طرح توجیهی تولید انواع فلنچ به روش فورج

خلاصه طرح 

مقدمه

منظور از عملیات حرارتی گرم، کردن قطعات فلزی در کوره در دما و زمان مشخص و نهایتاً سرد کردن آن با یک شیب حرارتی مشخص، برای دستیابی به یک ساختار متالوژیکی و در نتیجه خواص مکانیکی مورد نظر، میباشد. نوع عملیات حرارتی بر روی فلزات را میتوان با توجه به نوع ماده، به دو دسته کلی فلزات آهنی و فلزات غیر آهنی تقسیم بندی کرد.

اصول و مبانی عملیات حرارتی -1 حرارت فولاد تا دمای آستنیتی.

-2  نگهداری فولاد در این دما برای تشکیل فاز آستنیت همگن (زمان هم دما سازی).

-3  کاهش دمای فولاد با سرعتی مشخص بر اساس خواص مورد نظر.

-4  گرم کردن تا دمای بالا ولی کمتر از دمای بحرانی (در صورت لزوم).

تغییر فازها در فولادها به هنگام گرم کردن پیش از گرم کردن ساختار میکروسکوپی فولاد شامل فریت و پرلیت و کاربیدها است. با حرارت دادن تا رسیدن به دمای بحرانی

تغییر فاز با جوانی زنی آستنیت آغاز میشود. با افزایش دما، فریت و سمانتیت درون آستنیت حل میشوند. پس از حل شدن کار بیدها فاز آستنیت همگن به دست می آید. فرایند آستنینی شدن در دمای بالای به سرعت انجام میگیرد. برای فولادهای هیپریوتکتوئید و هیپویوتکتوئید باید دما را بیشتر افزایش دهیم.

تغییر شکل آستنیت به هنگام سرد کردن اگر فولاد با زمینه آستنیت همگن را به آرامی خنک کنیم فازهای فریت، پرلیت و سمانتیت تشکیل میشود. در صورت افزایش

آهنگ خنک کاری به باینیت و مارتنزیت میرسیم.

در فولاد یوتکتوئیدی تغییر شکل آستنیت به پرلیت هنگامی است که دمای آستنیت کمتر از دمای بحرانی شود و آهنگ خنک کاری آهسته باشد. در فولادهای هیپریوتکتوئیدی و هیپویوتکتوئیدی، بین دماهای بحرانی فوقانی و تحتانی، فریت یا سمانتیت تشکیل میشود.

اگر سرعت خنک کاری فولاد را زیاد کنیم (بالاتر از خنک کاری بحرانیمستقیماً) فاز مارتنزیت تشکیل میشود که سخت و مستحکم است.

روشهای عملیات حرارتی

انیلینگ :(Annealing) گرم کردن تا فاز آستینی و قطع منبع حرارتی کوره به منظور خنک کاری آرام. اهداف -1 کاهش سختی

-2 آزاد کردن تنشهای پسماند

-3 بهبود قابلیت ماشینکاری

-4 آماده سازی برای سردکاری با حفظ چکش خواری

علت نرم شدن فولاد خنک کاری آرام پیدایش کاربیدهای کروی و پرلیت ورقه ای درشت (تابکاری = نرم کننده)

با افزایش درصد کربن و عناصر آلیاژی میتوان سختی را افزایش داد.

کاربردها -1 بهبود ساختار دندریتی و ترکیب غیر یکنواخت فولادهای ریخته گری شده. همچنین همگن کردن ساختارهای حفره دار

-2 بهبود ساختمان دانه ای اعوجاجی و طویل شده حاصل از سردکاری، با تشکیل مجدد بلورها. (آزادسازی تنش پسماند)

-3 نرم کردن محصول و بهتر شدن خاصیت ماشینکاری به واسطه:

الف) حضور ورقه های درشت پرلیت (فولاد کربن متوسط) تابکاری کامل

ب) کروی شدن سمانتیت (فولاد پر کربن) تابکاری کروی

نرمال سازی: گرم کردن تا فاز آستنیتی و خنک کردن در هوای بدون جریان.

اهداف نرمال سازی:

- 1 ساختمان دانه درشت ناشی از نورد و آهنگری

-2 تصحیح ساختمان شجری حاصل از ریخته گری و کاهش جدایش ذرات به وسیله همگن کردن ساختار میکروسکوپی

-3 بهبود قابلیت ماشینکاری کم کربن

خواص فولاد پس از نرمال سازی:

به علت آهنگ سریع تر خنک کاری نسبت به تابکاری تغییر شکل آستنیت در دمای پایینتری صورت میگیرد و دانه های پرلیت ریزتر میشوند.

سختی و استحکام بالاتر نسبت به تابکاری به علت:

-1 مقدار بیشتر پرلیت

-2 کوچکی مجموعه های فازهای مجزای پرلیت و فریت

-3 کاهش فضای بین ورقه های پرلیت

کوئنچ: سرد کردن سریع فولاد از فاز آستنیتی با فرو بردن فولاد در حمام مایع. هدف از کوئنچ دستیابی به سختی، استحکام و مقاومت در برابر سایش مناسب است (که به علت تشکیل فاز نیمه پایدار مارتنزیت است).

تمپر: به علت تنشهایداخلی ایجاد شده در ضمن خنک کاری سریع تقریباً تمام قطعات سخت شده، ترد و شکنندهاند. تمپر عبارت است از حرارت دادن فولاد سخت شده تا دمای زیر دمای 1Ae، نگه داشتن برای مدت زمان مشخص و سپس سرد کردن آهسته تا دمای اتاق. در اثر تمپر تنشهای داخلی کاهش یافته و یا حذف میشوند. بنابراین استحکام ضربه ای افزایش مییابد.

عملیاتهای اصلاحی کروی کردن: کروی کردن پرلیت در فولادها جهت دست یابی به انعطاف پذیری بالا و ماشینکاری مناسب. با این عملیات سمانتیت

کروی – که آلیاژی فریتی پرلیتی یا پرلیتی است – در زمینه فریت در فولاد به وجود می آید که پایدارترین فاز موجود در فولادهای ساده کربنی است.

همگن کردن: سرد کردن غیر تعادلی حین انجماد و عدم نفوذ کامل عناصر آلیاژی باعث ایجاد ساختار غیر یکنواخت و دندویتی در قطعات ریختگی میشوند که خواص مکانیکی فولاد از جمله کار گرم و کار سرد را کاهش میدهد. پس با نگهداری فولاد در تا و خنک کردن آرام خواص مکانیکی فولاد را بهبود میبخشیم.

بازیابی و تبلور مجدد: پس از انجام عملیاتهای مکانیکی، به علت ایجاد عیوب کریستالی، سختی افزایش و ضربه پذیری کاهش مییابد (کار سختی)

در اثر کار مکانیکی انرژی داخلی افزایش یافته شکل دانه کشیده از نظر ترمودینامیکی ناپایدار پس با حرارت دادن قطعه تا دمای مشخص و نگهداری در این دما و خنک کاری آرام این مشکلات را از بین میبریم.

معرفی محصول:

کوئنچ کردن

کوئنچ کردن (Quenching) عبارت است سرد کردن سریع فولاد از دمای سختکاری (آستنیته شدن) تا دمای محیط یا دمای خاص دیگری، کوئنچ کردن را میتوان به روشهای مختلفی انجام داد،مثلاً فرو بردن فولاد گرم شده در روغن، آب، آب نمک

(Brine) هوای آرام و حمام نمک (Salt bath) این بستگی به نوع فولاد دارد. کوئنچ کردن فولادهای ابزار و قالب، بحرانیترین مرحله در عملیات حرارتی آنها محسوب می شود. سختی و خواص فیزیکی فولاد در سیکل کوئنچ کردن به وجود میآید. سرعت

سرد کردن فولادهای ابزار به هنگام کوئنچ به میزان عناصر آلیاژی مربوط است و میتوان این سرعت را با انتخاب محیط کوئنچ یعنی آب، روغن یا هوا کنترل کرد. فولادهای سخت شونده در آب عناصر آلیاژی اندکی دارند (یااصلاً ندارند) ولی میزان عناصر آلیاژی در فولادهای سخت شونده در روغن بیشتر است. فولاد های سخت شونده در هوا نیز جزو فولاد های پر آلیاژ محسوب میشوند.