عیوب سطحی در قطعات قالب

در عملیات حرارتی ابزار آلات، قالب ها، فیکسچرها و قطعات ماشین آلات، عیوب سطحی قالب نظیر سخت نشدن به میزان مورد نظر، ایجاد سختی سطحی غیر یکنواخت، کربن زدایی، پوسته سطحی، اعوجاج و تغییرات ابعادی، ترک خوردن و شکستن معمولا اتفاق می افتد. در این بخش، به این عیوب از نقطه نظر عملیات حرارتی و تجهیزات مربوط به این عملیات پرداخت می شود.

عیوب سطحی قالب ایجاد شده در عملیات حرارتی به علت طراحی نادر ست قطعه کار و کوتاه کردن زمان سیکلهای عملیات حرارتی ناشی می شوند. بنابراین با در نظر گرفتن نکات مربوط به طراحی قطعه کار و در نظر گرفتن زمان کافی در سیکل های مختلف عملیات حرارتی نظیر پیش گرم، آستنیته شدن کامل، کوئنت و تمپرینگ می توان از بسیاری از این عیوب جلوگیری کرد

1 عیوب سطحی قالب (سختی زیاد)

عدم کنترل صحیح دمای سطح قطعه کار. لازم است سیستم دمای کوره مداوم کنترل و کالیبره شود. کرین دهی سطح قطعه کار. لازم است عملیات گرم کردن در کوره های با اتمسفر کنترل شده (گازهای بی اثر)

انجام شود.

گرم کردن بیش از حد قطعات به هنگام سختکاری، نباید از محدوده دمایی توصیه شده توسط تولید کننده فولاد تجاوز نمود. |

طولانی کردن بیش از حد زمان نگهداری قطعه کار در دمای سختکاری نباید زمان نگهداری در حرارت را بی جهت طولانی نمود. زمان نگهداری مطلوب ممکن است در انواع کوره های متفاوت باشد. زمان ناکافی در مرحله تمپرینگ. بر اساس میزان سختی مورد نیاز، بالاترین دمای تمپرینگ را انتخاب کنید.

زمان مطلوب نگهداری قطعه کار در دمای تمپرینگ تقریبا ۱۲۰ min برای هر اینچ ضخامت و یا ۴٫۷۲ min برای هر میلی متر ضخامت قطعه کار می باشد. فولادهای ابزار سخت شونده در هوا را دو یا سه بار تمپر کنید

۲. سختی سطح پایین

عدم کنترل دقیق دمای کوره باید سیستم کنترل دمای کوره دایما مورد نظارت و کالیبراسیون قرار گیرد، کربن زدایی سطحی، لازم است قطعه کار در کوره هایی با اتمسفر خنثی و تحت کنترل حرارت داده شوند، دمای سختکاری انتخاب شده خیلی پایین بوده است. باید قطعه کار را تا محدوده دمایی توصیه شده توسط تولید کننده فولاد گرم کرد

عدم نگهداری کافی قطعه کار در دمای سختکاری، قطعه کار را قبل از گرم کردن نهایی، کاملا پیش گرم کنید. زمان نگهداری قطعه کار در دمای آستنیته کردن را به خوبی رعایت کنید

سرعت کوئ خیلی آهسته بوده و یا کوئنچ به صورت یکنواخت انجام نشده است. باید عملیات کوئنچ به طور یکنواخت و سرعت مطلوب انجام شود. وقتی ضخامت ابزارها و قالب های ساخته شده از فولادهای سخت شونده در هوا، زیاد باشد لازم است از باد زدن برای کوئنچ استفاده کرد، زیرا در هوای آرام نمی تواند با سطعت مطلوب کوئنچ شود دمای تمپرینگ بالاتر از حد مورد نیاز بوده است. قطعه کار را تا محدوده دمایی توصیه شده گرم کنید.

۳. سختی غیر یکنواخت سطح

کربن زدایی یا ایجاد پوسته در سطح فولاد، در صورتی که سطح فولاد قبلا کربن زدایی شده است لازم است لایه کربن زدایی شده قبل از سختکاری برداشته شود. گرم کردن فولاد، باید در کوره هایی با اتمسفر کنترل شده انجام شود و در صورتی که این کار امکان پذیر نباشد، باید قطعات را در لفاف های Folis) فولادی زنگ نزن پیچید. باید همه درزهای کوره مسدود شود تا هوا به داخل آن نفوذ کند، توصیه می شود که کوره ها به موقع تعمیر و به خوبی نگهداری شوند تا بتوان به خوبی نگهداری شوند تا بتوان به خوبی فضای داخل آنها را آب بندی نمود.

کوئنچ قطعه کار یکنواخت نبوده است. در سختکاری قطعات بزرگ در هوا توصیه می شود هوای اطراف قطعه کار توسط یک بادزن به جریان افتد. قطعات کوچک را می توان در هوای محیط کارگاه که جریانی طبیعی دارند، به خوبی کوئنچ نمود. مخزن های کوئنچ مایع باید همزن داشته باشند و در صورتی که به علت کوئنچهای مکرر خیلی گرم شده اند، با یک سیستم چیلر خنک شوند. مخزن های کوئنچ مایع باید تمیز و در محدوده دمایی کنترل شده نگهداری شوند، از آب نمک به جای آب خالص استفاده کنید.

۴ کربن زدایی یا ایجاد پوسته در سطح

در صورت امکان برای ساخت ابزارها از میلگردها یا بلوکه های فولادی که سطح آنها کربن زدایی نشده است، استفاده کنید. سطح فولادهای نورد شده باید تراشیده شود تا لایه کربن زدایی شده آن از بین برود.

قطعه کار در کوره ای با اتمسفر خنثی گرم نشده است. توصیه می شود در کلیه سیکلهای حرارتی، از جمله آنیل کردن و آستنيته کردن از کوره هایی با اتمسفر خنثی، کوره های خلاء یا کوره های حمام نمک خنثی استفاده گردد.

۵ اعوجاج (خمش، پیچش، کمانی شدن)

طراحی پیچیده فرم قطعه کار لازم است قطعه کار را طوری طراحی نمود که حداقل فرم های تنش زا نظیر گوشه های داخلی و خارجی تیز، مجاورت دیواره های نازک با دیواره های ضخیم، سوراخ های ته بسته و طراحی سوراخ ها به طوری که دیواره های نازکی ایجاد شود، در آن به وجود آید.

وجود تنشهای مکانیکی در قطعه کار در اثر تغییر شکل سرد و ماشینکاری قبل از شروع سختکاری، قطعه کار را تنش زدایی کنید تا تنشهای مکانیکی آن آزاد شوند.

استفاده از تکیه گاه های نامناسب برای چیدن قطعات در کوره. قطعات را بر روی تکیه گاه های مناسب باید قرارداد و در صورت امکان آنها را به صورت عمودی در کوره آویزان کرد. کوره را نباید بیش از حد از قطعات انباشته نمود. می توان قطعات نازک و طویل را به تکیه گاه های بزرگ تر بست.

وارد شدن شوک حرارتی به قطعه کار در اثر گرم شدن خیلی سریع آن به هنگام آستنیته کردن قطعات را ابتدا به خوبی پیش گرم کنید و سپس آنها را به دمای آستنیته برسانید و به مدت کافی در این دما نگهدارید.

قطعات به طور یکنواخت گرم نشده اند و در دمای آستنیته کردن به مدت لازم نگهداری نشده اند. کوره را نباید از قطعات زیاد انباشته کرد. قطعات باید ابتدا به خوبی پیش گرم شده و سپس به مدت کافی در دمای سخت کاری نگهداشته شوند.

کوئنچ قطعات یکنواخت نبوده است. لازم است عملیات کوئنچ کاملا یکنواخت و سرعت سرد شدن ثابت باشد. در غیر این صورت بهتر است از فولادهای سخت شونده در هوا استفاده گردد.

۶ تغییرات ابعادی (انقباض یا انبساط) در عیوب سطحی قالب

تبديل غير كامل و یا غیر یکنواخت آستنیت به مارتنزیت، عملیات کوئنتی را باید کامل و یکنواخت اجرا نمود. زمان عملیات تمپرینگ نباید کوتاه شود. فولادهای سخت شونده در هوا را در دو یا سه مرحله تمپر کنید. از عملیات برودتی زیر صفر یا عملیات برودتی عمیق برای تکمیل تبدیل آستنیت به مارتنزیت استفاده نمایید. ایجاد انبساط حداقل در یکی از ابعاد قلعه کار، به هنگام عملیات حرارتی مناسب، قابل انتظار است و ایجاد ترک به هنگام سخت کاری سیستم کنترل معیوب کوره و در نتیجه گرم شدن ناکافی یا بیش از حد قطعه کار در مرحله آستنیه کردن کوره باید کنترل شده و سیستم آن کالیبره گردد.

وجود فرم های تنش زا به دلیل طراحی نامناسب قطعه کار، طرح قطعه کار را ساده کرده و فرم های تنش زا را در آن تا حد امکان حذف کنید.

وجود تنشهای مکانیکی زیاد در نقاط خاصی متمرکز شده اند. قطعاتی که بر روی آنها عملیات تغییر شکل سرد یا ماشینکاری سنگین انجام شده است، باید قبل از سختکاری تنش زدایی شوند.

کرین زدایی یا کرین دهی فولاد. لازم است قطعات فولادی در کوره های با اتمسفر خنثی گرم شوند تا این عیوب در آنها به وجود نیاید.

درشت شدن دانه های فولاد به علت حرارت دادن بیش از حد یا نگهداری بیش از حد فولاد در دمای سخت کاری که به ترد شدن فولاد می انجامد. لازم است قطعات به خوبی پیش گرم شوند و سپس تا دمای مناسب و به مدت زمان مطلوب آستنیته گردند

کوئنج شدن غیر یکنواخت، عمليات کوئنچ باید یکنواخت و با سرعت حتی المقدور ثابت انجام شود، می توان از فولادهای سخت شونده در هوا استفاده کرد.

کوتاه بودن زمان تمپرینگ، لازم است اولا عمليات تمپرینگ بلافاصله پس از کوئنچ اجرا گردد. ثانيا باید زمان کافی را برای این عملیات در نظر گرفت. همچنین توصیه می شود دمای تمپرینگ از ۴۰۰ (F (204C پایین تر نباشد. فولادهای سخت شونده در هوا باید در دو یا سه مرحله تمپر شوند.

منبع