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En tant que composants centraux des connexions mécaniques, les performances des vis déterminent directement la fiabilité et la sécurité de l'équipement. Le traitement thermique est un processus critique qui modifie la structure interne des vis en contrôlant les processus de chauffage, d'isolation et de refroidissement pour atteindre les propriétés mécaniques souhaitées (telles que la résistance, la dureté et la ténacité). Les vis faites de différents matériaux (comme l'acier au carbone, l'acier en alliage et l'acier inoxydable) nécessitent des solutions de traitement thermique sur mesure pour répondre aux exigences de diverses applications (comme l'automobile, la construction et l'aérospatiale).
Le but central du traitement thermique à vis
Les vis doivent résister aux charges telles que la tension, le cisaillement et l'impact pendant le fonctionnement, et certains doivent également résister à des environnements durs tels que la corrosion et les températures élevées. L'objectif central du traitement thermique est de trouver un équilibre entre la force et la ténacité, qui peuvent être classés en trois catégories principales:
Amélioration des performances (l'objectif le plus important): En modifiant la structure interne (comme la formation de martensite ou de sorbite), la résistance à la traction, la limite d'élasticité et la dureté de la vis sont augmentées, empêchant la déformation ou la fracture plastique sous charge. (Les applications typiques incluent les vis de blocs moteur automobile et les vis de connexion de pont, qui doivent résister à des charges élevées sans déformation.)
Soulager le stress interne: Après le cap de froid (formage) et l'usinage, la contrainte résiduelle reste à l'intérieur de la vis, ce qui peut facilement entraîner des fissures ou une déformation dimensionnelle pendant l'utilisation ultérieure. Le traitement thermique, par le biais de processus tels que la température à basse température et le recuit du soulagement des contraintes, peut libérer ces contraintes internes et assurer la stabilité dimensionnelle. (Cas d'utilisation typique: les micro-vis utilisées dans les instruments de précision nécessitent une précision dimensionnelle extrêmement élevée (par exemple, des tolérances de ± 0,01 mm).).
Amélioration de la machinabilité: Certains matériaux à forte dureté (comme l'acier à haute teneur en carbone) sont difficiles à machine directement. Le recuit peut réduire la dureté et augmenter la plasticité, facilitant le cap ou le filetage froid. La trempe et la trempe peuvent ensuite être utilisées pour augmenter la résistance. (Cas d'utilisation typique: 45 # Les vis en acier sont recuits avant la formation (pour réduire la dureté à HB180-220), suivie d'une extinction et d'une température après l'usinage (pour augmenter la dureté en HRC35-40).).
Matériaux à vis communs et processus de traitement thermique correspondants
Le choix du matériau à vis détermine la voie du traitement thermique. Les différences de composition (telles que la teneur en carbone et les éléments d'alliage) entre différents matériaux conduisent à des caractéristiques de transformation de phase complètement différentes et aux exigences de performance. Voici les combinaisons de processus pour trois matériaux traditionnels:
Acier à faible teneur en carbone Q235, 10 # ACTEUR: Core Time Treatment Process (tremper carburisant à basse température)
Acier à carbone moyen 45 # ACTEUR, 35 # ACTE
Alliage de structure acier 40cr, 35crmo: extinction et température (trempe à haute température à haute température)
Acier inoxydable martensitique 410, 420: trempe à basse température
Liens de processus clés du traitement thermique à vis
Le traitement thermique à vis nécessite un contrôle strict des paramètres à trois étapes du "chauffage - maintien - refroidissement" pour éviter les défauts tels que la dureté, la fissuration et la déformation insuffisantes. Ce qui suit est une analyse détaillée du processus de base:
Prétraitement: recuit / normalisation (préparation pour le traitement ultérieur ou le traitement thermique final)
Recuit: chauffer lentement la vis à 30-50 ° C au-dessus de l'AC3 (acier hypoeutectoïde) ou AC1 (acier hypereutectoïde), maintenir pendant une période de temps, puis refroidir lentement dans la fournaise (taux de refroidissement ≤ 50 ° C / h).
Objectif: Réduire la dureté (par exemple, 45 # dureté en acier ≤ HB229 après recuit), soulager les contraintes de traitement et affiner la taille des grains en préparation de la tête du froid ou de la trempe.
Normalisation: chauffage à une température similaire au recuit, mais en tenant suivi d'un refroidissement dans l'air (taux de refroidissement plus rapidement que le recuit).
Objectif: produire une structure de perlite plus fine avec une dureté légèrement plus élevée que le recuit (45 # dureté en acier HB170-230 après la normalisation). Convient aux vis non critiques avec certaines exigences de résistance.
Traitement de renforcement: trempe de trempe (détermine les propriétés mécaniques finales de la vis)
(Extinction) Atteint une dureté élevée, mais aussi la fragilité: la vis est chauffée à la "température d'austenité" (par exemple, 840-860 ° C pour 45 # Steel, 830-850 ° C pour 40cr en acier), maintenue à cette température pour permettre à la microstructure de se transformer complètement en austénite. Le refroidissement rapide (par exemple, le refroidissement à l'eau ou à l'huile) permet à la austénite de se transformer en martensite, augmentant considérablement la dureté.
(Tempérant) Équilibrage de la dureté et de la ténacité (l'étape de réglage du cœur): la vis trempée est réchauffée à la "température sub-ac1" (pas supérieure à 727 ° C pour éviter l'austénitisation), maintenue à cette température, puis refroidie pour décomposer partiellement la martensite dans la martensite de la température, le rétrécissement, la réduction du troostite, réduisant les fragilités fragiles tout en restant un certain degré.
Durcissement de surface: carburateur / nitrative (pour les exigences de dureté de surface élevées)
Pour les vis en acier à faible teneur en carbone (telles que 10 # en acier), en raison de leur faible teneur en carbone (≤ 0,15%), une extinction complète ne peut pas atteindre une dureté élevée. La carburation de surface est nécessaire pour augmenter la dureté de surface tout en conservant la ténacité du noyau.
Processus carburisant: La vis est placée dans un four à carburateur (contenant un agent carburisant tel que le méthane ou le propane) à 900-950 ° C pendant 2 à 6 heures pour augmenter la teneur en carbone de surface à 0,8% -1,2%. La vis est ensuite éteinte et tempérée à basse température.
Défauts communs et prévention du traitement thermique à vis
Pendant le processus de traitement thermique, une mauvaise commande de paramètres ou des erreurs opérationnelles entraînera la mise au rebut des vis. Les défauts courants et les mesures préventives sont les suivantes:
Dureté insuffisante
Causes: 1. Température de trempe trop basse; 2. Temps de maintien insuffisant; 3. Taux de refroidissement lent
Mesures préventives: 1. Définir la température de l'extinction en fonction des spécifications du matériau; 2. Assurer un temps de maintien suffisant; 3. Utilisez l'extinction de l'eau pour l'acier à faible teneur en carbone et la trempe à l'huile pour l'acier en alliage
Crackage de trempe
Causes: 1. Taux de chauffage excessif (grande différence de température interne et externe); 2. Taux de refroidissement excessif; 3. Corners / fissures pointues dans la vis
Mesures préventives: 1. Chauffage lent (chauffage en mise en scène); 2. Utilisez la trempe à l'huile ou le tempétéring pour l'acier en alliage; 3. Retirez les coins pointus pendant le traitement et inspectez les défauts de surface à l'avance
Déformation dimensionnelle
Causes: 1. Chauffage / refroidissement inégal; 2. Forme de vis asymétrique; 3. Insuffisant de tempérament
Mesures préventives: 1. Utilisez un four de chauffage uniforme et faites pivoter la vis pendant le refroidissement; 2. Optimiser la conception des vis (réduire les variations d'épaisseur de paroi); 3. Temper rapidement après la trempe.
Oxydation et décarburisation
Cause: Air excessif dans le four chauffant, entraînant une oxydation de surface ou une perte de carbone.
Mesures préventives: 1. Utilisez une fournaise d'atmosphère protectrice (azote / hydrogène); 2. Appliquez un revêtement anti-oxydation à la surface de la vis avant le chauffage.
