วิธีการปรับปรุงการเสียรูปและการแตกร้าวจากการอบชุบด้วยความร้อนของแม่พิมพ์ปั๊ม

และการแตกร้าวของแม่พิมพ์ปั๊ม

มีหลายสาเหตุที่ส่งผลต่อการเสียรูปและการแตกร้าวจากการอบชุบด้วยความร้อนของแม่พิมพ์ปั๊ม ซึ่งส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับปัจจัยหลายประการ เช่น โครงสร้างเดิม องค์ประกอบทางเคมีของเหล็ก กระบวนการอบชุบด้วยความร้อน รูปร่างและขนาดของโครงสร้างชิ้นส่วน.

โดยทั่วไป การแตกร้าวสามารถป้องกันได้บ่อยครั้ง แต่การเสียรูปจากการอบชุบด้วยความร้อนนั้นยากที่จะหลีกเลี่ยงเสมอ

ในการปฏิบัติงานทางวิศวกรรม เนื่องจากความแตกต่างของมิติภาคตัดขวาง โครงสร้างและรูปร่างของชิ้นส่วนแม่พิมพ์ปั๊ม และอัตราการให้ความร้อนและเย็นตัวที่แตกต่างกันระหว่างการอบชุบด้วยความร้อน (การให้ความร้อน-การคงอุณหภูมิ-การเย็นตัว)

ผลกระทบร่วมกันของความเค้นความร้อน ความเค้นโครงสร้าง และการเปลี่ยนแปลงปริมาตรของเฟส จะทำให้ปริมาตรของชิ้นส่วนขยายตัวหรือหดตัว ส่งผลให้ขนาดและรูปร่างของแม่พิมพ์เกิดการเบี่ยงเบนและการเสียรูปบางประการ และแม้กระทั่งการแตกร้าว

1. การอบชุบด้วยความร้อนเบื้องต้น

สำหรับชิ้นส่วนตีขึ้นรูปแม่พิมพ์ปั๊มที่ทำจากเหล็กยูเทคตอยด์ แนะนำให้ทำการอบอ่อนปกติก่อน แล้วจึงทำการอบอ่อนแบบสเฟียรอยด์ไดซ์

วัตถุประสงค์คือเพื่อกำจัดซีเมนไทต์ทุติยภูมิแบบตาข่ายในชิ้นส่วนตีขึ้นรูป ทำให้เกรนละเอียด กำจัดความเค้นภายใน และเตรียมโครงสร้างสำหรับการอบชุบด้วยความร้อนในภายหลัง (หรือขั้นสุดท้าย)

สำหรับชิ้นส่วนแม่พิมพ์ปั๊ม ควรทำการอบชุบด้วยความร้อนแบบเทมเปอร์อุณหภูมิต่ำ (คือ การอบชุบแบบทำให้เสถียร) ก่อนการอบชุบแบบควอนช์

สำหรับชิ้นส่วนแม่พิมพ์บางชิ้นที่มีรูปร่างซับซ้อนและต้องการความแม่นยำสูง ควรใช้การอบชุบแบบควอนช์และเทมเปอร์หลังจากการตัดเฉือนหยาบและก่อนการตัดเฉือนละเอียด

วัตถุประสงค์คือเพื่อลดการเสียรูปจากการควอนช์ของชิ้นส่วน หลีกเลี่ยงแนวโน้มการแตกร้าวให้มากที่สุด และเตรียมโครงสร้างสำหรับกระบวนการอบชุบด้วยความร้อนขั้นสุดท้าย

2. ปรับปรุงกระบวนการอบชุบด้วยความร้อนแบบควอนช์และเทมเปอร์

2.1. การควบคุมการอบชุบด้วยความร้อนแบบเทมเปอร์

หลังจากนำชิ้นส่วนแม่พิมพ์ออกจากสารหล่อเย็น (coolant) ไม่ควรทิ้งไว้ในอากาศเป็นเวลานาน ควรนำไปใส่ในเตาอบเทมเปอร์ทันทีเพื่อทำการอบชุบด้วยความร้อนแบบเทมเปอร์

ระหว่างการอบชุบด้วยความร้อนแบบเทมเปอร์ ควรหลีกเลี่ยงความเปราะจากการเทมเปอร์อุณหภูมิต่ำและความเปราะจากการเทมเปอร์อุณหภูมิสูง

สำหรับชิ้นส่วนแม่พิมพ์บางชิ้นที่ต้องการความแม่นยำสูง แนะนำให้ทำการอบชุบด้วยความร้อนแบบเทมเปอร์หลายครั้งหลังจากการควอนช์ วัตถุประสงค์คือเพื่อกำจัดความเค้นภายใน ลดการเสียรูปของชิ้นส่วน และหลีกเลี่ยงแนวโน้มการแตกร้าว

2.2. การป้องกันชิ้นส่วนที่ผ่านการควอนช์

การอบชุบด้วยความร้อนแบบควอนช์และเทมเปอร์เป็นขั้นตอนสำคัญที่ส่งผลต่อการเสียรูปหรือการแตกร้าวจากการอบชุบด้วยความร้อนของชิ้นส่วนแม่พิมพ์ปั๊ม

สำหรับชิ้นส่วนแม่พิมพ์ที่สำคัญต่อการควอนช์ (เช่น พั้นช์ แม่พิมพ์ ฯลฯ) ต้องมีมาตรการป้องกันที่มีประสิทธิภาพสำหรับชิ้นส่วนที่มีแนวโน้มที่จะเสียรูปหรือแตกร้าว เพื่อให้รูปร่างและภาคตัดขวางของชิ้นส่วนที่ผ่านการอบชุบด้วยความร้อนมีความสมมาตรและสมดุลความเค้นภายใน วิธีการป้องกันที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ วิธีการเติม วิธีการมัด และวิธีการอุด

2.3. การกำหนดอุณหภูมิให้ความร้อน

หากอุณหภูมิให้ความร้อนในการควอนช์สูงเกินไป เกรนออสเทนไนต์จะหยาบ และจะเกิดการออกซิเดชันและการ decarburization ซึ่งจะเพิ่มแนวโน้มของชิ้นส่วนที่จะเสียรูปและแตกร้าว

ภายในช่วงอุณหภูมิให้ความร้อนที่กำหนด หากอุณหภูมิให้ความร้อนในการควอนช์ต่ำเกินไป รูภายในของชิ้นส่วนจะหดตัวและขนาดของรูจะเล็กลง

ดังนั้น จึงแนะนำให้ใช้ขีดจำกัดบนของข้อกำหนดอุณหภูมิให้ความร้อน สำหรับชิ้นส่วนเหล็กอัลลอยด์ หากอุณหภูมิให้ความร้อนสูงเกินไป จะทำให้รูภายในของชิ้นส่วนขยายตัวและขนาดของรูจะใหญ่ขึ้น ดังนั้น จึงแนะนำให้ใช้ขีดจำกัดล่างของข้อกำหนดอุณหภูมิให้ความร้อน

2.4. การปรับปรุงวิธีการให้ความร้อน

สำหรับแม่พิมพ์ปั๊มแบบนูนและแบบเว้าขนาดเล็ก หรือชิ้นส่วนทรงกระบอกที่เพรียวบาง (เช่น พั้นช์ขนาดเล็ก ฯลฯ) สามารถให้ความร้อนล่วงหน้าถึงอุณหภูมิหนึ่ง เช่น 520-580°C แล้วนำไปใส่ในเตาอบเกลือแบบอุณหภูมิปานกลางและให้ความร้อนถึงอุณหภูมิควอนช์

เมื่อเทียบกับการให้ความร้อนโดยตรงและการควอนช์ในเตาไฟฟ้าหรือเตาเผา การเสียรูปของชิ้นส่วนจะลดลงอย่างมาก และแนวโน้มการแตกร้าวสามารถควบคุมได้

โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับชิ้นส่วนแม่พิมพ์เหล็กอัลลอยด์สูง แนะนำให้ใช้วิธีการให้ความร้อนที่ถูกต้อง: ให้ความร้อนล่วงหน้าก่อน (อุณหภูมิถึง 530-560°C) แล้วจึงให้ความร้อนถึงอุณหภูมิควอนช์ ในระหว่างกระบวนการให้ความร้อน ควรลดเวลาของส่วนอุณหภูมิสูงให้มากที่สุดเท่าที่จะทำได้ วัตถุประสงค์คือเพื่อลดการเสียรูปจากการควอนช์ของชิ้นส่วนและหลีกเลี่ยงการเกิดรอยแตกร้าวขนาดเล็ก

2.5. การเลือกสารหล่อเย็น

สำหรับชิ้นส่วนเหล็กอัลลอยด์ วิธีที่ดีที่สุดในการลดการเสียรูปจากการควอนช์คือการใช้วิธีการควอนช์แบบไอโซเทอร์มอล หรือวิธีการควอนช์แบบเกรดของอ่างน้ำร้อนโพแทสเซียมไนเตรตและโซเดียมไนไตรต์

วิธีนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการแปรรูปแม่พิมพ์ปั๊มที่มีรูปร่างซับซ้อนและต้องการความแม่นยำของมิติสูง สำหรับชิ้นส่วนแม่พิมพ์ที่มีรูพรุนบางชิ้น (เช่น แม่พิมพ์แบบเว้าที่มีรูพรุน ฯลฯ) เวลาในการควอนช์แบบไอโซเทอร์มอลไม่ควรนานเกินไป มิฉะนั้นจะทำให้รูหรือระยะห่างของรูของชิ้นส่วนใหญ่ขึ้น หากใช้คุณสมบัติของการเย็นตัวและหดตัวในน้ำมัน หรือการเย็นตัวและขยายตัวในไนเตรต การใช้การควอนช์แบบสองสื่ออย่างเหมาะสมสามารถลดการเสียรูปของชิ้นส่วนได้อย่างมาก

2.6. การปรับปรุงวิธีการเย็นตัว

เมื่อนำชิ้นส่วนออกจากเตาให้ความร้อนและใส่ลงในสารหล่อเย็น (coolant) ควรวางไว้ในอากาศ ทำให้เย็นลงล่วงหน้าเป็นระยะเวลาหนึ่ง แล้วจึงนำไปใส่ในสารหล่อเย็นเพื่อควอนช์

นี่เป็นหนึ่งในวิธีการทั่วไปและมีประสิทธิภาพในการลดการเสียรูปจากการควอนช์ของชิ้นส่วนและป้องกันแนวโน้มการแตกร้าวของชิ้นส่วน หลังจากนำชิ้นส่วนแม่พิมพ์ใส่ลงในสารหล่อเย็น (coolant) ควรหมุนอย่างเหมาะสม และเปลี่ยนทิศทางการหมุน วิธีนี้จะช่วยรักษาอัตราการเย็นตัวที่ชิ้นส่วนให้สม่ำเสมอ ซึ่งสามารถลดการเสียรูปของชิ้นส่วนได้อย่างมากและป้องกันแนวโน้มการแตกร้าว

2.7. การอบชุบด้วยความร้อนแบบควอนช์ก่อนการตัดลวด

สำหรับชิ้นส่วนแม่พิมพ์ปั๊มบางชิ้นที่ต้องแปรรูปด้วยการตัดลวด ควรใช้กระบวนการอบชุบด้วยความร้อนแบบควอนช์แบบเกรดและการเทมเปอร์หลายครั้ง (หรือการเทมเปอร์อุณหภูมิสูง) ก่อนการตัดลวด วัตถุประสงค์คือเพื่อปรับปรุงความสามารถในการแข็งตัวของชิ้นส่วน และทำให้การกระจายตัวของความเค้นภายในสม่ำเสมอมากขึ้นและอยู่ในสภาวะที่มีความเค้นภายในน้อยลง โดยทั่วไป ความเค้นภายในยิ่งน้อย แนวโน้มการเสียรูปและการแตกร้าวของชิ้นส่วนหลังจากการตัดลวดก็จะยิ่งน้อยลง