تمهيد
طريقة المعالجة الحرارية للتسخين بالحث عالي التردد تستخدم الطاقة الكهربائية ، وانبعاث ثاني أكسيد الكربون أقل من المعالجة الحرارية الشائعة مثل الكربنة والتبريد ، لذلك فهي طريقة معالجة حرارية نظيفة. يمكن استخدام التسخين بالحث عالي التردد لوقت قصير سريع التسخين والتدفئة الموضعية والتدفئة السطحية لقطع العمل المعالجة ، لذلك يتم استخدامها لمعالجة تصلب السطح وتلعب دورًا كبيرًا في تصغير الأجزاء الميكانيكية. المعالجة الحرارية عالية التردد هي المعالجة عبر الإنترنت لتسخين وتبريد قطعة العمل واحدة تلو الأخرى ، لذلك يمكن الحصول على جودة معالجة حرارية مستقرة ، وقطعة العمل بعد المعالجة الحرارية بها تشوه صغير ، وهي طريقة معالجة حرارية بخصائص تشوه ثابتة وصغيرة. جهاز المعالجة الحرارية بالتردد ، مع 2 ثانية فقط ، يمكن أن يجعل سطح قطعة العمل أوستنيتيًا ، ويخمد. تشوه صغير وصغير ولكن يمكن أيضًا إضافة ضغط ضغط عالٍ متبقي على سطح قطعة العمل وجعل سطح قطعة العمل متبلورًا بدقة لتحسين قوة إجهاد قطعة العمل.
ومع ذلك ، فإن المعالجة الحرارية عالية التردد وطرق المعالجة الحرارية الفردية الأخرى لتحسين أداء الأجزاء محدودة. لذلك ، من أجل زيادة تحسين أداء الأجزاء ، تمت دراسة المعالجة الحرارية المركبة وتكنولوجيا معالجة تعديل السطح.
2. تكنولوجيا المعالجة الحرارية المركبة المكونة من SRIQ مع المعالجة الحرارية للسطح
2.1 معالجة "PALNIP"
PALNIP (حمام الملح النيترة الناعمة SRIQ) هي تقنية معالجة حرارية مركبة للحمام الملحي بالنترة الناعمة ومعالجة السطح المضادة للأكسدة مع SRIQ. بأخذ الفولاذ المقسى SCM440 الذي تم معالجته بواسطة PALNIP كمثال ، لوحظ من أنسجة القسم أن تأثير المعالجة المضادة للأكسدة السطحية ومعالجة SRIQ جعلت قطعة العمل تصلب بتردد عالٍ ، لكن طبقة النيتريد بقيت على حالها مثل حالة معالجة النيترة الناعمة بحمام الملح. تتم نترت CM440 قبل SRIQ لتقليل نقطة انتقال الأوستينيت لنظام FE-CN. لذلك ، يمكن إجراء معالجة SRIQ عند درجة حرارة أقل من درجة حرارة التسخين الأصلية SRIQ ، والتي لها تأثير كبير على طبقة النيتريد المتبقية على سطح قطعة العمل.
تم إجراء اختبارات تعرية الأسطوانة على المواد المعالجة بالنيب أعلاه. من أجل إجراء مقارنة ، تم تحضير العينة (مادة N) من معالجة النيتريد اللين في حمام الملح فقط لصلب SCM440 وعينة (مادة VCQ) للكربنة بالفراغ ومعالجة التبريد لفولاذ SCM420. يبلغ سمك الطبقة المتصلبة لانتشار النيتروجين من مادة N حوالي 0.4 مم ، وصلابة السطح حوالي 600 HV. زادت مادة PALNIP المعالجة بمضادات الأكسدة SRIQ من صلابة سطحها إلى 800HV بسبب تأثير التبريد والتصلب للنيتروجين المنتشر. طبقة مركبة وطبقة صلبة على السطح بسبب النيترة الناعمة في حمام الملح ، وزادت سماكة الطبقة المتصلبة بسبب معالجة SRIQ. بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي سطح PALNIP على ضغط ضغط متبقي أعلى من المواد الأخرى المعالجة حرارياً.
نتائج اختبار تعرية الأسطوانة للمواد المختلفة (ظروف الاختبار: رقم الدوران 1500r / min ؛ معدل الانزلاق 40٪ ؛ درجة حرارة الزيت 80 ℃ ؛ زيت Nissan ATF D - ؛ مادة اللفة الكبيرة SCM420 مكربنة وسطح مخمد الطحن.الأسطوانة الكبيرة مرفوعة بمقدار 300 مم. تحت ضغط كل سطح ، يكون عمر التعرية لمادة N أقل من عمر المواد الأخرى المعالجة حرارياً. والسبب في قصر عمر التعرية للمواد N هو أنه على الرغم من أن المواد N لها طبقات مركبة طبقة التصلب رقيقة جدًا ، مادة PALNIP لها طبقة تصلب سميكة ، لذلك تم تحسين قوة وعمر التعرية للمادة بشكل كبير ، وهو ما يعادل أو أفضل من مادة PALNIP. بالإضافة إلى ذلك ، المقطع العرضي لمادة PALNIP العينة التي دحرجت 107 مرات وكان أقصى ضغط للسطح 2950 ميجا باسكال ، تم اختبارها لتأكيد وجود طبقات مركبة على كامل سطح العينة. لذلك ، أسباب زيادة القوة والعمرمن مادة PALNIP هي كما يلي: 1) الطبقة المركبة لها تأثير على تقليل معامل الاحتكاك أثناء اختبار ضغط الأسطوانة ؛ 2) عندما ترتفع درجة الحرارة في اختبار ضغط الأسطوانة ، يتم استخراج نيتريد الحديد -Fe2n و -Fe3n من طبقة مارتينسيت FE-CN صلبة ، والتي يمكن أن تمنع تليين المادة عن طريق التقسية.
تعمل تقنية معالجة PALNIP على زيادة سماكة الطبقة المتصلبة مع توفير طبقة مركبة متجانسة على سطح المادة المعالجة ، وبالتالي توفير مقاومة جيدة للتعرية. بسبب معالجة SRIQ ، يتم الحصول على طبقة صلبة بسمك كبير ، بحيث تتمتع المادة المعالجة بمقاومة ممتازة للإجهاد. يتم استخدام عملية PALNIP بالفعل في بعض مكونات السيارات وتتجه نحو المزيد من التطبيقات.
2.2 معالجة فائقة SRIQ
معالجة SRIQ هي تقنية معالجة حرارية مركبة تستخدم طريقة معالجة الاحتكاك لمعالجة المواد المعالجة بمعالجة فائقة القوة ثم معالجة SRIQ. معالجة الاحتكاك هي طريقة تعديل السطح التي تضغط على أداة المعالجة على سطح المادة المعالجة ، وتؤدي الاحتكاك ، وتشكل بنية أساسية متناهية الصغر على سطح المادة المعالجة. طريقة المعالجة فائقة القوة SRIQ هي عملية معالجة مركبة جديدة يتم فيها الحفاظ على البنية التحتية الدقيقة للحبوب النانومترية بعد معالجة SRIQ ويتم تكوين طبقة تصلب عميقة تحت البنية التحتية الدقيقة بسبب معالجة SRIQ. يمكن تحسين عمر كلال الدوران للمواد المعالجة باستخدام هذه العملية. تمت معالجة الفولاذ 45C باستخدام مخرطة CNC للمعالجة الفائقة القوة (رقم دوران المخرطة 1600r / min ، حمل الضغط 1500N) ثم تم تنفيذ معالجة SRIQ. على الرغم من التبريد الأوستنيتي باستخدام علاج SRIQ ، إلا أن البنية البلورية النانوية المتناهية الصغر المتكونة من المعالجة الفائقة القوة لا تزال موروثة. على الرغم من أن الفولاذ المعالج هو S45C ، إلا أن صلابته تصل إلى 900HV بسبب وجود بنية نانوية بلورية فائقة الدقة. تتميز المادة المعالجة SRIQ بسمك طبقة صلبة فعالة تصل إلى 0.9 مم ، والتي لا يمكن الحصول عليها إلا من خلال المعالجة فائقة القوة. يمكن أن نرى من نتائج اختبار تعرية الأسطوانة أن عمر الكلال الدوراني لـ S45C الذي تمت معالجته بواسطة المعالجة المركبة SRIQ بمعالجة فائقة القوة أعلى بكثير من S45C المعالج بواسطة SRIQ وحده.
2.3 معالجة SRIQ DLC
معالجة SRIQ DLC هي تقنية معالجة حرارية مركبة لمعالجة DLC (طبقة طلاء تشبه الألماس) بعد معالجة SRIQ. يمكن معالجة الترس بواسطة DLC باستخدام UBMS (الرش المغنطروني غير المتوازن) والذي يمكن معالجته في درجة حرارة منخفضة. تمت معالجة الفولاذ المقسى S45C في عينة إجهاد الترس الديناميكي المتداول (ترس مسطح بمعامل 3 وقطر دائرة الملعب يبلغ 99 مم) ، وتم معالجة العينة SRIQ لجعل عمق طبقة التصلب الفعال عند قاع السن لعينة الترس 0.6 مم . تم بعد ذلك معالجة عينات التروس UBMS لتشكيل طبقة طلاء DLC بسمك 3 م. تم التحكم في ظروف تكوين فيلم طلاء DLC بحيث كان هيكل طبقة طلاء DLC عبارة عن طبقة مركبة من مادة DLC نقية me-DLC مع تدرج تكوين من Wadded بسمك 2 متر وطبقة مركبة من ME-DLC النقي DLC مع بسمك 10٪ W بسمك 1 م. ترس التباين المستخدم في اختبار التعب هو عينة من S45C تمت معالجتها في نفس درجة الحرارة المنخفضة مثل درجة حرارة طلاء DLC (150 ℃) بعد معالجتها بواسطة SRIQ. درجة حرارة طلاء DLC البالغة 150 ℃ تعادل درجة حرارة التقسية بالفرن بعد التبريد عالي التردد ، لذلك لا يزال يتم الحفاظ على الصلابة العالية ، وضغط الضغط المتبقي العالي ، والبنية الدقيقة الدقيقة التي تم الحصول عليها عن طريق معالجة SRIQ بعد معالجة DLC. لذلك ، فإن المادة المعالجة لديها قوة إجهاد عالية بعد معالجة SRIQ وخصائص احتكاك ممتازة لفيلم طلاء SRIQ. تُظهر نتائج اختبار الإجهاد لجهاز التدوير الديناميكي أن معالجة DLC تعمل على تحسين مقاومة إجهاد التروس. بالإضافة إلى ذلك ، يثبت اختبار تعرية الأسطوانة أيضًا أن معالجة DLC يمكن أن تحسن مقاومة المادة للتعرية. تظهر نتائج مراقبة القسم وتحليل FEM أن معالجة DLC لها التأثير المذكور أعلاه بسبب معامل الاحتكاك المنخفض للطلاء ، مما يقلل من حمل الضغط على سطح المادة المعالجة بواسطة DLC ، ويمنع حدوث تعرية السطح المجهري.