الف کوره مزاج یک نوع کوره عملیات حرارتی صنعتی است که به طور خاص برای انجام فرآیند تلطیف روی فلزات - معمولاً فولاد سخت شده - طراحی شده است. عملکرد اصلی آن این است که یک جزء فلزی که قبلاً خاموش شده یا سخت شده است را مجدداً به دمایی کمتر از نقطه بحرانی پایینتر خود گرم میکند، آن را در آن دما برای یک دوره کنترلشده نگه میدارد و سپس اجازه میدهد تا به روشی تنظیمشده خنک شود. این فرآیند تنش های داخلی را کاهش می دهد، شکنندگی را کاهش می دهد و چقرمگی را بدون کاهش قابل توجهی سختی بهبود می بخشد.
به بیان ساده: پس از سخت شدن فولاد، بسیار سخت می شود اما همچنین به طور خطرناکی شکننده می شود. کوره دمنوش ابزاری است که این عدم تعادل را اصلاح می کند. این یک قطعه شکننده و تحت فشار را به یک جزء با ترکیبی دقیق کالیبره شده از سختی و شکلپذیری تبدیل میکند - مناسب برای بارهای مکانیکی دنیای واقعی.
کوره های حرارتی به طور گسترده در صنایع خودروسازی، هوافضا، ابزارسازی، بلبرینگ و فنرسازی استفاده می شود. آنها همه چیز را از ابزار برش و چرخ دنده گرفته تا اجزای ساختاری و ابزار جراحی پردازش می کنند. محدوده دمای عملیاتی یک کوره معمولی است 150 درجه سانتی گراد تا 700 درجه سانتی گراد (302 درجه فارنهایت تا 1292 درجه فارنهایت) بسته به مواد و خواص مکانیکی هدف.
اصل کار یک کوره حرارتی در متالورژی حرارتی کنترل شده است. هنگامی که فولاد پس از آستنیته خاموش می شود، به مارتنزیت تبدیل می شود - یک ساختار کریستالی چهارضلعی فوق اشباع، بدن محور که بسیار سخت است اما بسیار تحت فشار و شکننده است. تمپر کردن، که در داخل کوره تمپر انجام می شود، باعث ایجاد یک سری تبدیل فاز کنترل شده با انتشار در مارتنزیت می شود که به تدریج تنش را کاهش داده و شکل پذیری را بازیابی می کند.
این فرآیند از یک توالی واضح از رویدادهای فیزیکی و متالورژیکی پیروی می کند:
تغییرات متالورژیکی در طول تلطیف را می توان بر اساس دما به چهار مرحله مجزا تقسیم کرد:
کوره حرارتی باید کنترل دما را در تمام این مراحل حفظ کند. سیستم های مدرن به یکنواختی در داخل دست می یابند ± 3 درجه سانتی گراد تا 5 ± درجه سانتی گراد در سراسر منطقه کار، که برای عملکرد ثابت قطعه ضروری است.
درک طراحی یک کوره حرارتی به توضیح اینکه چرا به نتایج متالورژیکی ثابت و قابل تکرار دست می یابد کمک می کند. اجزای اصلی با هم کار می کنند تا گرمای یکنواخت، اتمسفر کنترل شده و اندازه گیری قابل اعتماد دما را ارائه دهند.
کوره های معتدل از عناصر گرمایشی با مقاومت الکتریکی یا مشعل های گازسوز استفاده می کنند. سیستم های الکتریکی - اغلب از عناصر نیکروم، کانتال یا کاربید سیلیکون استفاده می کنند - عملکرد تمیزتر و کنترل دقیق تری را ارائه می دهند. سیستم های گازسوز هزینه های عملیاتی کمتری را برای تولید با حجم بالا ارائه می دهند. اندازه سیستم گرمایش برای پاسخگویی به بار حرارتی شارژ (معمولاً بر حسب کیلووات یا BTU/hr بیان میشود).
محفظه کوره با آجر نسوز یا عایق الیاف سرامیکی پوشیده شده است. ماژول های الیاف سرامیکی به طور فزاینده ای ترجیح داده می شوند زیرا دارای این کار هستند جرم حرارتی کمتر یعنی زمان گرم شدن سریعتر و مصرف انرژی کمتر. محفظه ای که به خوبی عایق شده باشد اتلاف حرارت را کاهش می دهد و توزیع دما را تثبیت می کند.
چرخش اجباری هوای گرم یکی از مهمترین ویژگی های یک کوره مدرن است. فن های با سرعت بالا هوای گرم شده را در سراسر قطعه کار به گردش در می آورند و طبقه بندی دما را حذف می کنند. بدون چرخش مجدد، بالای کوره بارگذاری شده می تواند 30 تا 50 درجه سانتیگراد گرمتر از پایین باشد. یک سیستم فن چرخشی یکنواختی دما را به 5± درجه سانتیگراد یا بهتر در کل بار می رساند.
ترموکوپل ها (معمولا نوع K یا نوع N) دما را در چندین نقطه در کوره کنترل می کنند. یک کنترل کننده PID (Proportional-Integral-Derivative) یا یک کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) عناصر گرمایشی را بر اساس بازخورد ترموکوپل مدیریت می کند. سیستمهای پیشرفته شامل دیتالوگرهایی هستند که هر چرخه را برای ردیابی ثبت میکنند - یک الزام در هوافضا (AMS 2750) و استانداردهای عملیات حرارتی خودرو.
بسته به نیازهای کاربردی، یک کوره حرارتی ممکن است در هوا، نیتروژن یا یک اتمسفر گرماگیر محافظ کار کند. کنترل اتمسفر از اکسید شدن سطح و کربن زدایی در حین پخت جلوگیری می کند، به ویژه برای قطعات فولادی ابزار دقیق و حلقه های بلبرینگ.
قطعات را می توان به صورت دستی در سینی ها یا به طور خودکار از طریق نوار نقاله ها، کوره های غلتکی یا سیستم های فشار دهنده بارگذاری کرد. کورههای حرارتدهی دستهای بارهای جداگانه را تحمل میکنند، در حالی که کورههای گرمکننده پیوسته - مانند کورههای گرمکن غلتکی یا تسمه مشبک - قطعات را در یک جریان ثابت پردازش میکنند که برای عملیاتهای با حجم بالا مانند تولید بست، فنر یا بلبرینگ مناسب است.
کوره های حرارتی در چندین پیکربندی وجود دارند که هر کدام برای حجم های مختلف تولید، هندسه قطعات و الزامات فرآیند مناسب هستند. انتخاب نوع مناسب به طور مستقیم بر بهره وری انرژی، توان عملیاتی و یکنواختی دما تأثیر می گذارد.
| نوع کوره | حالت عملیات | محدوده دمای معمولی | بهترین مناسب برای |
|---|---|---|---|
| جعبه / کوره حرارت دسته ای | دسته ای | 150-700 درجه سانتیگراد | ابزار، قالب، انواع قطعات مخلوط |
| گودال / کوره معتدل عمودی | دسته ای | 150-650 درجه سانتیگراد | شفت های بلند، میله ها، میله ها |
| کوره تمپر تسمه مشبک | مستمر | 150-500 درجه سانتیگراد | قطعات کوچک: اتصال دهنده ها، بلبرینگ ها، فنرها |
| کوره حرارتی غلتکی | مستمر | 200-700 درجه سانتیگراد | قطعات تخت بزرگ، مهر زنی خودرو |
| کوره دمای پایین خودرو | دسته ای | 200-700 درجه سانتیگراد | آهنگری های سنگین، قطعات صنعتی بزرگ |
| کوره حمام نمک | دسته ای | 150-600 درجه سانتیگراد | تلطیف سریع و یکنواخت قطعات دقیق |
الفmong these, the کوره تمپر تسمه مشبک در محیط های تولید انبوه رایج ترین است. یک خط کوره تسمه مشبک می تواند صدها کیلوگرم قطعه را در ساعت پردازش کند و آن را به ستون اصلی عملیات عملیات حرارتی بلبرینگ و بست در سراسر جهان تبدیل کند.
تنها تأثیرگذارترین متغیر در فرآیند تلطیف دما است. در داخل کوره حرارتی، دمای انتخاب شده مستقیماً مبادله بین سختی و چقرمگی را تعیین می کند. با افزایش دمای تمپر، سختی کاهش می یابد و چقرمگی افزایش می یابد - اما این رابطه خطی نیست و به شدت به ترکیب آلیاژ بستگی دارد.
برای فولادهای معمولی با کربن متوسط مانند AISI 4140، در اینجا نحوه تأثیر دمای معتدل بر سختی راکول (HRC) پس از خاموش کردن روغن آمده است:
| دمای اعتدال (درجه سانتیگراد) | سختی (HRC) | برنامه معمولی |
|---|---|---|
| 150-175 | 57-60 | ابزار برش، سطوح سایش |
| 200-250 | 52-57 | بلبرینگ، بوش |
| 300-350 | 45-52 | فنر، ابزار دستی |
| 400-450 | 38-45 | چرخ دنده ها، شفت ها، میله های اتصال |
| 550-600 | 28-35 | اجزای ساختاری، مخازن تحت فشار |
| 650-700 | 20-28 | آهنگری با چقرمگی بالا، ماشین آلات سنگین |
یکی از پدیده های مهم که باید از آن آگاه بود این است شکنندگی مزاج - کاهش چقرمگی ضربه که زمانی اتفاق میافتد که فولادهای آلیاژی خاصی در محدوده 250 تا 400 درجه سانتیگراد (محدوده شکنندگی آبی) حرارت داده شوند یا به آرامی در دمای 375 تا 575 درجه سانتیگراد خنک شوند. کوره های حرارتی که برای فولادهای آلیاژی استفاده می شوند، اغلب به گونه ای برنامه ریزی می شوند که از این محدوده های دما اجتناب کنند یا برای جلوگیری از شکنندگی به سرعت از طریق آنها خنک شوند. به همین دلیل است که برنامه ریزی دقیق کوره مهم است - نه فقط رسیدن به دمای هدف، بلکه مدیریت سرعت و مسیر تغییر دما.
کوره های حرارتی تقریباً در هر بخش که به قطعات فولادی سخت شده متکی است وجود دارد. فرآیند تمپر برای اکثر اجزای مهندسی اختیاری نیست - این یک مرحله اجباری است که بین قطعه ای که در سرویس به طور قابل اعتماد کار می کند و قطعه ای که تحت بار شکسته می شود تفاوت ایجاد می کند.
بخش خودرو یکی از بزرگترین مصرف کنندگان ظرفیت تعدیل در سراسر جهان است. چرخ دنده ها، میل لنگ، میل بادامک، میله های اتصال، محور محور، فنر سوپاپ و اجزای انتقال همگی از کوره های حرارتی به عنوان بخشی از مسیر تولید خود عبور می کنند. یک خودروی سواری مدرن شامل صدها قطعه فولادی عملیات حرارتی شده است و بسیاری از آنها برای دستیابی به تعادل مناسب بین مقاومت در برابر خستگی و مقاومت در برابر ضربه نیاز به تعدیل دارند. کوره های حرارتی تسمه مشبک یا غلتکی که 24 ساعت شبانه روز کار می کنند، تجهیزات استاندارد در کارخانه های تولید کننده خودرو با حجم بالا هستند.
حلقه های یاتاقان و عناصر نورد نیاز به تمپر بسیار دقیق دارند، معمولاً در محدوده 150-180 درجه سانتیگراد برای دستیابی به سختی هدف 58-64 HRC در حالی که آستنیت باقیمانده را حذف کرده و ثبات ابعادی را تضمین می کند. حتی یک انحراف 10 درجه سانتیگراد از دمای معتدل مشخص شده می تواند باعث شود سختی از حد تحمل خارج شود. به همین دلیل است که سازندگان بلبرینگ سرمایه گذاری زیادی بر روی صلاحیت کوره و سیستم های کوره های منطبق با AMS 2750 / CQI-9 می کنند.
ابزارهای برش فولادی با سرعت بالا (HSS) معمولاً در حالت تعدیل قرار می گیرند 540-560 درجه سانتیگراد - فرآیندی به نام تلطیف سختی ثانویه - دو یا سه بار برای تبدیل آستنیت باقیمانده و ایجاد کاربیدهای ثانویه که سختی قرمز را ایجاد می کنند انجام شد. فولادهای ابزار کار سرد مانند فولاد قالب داغ D2 یا H13 در محدوده های دمایی مختلف برای بهینه سازی ویژگی های خدمات خاص خود تلطیف می شوند. کورههای باکس حرارتی به دلیل انعطافپذیری در کار با اندازههای مختلف قطعات، رایجترین انتخاب برای کارگاههای ابزار و قالب هستند.
اجزای ارابه فرود، بستها، چارچوبهای ساختاری و قطعات موتور همگی تحت شرایط کاملاً کنترلشده نیاز به تمپر دارند. تعدیل هوافضا باید با مشخصات AMS 2759 مطابقت داشته باشد که محدوده دمایی مجاز، زمان نگهداری، موقعیت ترموکوپل و الزامات ضبط را تعریف می کند. کورههای معتدل مورد استفاده در هوافضا معمولاً دارای چندین ترموکوپل، سیستمهای کنترل اضافی و ضبط چرخه کاملاً خودکار با قابلیت ردیابی دیجیتال هستند.
فنرهای سوپاپ، فنرهای تعلیق و فنرهای صنعتی به طور تقریبی تمپر می شوند 380-450 درجه سانتیگراد برای بهینه سازی حد الاستیک و عمر خستگی آنها. کورههای تمپر تسمه مشبک پیوسته در اینجا ایدهآل هستند زیرا سیم فنری یا فنرهای سیم پیچی میتوانند در مقادیر زیادی از آن عبور کنند. تلطیف مناسب با کاهش تنش های پسماند وارد شده در طی فرآیندهای کویلینگ و شات پینینگ، قدرت خستگی را بهبود می بخشد.
این سه نوع کوره همگی برای عملیات حرارتی استفاده می شوند، اما اهداف متالورژیکی اساسا متفاوتی دارند. اشتباه گرفتن آنها منجر به خطاهای قابل توجهی در فرآیند و از بین رفتن قطعات می شود.
وجه تمایز اصلی این است که همیشه از کوره حرارتی استفاده می شود بعد از سخت شدن، به عنوان یک گام اصلاحی. آنیل و نرمال سازی معمولا انجام می شود قبل از سخت شدن نهایی، به عنوان مراحل آماده سازی. محدوده دمای عملیاتی نیز به طور قابل توجهی متفاوت است: تلطیف در دمای زیر 700 درجه سانتیگراد باقی می ماند، در حالی که بازپخت و نرمال سازی اغلب بالای 800-950 درجه سانتیگراد عمل می کند.
درست کردن تلطیف به چیزی بیش از تنظیم یک صفحه نیاز دارد. چندین پارامتر تعاملی باید به طور همزمان مدیریت شوند تا به نتیجه مطلوب به طور پیوسته دست یابند.
بررسی یکنواختی دما (TUS) - همانطور که توسط AMS 2750 و استانداردهای مشابه مورد نیاز است - توزیع دمای واقعی را در سراسر منطقه کاری کوره با استفاده از چند ترموکوپل کالیبره شده اندازه گیری می کند. کوره ها بر اساس یکنواختی به کلاس های دقت طبقه بندی می شوند: کلاس 2 (6± درجه سانتیگراد) و کلاس 3 (8± درجه سانتی گراد) برای قطعات دقیق معمول هستند، در حالی که کلاس 5 (14± درجه سانتیگراد) ممکن است برای کاربردهای کمتر بحرانی قابل قبول باشد. یکنواختی نامناسب دما یکی از دلایل اصلی رد انبوه عملیات حرارتی است.
زمان خیساندن بر اساس ضخامت بخش محاسبه می شود - یک قانون کلی رایج است 1 ساعت در هر اینچ (25 میلی متر) مقطع ، با حداقل 1 ساعت. زمان خیساندن ناکافی باعث ایجاد تنش های پسماند در هسته مقاطع ضخیم می شود. زمان خیساندن بیش از حد در دمای بالاتر از 500 درجه سانتیگراد برای فولادهای آلیاژی خاص، باعث شکنندگی مزاج یا رشد دانه می شود. هر دو افراط عملکرد را کاهش می دهند.
بارگذاری بیش از حد یک کوره حرارتی یا انباشتن قطعات به شدت مانع جریان هوا می شود و شیب دما را در بار ایجاد می کند. قطعات باید طوری چیده شوند که گردش هوا کافی باشد. لوازم سبد یا سینی اغلب برای حفظ جدایی بین قطعات استفاده می شود. در کوره های پیوسته، چگالی بارگذاری تسمه (kg/m²) یک پارامتر فرآیند حیاتی است.
برای قطعاتی که یکپارچگی سطح حیاتی است - مانند چرخ دندههای دقیق یا بلبرینگها - یک جو خنثی یا کمی کاهشدهنده از اکسید شدن و کربنزدایی در حین تمپر جلوگیری میکند. اتمسفرهای نیتروژن یا نیتروژن- متانول معمولاً در کوره های حرارتی کنترل شده با جو استفاده می شود. قطعاتی که در هوای آزاد و در دمای بالا تعدیل میشوند، میتوانند لایههای اکسیدی سطحی ایجاد کنند که باید با شات بلاست یا غلت زدن حذف شوند و هزینه و زمان چرخه اضافه شود.
برای اکثر فولادهای کربنی ساده و کم آلیاژ، سرعت خنک شدن پس از تمپر حداقل تأثیری بر خواص نهایی دارد. با این حال، برای فولادهای آلیاژی خاصی - به ویژه آنهایی که حاوی منگنز، کروم، نیکل یا فسفر هستند - خنک شدن آهسته در دمای 375 تا 575 درجه سانتیگراد باعث شکنندگی مزاج می شود که باعث کاهش شدید چقرمگی بریدگی می شود. این فولادها باید باشند آب یا روغنی که بعد از دم کشیدن خاموش شود برای دور زدن سریع این محدوده
هزینه های انرژی بخش قابل توجهی از هزینه های عملیاتی در هر تاسیسات عملیات حرارتی را نشان می دهد. طراحیهای کورههای معتدل مدرن استراتژیهای متعددی را برای کاهش مصرف انرژی بدون به خطر انداختن عملکرد متالورژیکی ترکیب میکنند.
برخی از سیستم های پیشرفته کوره های حرارتی مداوم اکنون مصرف انرژی خاصی را در زیر بدست می آورند 0.15 کیلووات ساعت به ازای هر کیلوگرم فولاد فرآوری شده - بهبود قابل توجهی نسبت به طرح های قدیمی که 0.25-0.35 کیلووات ساعت بر کیلوگرم مصرف می کردند.
حتی با طراحی مناسب کوره حرارتی، خطاهای فرآیندی می تواند باعث ایجاد نقص هایی شود که عملکرد قطعه را به خطر می اندازد. درک این عیوب و علل ریشه ای آنها به اپراتورها کمک می کند تا فرآیند تمپرینگ خود را به درستی تنظیم و حفظ کنند.
TK-13200، TK-7230 TK-13200, TK-7230 12AXES CNC فنری کویلینگ ...
See Details
TK-13200، TK-7230 TK-13200, TK-7230 12AXES CNC فنری کویلینگ ...
See Details
TK12120 دستگاه سیم پیچ فنری CNC TK-12120 12AXES ...
See Details
TK-6160 دستگاه نورد فنری CNC TK-6160 ...
See Details
TK-6120 دستگاه نورد فنری CNC TK-6120 ...
See Details
TK-5200 دستگاه سیم پیچ فنری CNC TK-5200 5AXES ...
See Details
TK-5160 دستگاه سیم پیچ فنری CNC TK-5160 5AXES ...
See Details
TK-5120 دستگاه سیم پیچ فنری CNC TK-5120 5AXES ...
See Details