Pri CIXI HOTO nas pogosto prilagojeni sestavni deli učijo več kot standardni izdelki.
Pred kratkim smo izdelali prilagojen notranji obroč za tečajno aplikacijo. Samo obdelava na CNC stroju je bila preprosta, a rezultat toplotne obdelave nam je dal pomembno izkušnjo glede izbire materiala, sposobnosti zakalitve in natančnega pregleda tehničnih zahtev pred začetkom proizvodnje.
Projekt
Izdelek: Prilagojen notranji obroč za tečaj
Notranji premer: 32 mm
Zunanji premer: 55,6 mm
Material:jeklo 45# / S45C / AISI 1045
Postopek: Obdelava na CNC tokarskem stroju + toplotna obdelava
Zahtevana trdota: 38–42 HRC
Po toplotni obdelavi so meritve trdote na različnih mestih na isti končni površini pokazale razpon približno:
35–43 HRC
Povprečna trdota je bila blizu ciljne vrednosti, vendar je bil razpon prevelik, da bi lahko dosledno izpolnili naročen razpon stranke 38–42 HRC.
To je dvignilo pomembno vprašanje:
Zakaj lahko jeklo AISI 1045 doseže zahtevano trdoto, a kljub temu ostaja težko nadzorovati znotraj tako ozkega obsega trdote?
Razumevanje jekla 45# / S45C / AISI 1045
jeklo 45#, S45C in AISI 1045 se pogosto primerjajo kot srednje-ogljikova jekla, ki se uporabljajo za gredi, obroče, mehanske komponente in druge industrijske dele.
AISI 1045 običajno vsebuje približno 0,42–0,50 % ogljika . Lahko se kalí in omeči, vendar je njegova sposobnost popolnega zakaljevanja omejena v primerjavi z litimi jekli z višjo kalilnostjo.
To razlikovanje je pomembno.
Med naslednjima izjavama obstaja pomembna razlika:
«Material lahko doseže približno 40 HRC.»
in:
«Vsaka zahtevana merilna točka lahko dosledno ostane med 38 in 42 HRC.»
Specifikacija 38–42 HRC zagotavlja le 4 HRC sprejemno okno.
Za jeklo srednje vsebine ogljika z omejeno kaljivostjo lahko geometrija komponente, debelina preseka in razmere ohlajanja zato postanejo pomembni dejavniki.
Kaj smo preiskovali?
Po ugotovitvi variacije 35–43 HRC smo pregledali proces toplotne obdelave in se osredotočili na več možnih vplivnih dejavnikov:
*Sestavo surovin in serijo materiala
*Prečni prerez in geometrijo komponente
*Enakomernost temperature peči
*Razporeditev komponent znotraj peči
*Austenitizacijske in vzdrževalne pogoje
*Sredstvo za ugašanje in hitrost hlajenja
*Temperatura in enakomernost ožgivanja
*Mesto in metoda merjenja trdote
Pri naši začetni preiskavi ni bilo ugotovljeno nobeno očitno tehnološko odstopanje.
To nas je pripeljalo do natančnejšega preučevanja razmerja med zmožnostjo materiala za kaljenje, geometrijo komponente in ozkim tolerančnim območjem trdote stranke.
Učinkovito sporočilo je bilo preprosto, a pomembno:
Doseči določeno vrednost trdote ni isto kot dosledno nadzorovati trdoto znotraj ozkega območja.
To je treba upoštevati že med tehničnim pregledom – ne šele po začetku serijske proizvodnje.
Tri metode toplotne obdelave, ki jih moramo razumeti
Ta projekt je našemu timu prav tako omogočil, da je pregledal tri pogosto omenjane procese zakaljevanja.
1. Zakaljevanje skozi celotno debelino + odpuščanje
Osnovni postopek je:
Austenizacija → Hladitev → Odpuščanje
Cilj je razviti zahtevane mehanske lastnosti skozi celotno komponento namesto le zakaljevanja izbrane površine.
Za jeklo AISI 1045 objavljene tehnične informacije opisujejo zakaljevanje z ogrevanjem v območje austenizacije, ki ga sledi hladitev, ter nadaljnje odpuščanje glede na zahtevane lastnosti. Vendar ima jeklo AISI 1045 omejeno sposobnost zakaljevanja skozi celotno debelino, kar pomeni, da je končni rezultat odvisen od velikosti preseka komponente in pogojev hladitve.
Za našo kolutno obročasto komponento je bil to ključni problem, ki ga je bilo treba upoštevati.
Ko stranka določi:
Material: 45# / S45C / AISI 1045
Toplinska obdelava: Zakaljeno skozi celotno debelino in odpuščeno
Trdota: 38–42 HRC
zahteve glede trdote ne smemo ocenjevati neodvisno od geometrije komponente.
2. Indukcijsko kaljenje
Indukcijsko kaljenje deluje drugače.
Nihanje elektromagnetnega polja hitro segreje izbrani del komponente nad njegovo transformacijsko temperaturo, kar je takoj sledi hladitev. Cilj je ustvariti zakaljen površinski sloj, medtem ko ostane jedro relativno nezakaljeno.
Poenostavljen rezultat je:
Površina → Trd, obrabi odporen sloj
Jedro → Relativno mehkejše in žilavejše
To naredi indukcijsko kaljenje še posebej uporabno, kadar zahteva le določena delovna površina visoke trdote in odpornosti proti obrabi.
Tipične uporabe vključujejo:
gredi, zobniki, osi, vretena in druge lokalizirane obrabne površine.
AISI 1045 je prav tako zelo primerna za površinsko kaljenje s plamenom ali z indukcijo; objavljeni podatki kažejo, da je mogoče doseči znatno višjo površinsko trdoto kot 38–42 HRC, ki je zahtevana v našem trenutnem projektu s skozi kaljenjem.
Zato je za nekatere obroče, valjčke ali dele tečajev pomembno inženirsko vprašanje:
Ali resnično potrebuje stranka, da ima celoten del enako trdoto, ali je treba zakaliti le delovno površino?
Odgovor lahko vodi do popolnoma druge rešitve toplotne obdelave.
3. Cementacija + Kaljenje
Cementacija temelji na drugem načelu.
Poenostavljen postopek je:
Jeklo z nizko vsebino ogljika → Obogatitev površine z ogljikom → Kaljenje → Odpivanje
V nasprotju s konvencionalnim skozi kaljenjem ali indukcijskim kaljenjem je cementacija termokemični difuzijski postopek, ki poveča vsebina ogljika v bližini površine.
Po kaljenju je cilj doseči:
Površina → visoka trdota in dobra obrabna odpornost
Jedro → nižja trdota z dobro žilavostjo
Atmosfersko karburiziranje se pogosto uporablja za nizkoogljične jeklene materiale in je še posebej uporabno, kadar komponenta zahteva trdno, obrabno odporno plast skupaj z bolj žilavim jedrom.
Tipične uporabe vključujejo zobnike, gredi in druge močno obremenjene komponente.
Vendar za material srednje ogljičnosti, kot je npr. AISI 1045, karburiziranje običajno ni naša prva izbira le za doseganje zahteve po trdoti 38–42 HRC. Material že vsebuje dovolj ogljika za neposredno kaljenje, zato je treba najprej oceniti zahtevane lastnosti in konstrukcijo komponente, preden spremenimo postopek toplotne obdelave.
Kaj smo se naučili v tem projektu
Ta projekt je naše inženirsko in prodajno ekipo spomnil na pomembno načelo:
Material + geometrija + toplotna obdelava + zahteva po trdoti se morajo vedno ocenjevati skupaj.
Ko prejmemo risbo prilagojenega sestavnega dela, ni dovolj vprašati:
„Ali lahko jeklo 45# doseže trdoto 40 HRC?“
Prav tako moramo vprašati:
Kje se meri trdota?
Zahteva se trdota površine ali skozi celotno debelino?
Kakšna je debelina prereza sestavnega dela?
Je zahtevana globina zakalitve površine?
Kakšna razlika v trdoti je sprejemljiva med posameznimi točkami meritve?
Ali zahteva uporaba odpornost proti obrabi, žilavost jedra ali oboje?
Za prihodnje prilagojene projekte z ozkimi tolerancami trdote bomo postopali previdneje:
Najprej pregledajte. Po potrebi preverite. Nato potrdite.
Včasih je proizvodna izziv tudi priložnost za izboljšanje našega inženirskega znanja.
Pri CIXI HOTO ne želimo preprosto izdelovati po risbi. Želimo bolje razumeti zakaj obstaja določena zahteva, ali so izbrani material in postopek ustrezni ter kako doseči bolj stabilen rezultat v proizvodnji.
CIXI HOTO — Od komponent do rešitev.
EN