po odstranitvi ga postavite v drugo posodo za kalilno olje za hlajenje olja in mešajte vsakih 15 minut, dokler temperatura izdelka ne pade na 100 ℃;
S5. Odstranjevanje olja: Ohlajen izdelek vzemite iz pečice in ga pustite stati 35–45 minut, nato pa s hladnim zrakom odpihnite olje za kaljenje s površine izdelka;
S6. Popuščanje: Razmaščen izdelek postavite v peč za popuščanje, nastavite temperaturo popuščanja na 110–180 ℃ in čas popuščanja na 1,5–3 ure. Izvedite prvo fazo popuščanja; zvišajte temperaturo na 370–410 ℃ in popuščajte 3–6 ur, preden nadaljujete z drugo fazo popuščanja; Po popuščanju izdelek ohladite na zraku na sobno temperaturo.
V zgornjem koraku s1 čistilna raztopina po možnosti vsebuje naslednje masne komponente: 20–36 delov butil acetata, 10–13 delov poliglikolne kisline, 16–20 delov aminoocetne kisline, 13–22 delov etil akrilata, 5–9 delov trietanolaminske soli oleinske kisline, 3–16 delov etanolamina in 18–26 delov vode, kar lahko učinkovito odstrani oljne madeže na površini izdelka in prepreči vpliv na učinek gašenja.
Bolj zaželeno je, da je prej omenjeni rezervoar za defosforizacijo opremljen z raztopino za defosforizacijo, ki izbere raztopino kalijevega hidroksida s koncentracijo 2,2-6,5 g/l ali raztopino natrijevega hidroksida s koncentracijo 2,8-6,9 g/l.
Bolj zaželeno je, da je v prej omenjenem koraku s2 visokotemperaturni dušikov plin, ki se vnese v predgrevalno peč, tisti dušikov plin v kalilni peči v koraku s3, s pretokom 2,5–3,5 l/h. S predgrevanjem izdelka se lahko čistilna raztopina na njegovi površini posuši in nenadno zvišanje temperature v kalilni peči lahko prepreči vpliv na kakovost izdelka.
Nadalje je v zgornjem koraku s3 prednostno pretok dušika 4–5 l/h, kar lahko odstrani zrak iz predgrelne peči, prepreči oksidacijsko reakcijo med kisikom in izdelkom ter prepreči razogljičenje, ki lahko povzroči odpoved navojnih pritrdilnih elementov in skrajša življenjsko dobo izdelka.
Natančneje, v zgornjem koraku s3 je hitrost segrevanja kalilne peči med obdobjem segrevanja na 460–500 ℃ 30–40 ℃/min, hitrost segrevanja med obdobjem segrevanja na 550–700 ℃ 50–60 ℃/min in hitrost segrevanja med obdobjem segrevanja na 750–850 ℃ 70–90 ℃/min. Stopenjsko segrevanje in kaljenje lahko izboljša učinek kaljenja izdelka in izboljša njegovo kakovost.
V koraku s4 je temperatura kalilnega olja v prvem rezervoarju za kalilno olje po možnosti 250–300 ℃, temperatura kalilnega olja v drugem rezervoarju za kalilno olje pa 50–70 ℃.
Bolj zaželeno je, da je v zgornjem koraku s5 temperatura hladnega zraka 30–35 ℃, hitrost vetra pa 20–25 m/s.
Prednosti izuma so, da je postopek toplotne obdelave vijaka preprost, enostaven za uporabo in ima dober učinek kaljenja. S predgrevanjem izdelka se čistilna raztopina na njegovi površini posuši, nenadno zvišanje temperature v kalilni peči pa lahko prepreči vpliv na kakovost izdelka; Visokotemperaturni dušik, ki se uporablja v predgrelni peči, prihaja iz kalilne peči, s čimer se odpravi potreba po grelni napravi v predgrelni peči, kar lahko prihrani porabo energije in zmanjša proizvodne stroške; Vbrizgavanje dušika v predgrelno in kalilno peč lahko odstrani zrak v notranjosti, s čimer se preprečijo oksidacijske reakcije med kisikom in izdelkom, s čimer se prepreči razogljičenje in povzročitev okvare navojnih pritrdilnih elementov ter podaljša življenjska doba izdelka; Stopenjsko segrevanje in kaljenje lahko izboljša učinek kaljenja izdelka in izboljša njegovo kakovost; Stopenjsko hlajenje z oljem lahko učinkovito ohladi visokotemperaturne izdelke, ne da bi pri tem škodovalo njihovi kakovosti.
Specifična metoda izvedbe
Sledi specifičen uvod v predmetni izum v povezavi s specifičnimi izvedbami.
Primer 1
Postopek toplotne obdelave vijakov vključuje naslednje korake:
S1. Defosforizacija;
Čistilna raztopina je sestavljena iz naslednjih masnih delov: 20 delov butil acetata, 10 delov poliglikolne kisline, 16 delov aminoocetne kisline, 13 delov etil akrilata, 5 delov trietanolaminske soli oleinske kisline, 3 dele etanolamina in 18 delov vode; Rezervoar za defosforizacijo je opremljen z raztopino za defosforizacijo, ki uporablja raztopino kalijevega hidroksida s koncentracijo 2,2 g/l;
S2. Predobdelava: Izdelek postavite v predgrelno peč in vanjo neprekinjeno vbrizgavajte visokotemperaturni dušikov plin. Po 2,5 urah predgrevanja ga vzemite iz peči in ga postavite v cementacijsko peč za cementacijsko obdelavo;
S3. Kaljenje: Izdelek postavite v kalilno peč in vanjo neprekinjeno vbrizgavajte dušikov plin. Pretok dušikovega plina je 4 l/h in po 30 minutah vbrizgavanja dušikovega plina počasi zvišajte temperaturo kalilne peči na 460 ℃ s hitrostjo segrevanja 30 ℃/min in jo vzdržujte 15 minut, preden nadaljujete s prvo fazo kaljenja; počasi zvišajte temperaturo kalilne peči na 550 ℃ s hitrostjo segrevanja 50 ℃/min in jo vzdržujte 20 minut, preden nadaljujete z drugo fazo kaljenja; počasi zvišajte temperaturo kalilne peči na 750 ℃ s hitrostjo segrevanja 70 ℃/min in jo vzdržujte 30 minut, preden nadaljujete s tretjo fazo kaljenja;
S4. Hlajenje z oljem: Kaljeni izdelek vzemite v prvi rezervoar za kalilno olje za hlajenje. Temperatura kalilnega olja je 250 ℃ in ga mešajte vsakih 15 minut 20 minut; po odstranitvi ga vstavite v drugi rezervoar za kalilno olje za hlajenje, pri temperaturi kalilnega olja 50 ℃ in mešajte vsakih 15 minut, dokler temperatura izdelka ne pade na 100 ℃;
S5. Odstranjevanje olja: Ohlajen izdelek vzemite ven in ga pustite stati 35 minut. Kalilnik s površine izdelka odpihnite s hladnim zrakom pri temperaturi 30 ℃ in hitrosti vetra 20 m/s;
S6. Popuščanje: Razmaščen izdelek postavite v peč za popuščanje, nastavite temperaturo popuščanja na 110 ℃ in čas popuščanja na 1,5 ure. Izvedite prvo fazo popuščanja; zvišajte temperaturo na 370 ℃, popuščajte 3 ure in nadaljujte z drugo fazo popuščanja; po popuščanju izdelek ohladite na zraku na sobno temperaturo.
Visokotemperaturni dušikov plin, ki se v koraku s2 te izvedbe vnese v predgrelno peč, je dušikov plin iz kalilne peči v koraku s3, pretok visokotemperaturnega dušikovega plina pa je 2,5 l/h.
Primer 2
Postopek v tej izvedbi je enak kot v primeru 1, razen specifičnih postopkovnih pogojev, ki vključujejo naslednje korake:
S1. Defosforizacija: izdelek dajte v čistilni stroj in ga vlivajte v čistilno raztopino, dokler ni popolnoma potopljen v čistilno raztopino. Temperaturo čiščenja nastavite na 50 ℃ in mešajte vsakih 15 minut. Po 3 urah čiščenja izdelek vzemite iz naprave in ga dajte v posodo za defosforizacijo za postopek defosforizacije;
Čistilna raztopina je sestavljena iz naslednjih masnih delov: 36 delov butil acetata, 13 delov poliglikolne kisline, 20 delov aminoocetne kisline, 22 delov etil akrilata, 9 delov trietanolaminske soli oleinske kisline, 16 delov etanolamina in 26 delov vode; Rezervoar za defosforizacijo je opremljen z raztopino za defosforizacijo, ki je izbrana kot raztopina kalijevega hidroksida s koncentracijo 6,5 g/l ali raztopina natrijevega hidroksida s koncentracijo 6,9 g/l;
S2. Predobdelava: Izdelek postavite v predgrelno peč in vanjo neprekinjeno vbrizgavajte visokotemperaturni dušikov plin. Po 3 urah predgrevanja ga vzemite iz peči in ga postavite v cementacijsko peč za cementacijsko obdelavo;
S3. Kaljenje: Izdelek postavite v kalilno peč in vanjo neprekinjeno vbrizgavajte dušikov plin. Pretok dušikovega plina je 5 l/h in po 40 minutah vbrizgavanja dušikovega plina počasi zvišajte temperaturo kalilne peči na 500 ℃ s hitrostjo segrevanja 40 ℃/min in jo vzdržujte 20 minut, preden nadaljujete s prvo fazo kaljenja; počasi zvišajte temperaturo kalilne peči na 700 ℃ s hitrostjo segrevanja 60 ℃/min in jo vzdržujte 35 minut, preden nadaljujete z drugo fazo kaljenja; počasi zvišajte temperaturo kalilne peči na 850 ℃ s hitrostjo segrevanja 90 ℃/min in jo vzdržujte 45 minut, preden nadaljujete s tretjo fazo kaljenja;
S4. Hlajenje z oljem: Kaljeni izdelek vzemite v prvi rezervoar za kalilno olje za hlajenje. Temperatura kalilnega olja je 300 ℃ in ga mešajte vsakih 15 minut 30 minut; po odstranitvi ga vstavite v drugi rezervoar za kalilno olje za hlajenje, s temperaturo kalilnega olja 70 ℃ in mešajte vsakih 15 minut, dokler temperatura izdelka ne pade na 100 ℃;
S5. Odstranjevanje olja: Ohlajen izdelek vzemite ven in ga pustite stati 45 minut. Kalilnik s površine izdelka odpihnite s hladnim zrakom pri temperaturi 35 ℃ in hitrosti vetra 25 m/s;
S6. Popuščanje: Razmaščen izdelek postavite v peč za popuščanje, nastavite temperaturo popuščanja na 180 ℃ in čas popuščanja na 3 ure. Izvedite prvo fazo popuščanja; zvišajte temperaturo na 410 ℃, popuščajte 6 ur in nadaljujte z drugo fazo popuščanja; Po popuščanju izdelek ohladite na zraku na sobno temperaturo.
Visokotemperaturni dušikov plin, ki se v koraku s2 te izvedbe vnese v predgrelno peč, je dušikov plin iz kalilne peči v koraku s3, s pretokom 3,5 l/h za visokotemperaturni dušikov plin.
Primer 3
Postopek v tej izvedbi je enak kot v primeru 1, razen specifičnih postopkovnih pogojev, ki vključujejo naslednje korake:
S1. Defosforizacija;
Čistilna raztopina je sestavljena iz naslednjih masnih delov: 28 delov butil acetata, 12 delov poliglikolne kisline, 18 delov aminoocetne kisline, 18 delov etil akrilata, 7 delov trietanolaminske soli oleinske kisline, 10 delov etanolamina in 22 delov vode; Rezervoar za defosforizacijo je opremljen z raztopino za defosforizacijo, ki je izbrana kot raztopina natrijevega hidroksida s koncentracijo 4,5 g/l;
S2. Predobdelava: Izdelek postavite v predgrelno peč in vanjo neprekinjeno vbrizgavajte visokotemperaturni dušikov plin. Po 2,7 urah predgrevanja ga odstranite in postavite v cementacijsko peč za cementacijsko obdelavo;
S3. Kaljenje: Izdelek postavite v kalilno peč in vanjo neprekinjeno vbrizgavajte dušikov plin. Pretok dušikovega plina je 4,5 l/h in po 35 minutah vbrizgavanja dušikovega plina počasi zvišajte temperaturo kalilne peči na 480 ℃ s hitrostjo segrevanja 35 ℃/min in jo vzdržujte 18 minut, preden nadaljujete s prvo fazo kaljenja; temperaturo kalilne peči počasi zvišajte na 575 ℃ s hitrostjo segrevanja 55 ℃/min in jo vzdržujte 27 minut, preden nadaljujete z drugo fazo kaljenja; temperaturo kalilne peči počasi zvišajte na 800 ℃ s hitrostjo segrevanja 80 ℃/min in jo vzdržujte 38 minut, preden nadaljujete s tretjo fazo kaljenja;
S4. Hlajenje z oljem: Kaljeni izdelek vzemite v prvi rezervoar za kalilno olje za hlajenje. Temperatura kalilnega olja je 275 ℃ in ga mešajte vsakih 15 minut 25 minut; po odstranitvi ga vstavite v drugi rezervoar za kalilno olje za hlajenje, s temperaturo kalilnega olja 60 ℃ in mešajte vsakih 15 minut, dokler temperatura izdelka ne pade na 100 ℃;
S5. Odstranjevanje olja: Ohlajen izdelek vzemite ven in ga pustite stati 40 minut. Kalilnik olja s površine izdelka odpihnite s hladnim zrakom s temperaturo 33 ℃ in hitrostjo vetra 22 m/s;
S6. Popuščanje: Razmaščen izdelek postavite v peč za popuščanje, nastavite temperaturo popuščanja na 145 ℃ in čas popuščanja na 2,2 ure. Izvedite prvo fazo popuščanja; zvišajte temperaturo na 390 ℃, popuščajte 4,5 ure in nadaljujte z drugo fazo popuščanja; Po popuščanju izdelek ohladite na zraku na sobno temperaturo.
Visokotemperaturni dušik, ki se v koraku s2 te izvedbe vnese v predgrelno peč, je dušik v kalilni peči v koraku s3, s pretokom 3 l/h.
Preizkus mehanskih zmogljivosti
Glede na rezultate testiranja je razvidno, da je raven trdnosti vijakov, obdelanih s postopkom toplotne obdelave po predmetnem izumu, nad 10,5, kar izpolnjuje zahteve glede kakovosti.
Postopek toplotne obdelave vijaka po predmetnem izumu je preprost, enostaven za uporabo in ima dober učinek kaljenja. S predgrevanjem izdelka se čistilna raztopina na njegovi površini posuši, nenadno zvišanje temperature v kalilni peči pa lahko prepreči vpliv na kakovost izdelka; Visokotemperaturni dušik, ki se uporablja v predgrelni peči, prihaja iz kalilne peči, s čimer se odpravi grelna naprava v predgrelni peči, kar lahko prihrani porabo energije in zmanjša proizvodne stroške; Vbrizgavanje dušika v predgrelno in kalilno peč lahko odstrani zrak v notranjosti, s čimer se prepreči oksidacijske reakcije med kisikom in izdelkom, s čimer se prepreči razogljičenje in povzročitev okvare navojnih pritrdilnih elementov ter podaljša življenjska doba izdelka; Stopenjsko segrevanje in kaljenje lahko izboljša učinek kaljenja izdelka in izboljša njegovo kakovost; Stopenjsko hlajenje z oljem lahko učinkovito ohladi visokotemperaturne izdelke, ne da bi pri tem škodovalo njihovi kakovosti.
V opisu te specifikacije sklicevanje na izraze, kot so »ena izvedba«, »nekatere izvedbe«, »primeri«, »specifični primeri« ali »nekateri primeri«, pomeni, da so specifične značilnosti, strukture, materiali ali značilnosti, opisane v povezavi z izvedbo ali primerom, vključene v vsaj eno izvedbo ali primer predmetnega izuma. V tej specifikaciji se shematski izrazi zgornjih izrazov ne nanašajo nujno na iste izvedbe ali primere. Poleg tega je mogoče opisane specifične značilnosti, strukture, materiale ali značilnosti na ustrezen način kombinirati v kateri koli eni ali več izvedbah ali primerih.
Zgoraj navedeno prikazuje in opisuje osnovna načela, glavne značilnosti in prednosti predmetnega izuma. Tehniki v tej panogi morajo razumeti, da zgornje izvedbe na noben način ne omejujejo predmetnega izuma in da vse tehnične rešitve, pridobljene z enakovredno zamenjavo ali enakovredno transformacijo, spadajo v obseg zaščite predmetnega izuma.
Čas objave: 4. april 2023