WSTĘP
Metoda obróbki cieplnej ogrzewania indukcyjnego o wysokiej częstotliwości WYKORZYSTUJE energię elektryczną, a emisja CO2 jest mniejsza niż zwykła obróbka cieplna, taka jak nawęglanie i hartowanie, więc jest to czysta metoda obróbki cieplnej. Ogrzewanie indukcyjne o wysokiej częstotliwości może być stosowane do szybkiego krótkotrwałego ogrzewanie, ogrzewanie miejscowe i ogrzewanie powierzchniowe obrabianego przedmiotu, dlatego służy do utwardzania powierzchniowego i odgrywa wielką rolę w miniaturyzacji części mechanicznych. Obróbka cieplna o wysokiej częstotliwości to obróbka online ogrzewania i chłodzenia przedmiotu obrabianego jeden po drugim , dzięki czemu można uzyskać stabilną jakość obróbki cieplnej, a przedmiot obrabiany po obróbce cieplnej ma niewielkie odkształcenie, co jest metodą obróbki cieplnej o stabilnej i małej charakterystyce odkształcenia. SRIQ (superszybkie hartowanie w krótkim czasie), przy użyciu dużej mocy, wysokiej precyzji, wysokiej urządzenie do obróbki cieplnej częstotliwości, z zaledwie 0.5 s, może sprawić, że powierzchnia przedmiotu obrabianego będzie austenityczna i hartowana. SRIQ? Ma nie tylko powyższe cechy stabilności ty i małe odkształcenie, ale może również dodać wysokie szczątkowe naprężenie ściskające do powierzchni przedmiotu obrabianego i sprawić, że powierzchnia przedmiotu obrabianego będzie drobno skrystalizowana, aby poprawić wytrzymałość zmęczeniową przedmiotu obrabianego.
Jednak obróbka cieplna o wysokiej częstotliwości i inne pojedyncze metody obróbki cieplnej w celu poprawy wydajności części są ograniczone. Dlatego w celu dalszej poprawy wydajności części zbadano kompozytową obróbkę cieplną i technologię obróbki modyfikującej powierzchnię.
2. Kompozytowa technologia obróbki cieplnej stworzona przez SRIQ w połączeniu z powierzchniową obróbką cieplną
2.1 Przetwarzanie „PALNIP”.
PALNIP (miękkie azotowanie w kąpieli solnej SRIQ) to kompozytowa technika obróbki cieplnej polegająca na miękkim azotowaniu w kąpieli solnej i obróbce przeciwutleniającej powierzchni w połączeniu z SRIQ. Biorąc za przykład hartowaną stal SCM440 poddaną obróbce PALNIP, zaobserwowano na skrawkach tkanek, że efekt obróbki przeciwutleniającej powierzchni i obróbki SRIQ sprawił, że przedmiot obrabiany utwardził się z dużą częstotliwością, ale warstwa azotku pozostała w tym samym stanie co stal obróbka miękkiego azotowania w kąpieli solnej. SCM440 jest nitryfikowany przed SRIQ w celu zmniejszenia punktu przejścia austenitu układu FE-CN. Dlatego obróbka SRIQ może być prowadzona w temperaturze niższej niż pierwotna temperatura nagrzewania SRIQ, co ma duży wpływ na resztkową warstwę azotku na powierzchni przedmiotu obrabianego.
Na powyższych materiałach traktowanych PALNIP przeprowadzono testy denudacji walcowej. W celu porównania przygotowano próbkę (materiał N) samej obróbki miękkim azotkiem w kąpieli solnej dla stali SCM440 oraz próbkę (materiał VCQ) obróbki nawęglania próżniowego i hartowania dla stali SCM420. Grubość warstwy utwardzanej dyfuzyjnie azotem materiału N wynosi około 0.4 mm, a twardość powierzchni wynosi około 600 HV. Materiał PALNIP poddany działaniu przeciwutleniacza SRIQ zwiększył twardość powierzchni do 800 HV dzięki efektowi hartowania i utwardzania rozproszonego azotu. Materiał PALNIP utworzył jednorodną warstwa mieszanki i warstwa utwardzona na powierzchni dzięki miękkiemu azotowaniu w kąpieli solnej, a grubość warstwy utwardzonej została zwiększona dzięki obróbce SRIQ. Ponadto powierzchnia PALNIP ma wyższe szczątkowe naprężenie ściskające niż inne materiały poddane obróbce cieplnej.
Wyniki testów denudacji walców różnych materiałów (warunki testu: liczba obrotów 1500 obr./min; Szybkość poślizgu wynosi 40%; Temperatura oleju 80 ℃; Olej do Nissana ATF D – Ⅲ; Materiałem dużej rolki jest nawęglona i hartowana powierzchnia SCM420 szlifowanie.Duży walec jest podniesiony o 300 mm.Pod naciskiem każdej powierzchni żywotność materiału N jest mniejsza niż w przypadku innych materiałów poddanych obróbce cieplnej.Powodem krótkiej żywotności materiałów N jest to, że chociaż materiały N mają złożone warstwy , warstwa utwardzająca jest bardzo cienka.Materiał PALNIP ma grubą warstwę utwardzającą, dzięki czemu znacznie poprawia się wytrzymałość i żywotność materiału, co jest równe lub lepsze niż materiał VCQ.Ponadto przekrój materiału PALNIP próbkę, którą walcowano 107 razy przy maksymalnym nacisku powierzchniowym 2950 MPa, zbadano w celu potwierdzenia obecności warstw kompozytu na całej powierzchni próbki, stąd przyczyny zwiększonej wytrzymałości i żywotnościmateriału PALNIP są następujące: 1) Warstwa mieszanki ma wpływ na zmniejszenie współczynnika tarcia podczas testu nacisku walca;2) Gdy temperatura wzrasta w teście nacisku walca, azotki żelaza -Fe2n i -Fe3n są ekstrahowane z utwardzona warstwa martenzytu FE-CN, która może hamować mięknięcie materiału przez odpuszczanie.
Technologia obróbki PALNIP zwiększa grubość utwardzonej warstwy, jednocześnie zapewniając jednorodną warstwę mieszanki na powierzchni obrabianego materiału, zapewniając tym samym dobrą odporność na denudację. Dzięki obróbce SRIQ uzyskuje się utwardzoną warstwę o dużej grubości, dzięki czemu obrabiany materiał ma doskonałą odporność na zmęczenie. Proces PALNIP jest już stosowany w niektórych częściach samochodowych i zmierza w kierunku dalszego zastosowania.
2.2 Superprzetwarzanie SRIQ
Przetwarzanie SRIQ to kompozytowa technologia obróbki cieplnej, która WYKORZYSTUJE metodę obróbki tarciowej do przetwarzania przetworzonego materiału za pomocą super mocnego przetwarzania, a następnie przetwarzania SRIQ. Obróbka tarciowa to metoda modyfikacji powierzchni polegająca na dociskaniu narzędzia obróbczego do powierzchni obrabianego materiału, wykonywaniu tarcia i tworzeniu na powierzchni obrabianego materiału ultrastruktury nanokrystalicznej. Metoda supermocnego przetwarzania SRIQ to nowy proces przetwarzania kompozytów, w którym ultrastruktura nanometrowych ziaren zostaje zachowana po obróbce SRIQ, a pod ultrastrukturą tworzy się głęboka warstwa utwardzająca dzięki obróbce SRIQ. Trwałość zmęczenia obrotowego obrabianych materiałów można poprawić za pomocą tego procesu. Stal S45C została poddana obróbce na tokarce CNC w celu uzyskania super mocnej obróbki (liczba obrotów tokarki 1600 obr./min, obciążenie ściskające 1500 N), a następnie przeprowadzono obróbkę SRIQ. Chociaż hartowanie austenityczne za pomocą obróbki SRIQ, ultradrobna struktura nanokrystaliczna utworzona przez supermocne przetwarzanie jest nadal dziedziczona. Chociaż obrabiana stal to S45C, jej twardość osiąga 900HV dzięki istnieniu ultradrobnej struktury nanokrystalicznej. Materiał poddany obróbce SRIQ ma efektywną grubość utwardzonej warstwy do 0.9 mm, czego nie można uzyskać jedynie poprzez obróbkę o ultra wysokiej wytrzymałości. Na podstawie wyników testu denudacji walcami można zauważyć, że trwałość zmęczenia obrotowego stali S45C poddanej obróbce kompozytowej SRIQ z przetwarzaniem o ultrawysokiej wytrzymałości jest znacznie wyższa niż stali S45C poddanej samej obróbce SRIQ.
2.3 Przetwarzanie SRIQ DLC
Obróbka SRIQ DLC to kompozytowa technologia obróbki cieplnej obróbki DLC (diamentopodobna powłoka) po obróbce SRIQ. Koło zębate można poddać obróbce DLC przy użyciu UBMS (nierównowagowe rozpylanie magnetronowe), które można poddać obróbce w niskiej temperaturze. Ulepszona stal S45C została przetworzona na próbkę zmęczeniową dynamicznego krążącego koła zębatego (płaskie koło zębate o module 3 i średnicy koła podziałowego 99 mm), a próbkę poddano obróbce SRIQ, aby efektywna głębokość warstwy utwardzającej na dnie zęba próbki koła zębatego wynosiła 0.6 mm . Próbki kół zębatych poddano następnie obróbce UBMS w celu utworzenia warstwy powłoki DLC o grubości 3 urn. Warunki tworzenia warstwy powlekającej THE DLC kontrolowano tak, aby struktura warstwy powlekającej DLC była warstwą kompozytową czystego DLC me-DLC o gradiencie składu Wadded o grubości 2 µm i warstwą kompozytową czystego DLC ME-DLC z grubość 10% W na 1 m grubości. Przekładnia kontrastowa zastosowana w teście zmęczeniowym to próbka S45C odpuszczona w tej samej niskiej temperaturze, co temperatura powłoki DLC (150 ℃) po obróbce SRIQ. Temperatura powlekania DLC wynosząca 150 ℃ jest równoważna temperaturze odpuszczania w piecu po hartowaniu z wysoką częstotliwością, więc wysoka twardość, wysokie szczątkowe naprężenie ściskające i mikrodrobna struktura uzyskana przez obróbkę SRIQ są nadal zachowane po obróbce DLC. Dlatego obrabiany materiał ma zarówno wysoką wytrzymałość zmęczeniową po obróbce SRIQ, jak i doskonałe właściwości cierne powłoki SRIQ. Wyniki testów zmęczeniowych dynamicznej przekładni obiegowej pokazują, że obróbka DLC poprawia odporność zmęczeniową przekładni. Ponadto test denudacji wałkiem dowodzi również, że obróbka DLC może poprawić odporność materiału na denudację. Wyniki obserwacji przekrojowych i analizy MES wskazują, że obróbka DLC ma powyższy efekt ze względu na niski współczynnik tarcia powłoki, co zmniejsza obciążenie naprężeniowe powierzchni materiału poddanej obróbce DLC oraz hamuje występowanie powierzchniowej mikroskopowej denudacji.