Çfarë është forcimi sipërfaqësor i çelikut? Për çfarë përdoret forcimi i sipërfaqes?

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-17 10:40

Arti i trajtimit termik të metaleve ka qenë i njohur për njerëzimin për një kohë të gjatë. Mjeshtrit që merren me prodhimin e veglave, e veçanërisht të armëve, e zotëronin vetë, ose studionin për shumë vite me specialistë të tjerë më me përvojë. Sekretet u mbajtën sekret, gjë që, natyrisht, ngadalësoi përhapjen e teknologjisë, por rriti konkurrencën e një prodhuesi të caktuar të produkteve për një qëllim të caktuar. Një nga teknikat e armaturave mesjetare ishte forcimi i sipërfaqes, i cili u jep skajeve të prerjes dhe pikave të shpatave dhe shpatave një fortësi të veçantë, e kombinuar me fleksibilitetin e tehut. Sot, prona të tilla nuk befasojnë më askënd, teknologjitë janë bërë masive dhe të përhapura.

Pse një person i zakonshëm do t'i dinte të gjitha këto?

Ky artikull për specialistët e përpunimit termik të metaleve me shumë mundësi do t'u duket si një grup i paqartë dhe fakte të njohura. Përveç kësaj, ata mund të gjejnë disa pasaktësi në terminologji. Informacioni i paraqitur nuk është i destinuar për ta, ai u drejtohet njerëzve që janë larg metalurgjisë, amatorëve,ata që janë të interesuar se si një tavolinë e zakonshme ose thikë e palosshme ndryshon në forcë nga një teh i mirë, forcimi i sipërfaqes nga forcimi i vëllimit dhe çështje të ngjashme. Kur blen një ose një artikull tjetër të nevojshëm në amvisëri, konsumatori përballet me një diferencë të konsiderueshme çmimi. Shitësi nuk mund të shpjegojë gjithmonë në një mënyrë të kualifikuar dhe të kuptueshme pse një mjet (për shembull, një çelës) është shumë më i shtrenjtë se një tjetër me një ngjashmëri të përgjithshme të jashtme. Ai, ka shumë të ngjarë, do të përpiqet të "pluhur trurin e tij" me koncepte dhe terma që janë të pakuptueshëm për laikin mesatar. Të përkthyera në gjuhën e zakonshme, këto shpjegime do të nënkuptojnë që çelësi i rregullueshëm nuk do të prishet ose do të zgjasë më gjatë, dhe mprehja do të kërkohet shumë më rrallë (nëse klienti dëshiron të blejë një thikë). "Forcim i sipërfaqes!" - shitësi do të tregojë në mënyrë misterioze arsyen, duke rrotulluar sytë me kënaqësi imagjinare. çfarë është?

Prona të kundërta në një produkt

Siç është e qartë nga fraza, në këtë rast vetëm shtresa e hollë e jashtme e produktit i nënshtrohet trajtimit termik. Fakti që çeliku kërkon forcim është hamendësuar në mënyrë të paqartë nga të gjithë, madje edhe ata që nuk e dinë fare se çfarë është. Kjo është ajo që ndryshon nga "copa e hekurit" e zakonshme, e butë dhe e brishtë. Po pse është sipërfaqësia që gëzon një nder të tillë? Forcimi përdoret për të ndryshuar vetitë e metalit, dhe jo për hir të një lloj përmirësimi, siç deklarohet shpesh. Cilësia, e dobishme në disa raste, bëhet e dëmshme në të tjera. Skedari është i vështirë, sepse është e lehtë për ta të përpunojnë hekurin, aluminin ose bronzin, por nëse përpiqeni ta përkulniose e godet me çekiç, do të çahet. E njëjta gjë vlen edhe për tehun e sharrës hekuri, e cila shpesh thyhet në këndin e gabuar të prerjes. Për të dhënë fortësi të kombinuar me fleksibilitet ose duktilitet, aplikohet forcimi i sipërfaqes. Pas tij, vetitë e produktit mund të kombinojnë cilësi, ndonjëherë të kundërta, karakteristike të strukturave të ndryshme kristalore. Tani duhet të thellohemi në disa detaje të shkencës materiale.

Idetë më të thjeshta rreth polimorfizmit të metaleve

I njëjti metal, në varësi të formës së rrjetës kristalore, mund të ketë veti fizike të ndryshme (fortësi, viskozitet, duktilitet, fleksibilitet, elasticitet, etj.) Kjo aftësi për të ndryshuar parametrat mekanikë quhet polimorfizëm. Shumë kohë më parë, kur bënin armë primitive, njerëzit vunë re se një ose një tjetër shpatë ose thikë doli të ishte më e suksesshme, ajo ruan mprehtësinë e saj më gjatë dhe nuk thyhet. Sigurisht, paraardhësit tanë nuk ishin të njohur me strukturat molekulare të metalit, ata arritën në gjithçka në mënyrë intuitive dhe empirike. Pra, në mënyrë empirike, ata zbuluan se nëse maja nxehet, atëherë temperatura e saj varet nga nuancat e shkëlqimit. Me ftohje të shpejtë, diçka ndryshon në metal, ai bëhet ose më i vështirë ose bëhet më fleksibël. Nëse ringrohet, bëhet përsëri e njëjta gjë, ndonjëherë edhe më keq. Në atë kohë, u formuan ide mjaft specifike se çfarë duhet të jetë, për shembull, një thikë ideale gjuetie. Në atë kohë përdorej edhe forcimi i sipërfaqes, por më shpeshpërdorej i ashtuquajturi lokal, domethënë ai në të cilin pika ishte e fortë, mesi i tehut ishte fleksibël dhe pjesa e tehut ngjitur me dorezën ishte plastike (le të përkulet pak, por jo të thyhet).

Çfarë po ndodh brenda

Pa hyrë në detaje të veçanta, duhet theksuar se struktura e çelikut të ngurtësuar është e tre llojeve kryesore: martensitike, troostite dhe sorbitike. Karakteristikat mekanike varen nga raporti i këtyre formacioneve kristalore. Në këtë rast, nuk ka rëndësi se cila prej tyre dhe si ndikon në ngurtësinë. Rezultati varet nga sa i nxehtë është metali dhe sa shpejt ftohet. Kështu, ngurtësimi i sipërfaqes mund të ndodhë me një rritje të temperaturës së shtresës së sipërme dhe ftohjen e mëvonshme, qoftë si rezultat i transferimit të nxehtësisë në mjedisin e jashtëm (lëngje, më shpesh vaj, ujë dhe shëllirë, ajër ose agjentë të tjerë), ose për shkak të deri te ikja e tij e pjesshme në produkt. Në këtë rast, shndërrimet polimorfike ndodhin në shtresa, në varësi të shkallës së arritjes së temperaturës kritike, e cila ndikon në formimin e një strukture të re kristalore.

Si rezultat, ka një ndryshim në zonat e mëposhtme:

- Sipërm i ngurtësuar.

- E ndërmjetme, pjesërisht e ngurtësuar. Quhet gjithashtu zona e prekur nga nxehtësia.

- Zona me fortësi të reduktuar.

- Brendësia e pamodifikuar.

Metodat e forcimit të sipërfaqes

Krijoni një shtresë të sipërme mefortësi e rritur, në disa mënyra. Sustat e makinës hekurudhore gjuhen thjesht me topa të vegjël metalikë (goditje) që krijojnë një vulë sipërfaqësore, ndërsa vëllimi i brendshëm i metalit mbetet mjaftueshëm plastik për t'i bërë ballë stresit mekanik afatgjatë. Metoda më e lashtë konsiderohet të jetë ngrohja e shpejtë e një objekti në një zjarr të hapur, i shoqëruar me spërkatje ose rrjedhje avionësh. Është me këtë teknologji që prodhohet një thikë tradicionale e lakuar orientale (karambit). Forcimi i sipërfaqes mund të kryhet edhe me anë të ftohjes intensive. Janë të njohura edhe metoda të gazit-plazmës, induksionit, lazerit dhe të tjera. Disa prej tyre ia vlen të ndalemi.

HDTV

Në mesin e viteve 1930, shkencëtari sovjetik V. P. Vologdin shpiku një metodë për dhënien e një strukture të caktuar molekulare jo uniforme në pjesë të mëdha duke përdorur rryma me frekuencë të lartë. Inxhinieria mekanike u zhvillua me shpejtësi, industria kishte nevojë për teknologji që siguronin prodhim masiv pa sakrifikuar cilësinë. Forcimi sipërfaqësor i HDTV bazohet në fenomenin e induksionit. E veçanta e metodës qëndron në varësinë e trashësisë së shtresës së nxehtë nga frekuenca dhe madhësia e rrymës në lakin rrezatues. Në këtë rast, rezultati është i parashikueshëm me një shkallë të lartë probabiliteti, prandaj, kontrolli i cilësisë është thjeshtuar shumë. Përveç kësaj, metoda është e zbatueshme për përpunimin e produkteve dhe montimeve të përgjithshme, të tilla si bosht me gunga dhe objekte të tjera të mëdha që mund të lëvizin përgjatë induktorit, në mënyrë sekuenciale.duke ekspozuar të gjithë gjatësinë. Me këtë teknologji, është e vështirë të zgjedhësh parametrat për të përpunuar objekte të vogla dhe të sheshta, siç është thika. Forcimi i sipërfaqes me rryma me frekuencë të lartë është i zbatueshëm për produktet relativisht të mëdha, forca dhe rezistenca ndaj konsumit të të cilave varen nga vetitë mekanike të shtresës së sipërme.

Veçoritë e përdorimit të metodës HDTV

Metoda u zhvillua në kushtet e zhvillimit të shpejtë të industrisë së makinerive, ajo kryesore për potencialin mbrojtës të BRSS, e cila u shfaq në specifikat e aplikimit të saj. Pjesët më të rëndësishme të traktorëve, tankeve, automobilave ose aeroplanëve nuk janë aq të mëdha sa të vendosen në kornizën e një induktori kompakt, ishte shumë e shtrenjtë për të prodhuar pajisje për secilin prej tyre dhe nëse bëhej në bazë të dimensioneve më të mëdha, atëherë kostot e energjisë u bënë të mëdha. Sidoqoftë, forcimi i kasës me induksion zbatohet për çdo produkt, nga ato relativisht të vogla në ato të mëdha. Për shembull, ingranazhet i ekspozohen HDTV-së në mënyrë sekuenciale, duke u kthyer dhëmb për dhëmb. Elementet e boshteve me gunga dhe të boshteve të kardanit nxehen vazhdimisht dhe në mënyrë sekuenciale, duke lëvizur brenda kornizës fikse të induktorit, ndërsa ftohësi (spërkatësi) përfshihet në procesin teknologjik menjëherë pas tij. Në fund të makinës, pjesa e punës spërkatet menjëherë me ujë (prandaj emri, në bashkëtingëllore me "llak").

Epo, produktet me një sipërfaqe të vogël forcuese vendosen në induktor në tërësi dhe ftohen në të njëjtën mënyrë.

Lazer

Kjo pajisjenë kohën tonë, i përdorur mjaft gjerësisht në fusha të ndryshme të veprimtarisë njerëzore, ka gjetur aplikim në përpunimin e metaleve. Metoda nuk kërkon ftohje të mëvonshme, pasi ndikimi i rrezes është afatshkurtër dhe ndikon në shtresën më të lartë të metalit, duke shkaktuar ndryshimet e dëshiruara në strukturën kristalore. "Mrehja me laser" siguron me të vërtetë që të mos ketë nevojë të mprehni mjetin prerës për një kohë të gjatë (kryesisht përdoret për to), nëse kjo metodë përdoret vërtet në prodhimin e tij. Sidoqoftë, duhet të kihet parasysh se në epokën tonë të falsifikimit, mbishkrimi në produkt nuk korrespondon gjithmonë me të vërtetën. Ndonjëherë një thikë e lirë "flutura" e shitur në një tezgë rruge është gjithashtu e zbukuruar me një markë të tillë. Forcimi i sipërfaqes me rreze lazer është një teknologji e shtrenjtë, është e disponueshme vetëm për prodhuesit kryesorë të mjeteve.

Ftohtë

Baza fizike e metodës ishte zbulimi i fenomenit të rritjes së fortësisë së çelikut si rezultat i kalimit të strukturës austenitike në martensitike gjatë ngrirjes së thellë. Një forcimi i tillë i sipërfaqes kryhet sipas metodës së zhvilluar nga A. P. Gulyaev, N. A. Minkevich dhe S. S. Shtenberg në BRSS. Është i zbatueshëm për karbonin (që përmban më shumë se 0,5 përqind C) dhe çelikun e aliazhuar për qëllime të veçanta, të tilla si ato të prodhuara për prodhimin e prerësve me shpejtësi të lartë dhe produkteve të tjera të veglave speciale.

Ngrohje elektrike

Në përgjithësi, është ndërtuar në të njëjtin parim si forcimi me induksion, me të vetmin ndryshim se ngrohja është rezistente, për shkak tërryma kaluese me vlera të mëdha dhe rezistenca e pjesës. Frekuenca e tensionit të hyrjes ndikon në të njëjtën mënyrë në thellësinë e shtresës së nxehtë, dhe sa më e lartë të jetë, aq më e hollë është. Sipërfaqja e fortësisë së rritur mund të variojë nga fraksionet e një milimetri në disa nga njësitë e saj. Varet nga kërkesat për produktin dhe dimensionet e tij. Krahasuar me HDTV, metoda elektrorezistive ka një gamë më të gjerë të rrymave, temperaturave dhe thellësive të shtresave. Me ndihmën e tij, për shembull, mund të bëhet një artikull kaq masiv dhe që kërkon cilësi të veçantë si thika bajonetë e një ushtari. Forcimi i sipërfaqes me ngrohje elektrike kërkon një regjim ftohjeje të verifikuar teknologjikisht në vaj, ujë ose agjentë të tjerë marrës nxehtësie.

Përfundime

Pra, detyra kryesore e forcimit të sipërfaqes është një shpërndarje e tillë e strukturës kristalore brenda produktit, në të cilën varietetet e sorbitit ose troostitit mbeten brenda tij, dhe një shtresë martensiti formohet jashtë. Kjo mund të arrihet me disa metoda, nga më të thjeshtat dhe më të vjetrat deri tek ato më të avancuara dhe moderne teknologjikisht. Në çdo rast, forcimi me cilësi të lartë i çelikut kërkon kualifikim dhe saktësi të lartë në përputhje me rregulloret e prodhimit. Një produkt i bërë sipas të gjitha rregullave nuk mund të jetë i lirë. Për këtë arsye, një thikë e mirë kuzhine dhe karambit janë të shtrenjta. Forcimi i sipërfaqes me rreze lazer është më i zakonshmi vetëm për veglat prerëse.