1.Opracowanie procesu obróbki kriogenicznej

W obróbce kriogenicznej zwykle stosuje si? ch?odzenie ciek?ym azotem, który mo?e sch?odzi? obrabiany przedmiot do poni?ej – 190 ℃. Mikrostruktura obrabianego materia?u zmienia si? w niskiej temperaturze, a niektóre w?a?ciwo?ci ulegaj? poprawie. Oczyszczanie kriogeniczne zosta?o po raz pierwszy zaproponowane przez by?y Zwi?zek Radziecki w 1939 roku. Dopiero w latach 60-tych Stany Zjednoczone zastosowa?y technologi? oczyszczania kriogenicznego w przemy?le i zacz??y stosowa? j? g?ównie w lotnictwie. W latach 70-tych rozszerzy?a si? na produkcj? maszyn.

W zale?no?ci od ró?nych metod ch?odzenia mo?na je podzieli? na metod? p?ynn? i metod? gazow?. Metoda p?ynna oznacza, ?e materia? lub przedmiot obrabiany jest bezpo?rednio zanurzany w ciek?ym azocie w celu sch?odzenia przedmiotu do temperatury ciek?ego azotu, a przedmiot obrabiany jest utrzymywany w tej temperaturze przez okre?lony czas, nast?pnie jest wyjmowany i podgrzewany do okre?lonej temperatury . W ten sposób trudno jest kontrolowa? pr?dko?? wzrostu i spadku temperatury, co ma du?y wp?yw termiczny na obrabiany przedmiot i ogólnie uwa?a si?, ?e mo?e spowodowa? uszkodzenie przedmiotu obrabianego. Sprz?t kriogeniczny jest stosunkowo prosty, np. zbiornik na ciek?y azot.

2.gazowa metoda oczyszczania kriogenicznego

Zasada dzia?ania gazu polega na ch?odzeniu przez utajone ciep?o zgazowania ciek?ego azotu (oko?o 199,54 kJ/kg) i absorpcj? ciep?a niskotemperaturowego azotu. Metoda gazowa mo?e doprowadzi? do osi?gni?cia temperatury kriogenicznej – 190 ℃, dzi?ki czemu kriogeniczny azot mo?e kontaktowa? si? z materia?ami. Poprzez konwekcyjn? wymian? ciep?a azot mo?e zosta? odparowany w komorze kriogenicznej po wyrzuceniu z dyszy. Obrabiany przedmiot mo?e by? ch?odzony przez utajone ciep?o zgazowania i absorpcj? ciep?a kriogenicznego azotu. Kontroluj?c dop?yw ciek?ego azotu w celu kontrolowania szybko?ci ch?odzenia, mo?na automatycznie regulowa? i dok?adnie kontrolowa? temperatur? obróbki kriogenicznej, a efekt szoku termicznego jest niewielki, podobnie jak mo?liwo?? p?kania.

Obecnie metoda gazowa jest powszechnie uznawana przez badaczy w swoich zastosowaniach, a jej sprz?tem ch?odz?cym jest g?ównie programowalna kriogeniczna skrzynia z regulowan? temperatur?. Obróbka kriogeniczna mo?e znacz?co poprawi? ?ywotno??, odporno?? na zu?ycie i stabilno?? wymiarow? metali ?elaznych, metali nie?elaznych, stopów metali i innych materia?ów, przynosz?c znaczne korzy?ci ekonomiczne i perspektywy rynkowe.

O technologii kriogenicznej w?glika spiekanego po raz pierwszy doniesiono w latach 80. i 90. XX wieku. Technologia mechaniczna Japonii w 1981 i Nowoczesny warsztat maszynowy Stanów Zjednoczonych w 1992 roku poinformowa?, ?e wydajno?? w?glików spiekanych uleg?a znacznej poprawie po obróbce kriogenicznej. Od lat 70. prace badawcze nad leczeniem kriogenicznym za granic? s? owocne. By?y Zwi?zek Radziecki, Stany Zjednoczone, Japonia i inne kraje z powodzeniem zastosowa?y obróbk? kriogeniczn?, aby poprawi? ?ywotno?? narz?dzi i matryc, odporno?? na zu?ycie przedmiotów obrabianych i stabilno?? wymiarow?.

3. Wzmacniaj?cy mechanizm obróbki kriogenicznej

Wzmocnienie fazy metalicznej.

Co w w?glikach spiekanych ma struktur? krystaliczn? fcc faza α (fcc) i ?ci?le upakowan? heksagonaln? struktur? krystaliczn? fazy ε (hcp). Wspó?czynnik ε-Co α-Co ma ma?y wspó?czynnik tarcia i du?? odporno?? na zu?ycie. Powy?ej 417 ℃ α Energia swobodna fazy jest niska, wi?c istnieje forma fazy Co α. Poni?ej 417 ℃ ε Niska energia swobodna fazy, faza stabilna w wysokiej temperaturze α Przej?cie fazowe do fazy o niskiej energii swobodnej ε Faza. Jednak ze wzgl?du na cz?stki WC i α Istnienie heteroatomów roztworu sta?ego w fazie ma wi?ksze ograniczenie w przej?ciu fazowym, powoduj?c α → ε Gdy opór przemiany fazowej wzrasta, a temperatura spada poni?ej 417 ℃ α Faza nie mo?e zosta? ca?kowicie przekszta?cona na faz? ε. Obróbk? kriogeniczn? mo?na znacznie zwi?kszy? α i ε Dwufazowa ró?nica energii swobodnej, zwi?kszaj?c w ten sposób si?? nap?dow? zmiany fazy ε Zmienna zmiany fazy. W przypadku w?glika spiekanego po obróbce kriogenicznej niektóre atomy rozpuszczone w Co wytr?caj? si? w postaci zwi?zku ze wzgl?du na zmniejszenie rozpuszczalno?ci, co mo?e zwi?ksza? tward? faz? w osnowie Co, utrudnia? ruch dyslokacyjny i odgrywa? rol? we wzmacnianiu drugiej fazy cz?stki.

Wzmocnienie napr??eń szcz?tkowych powierzchni.

Badania po obróbce kriogenicznej pokazuj?, ?e wzrasta szcz?tkowe napr??enie ?ciskaj?ce powierzchni. Wielu badaczy uwa?a, ?e pewna warto?? szcz?tkowego napr??enia ?ciskaj?cego w warstwie wierzchniej mo?e znacznie poprawi? jej ?ywotno??. Podczas procesu ch?odzenia w?glika spiekanego po spiekaniu faza wi?zania Co jest poddawana napr??eniom rozci?gaj?cym, a cz?stki WC napr??eniom ?ciskaj?cym. Napr??enie rozci?gaj?ce bardzo uszkadza Co. Dlatego niektórzy badacze uwa?aj?, ?e wzrost powierzchniowego napr??enia ?ciskaj?cego spowodowany g??bokim ch?odzeniem spowalnia lub cz??ciowo kompensuje napr??enia rozci?gaj?ce generowane przez faz? wi?zania podczas procesu ch?odzenia po spiekaniu, lub nawet dostosowuje je do napr??enie ?ciskaj?ce, zmniejszaj?ce powstawanie mikrop?kni??.

Inne mechanizmy wzmacniaj?ce

Uwa?a si?, ?e η Cz?stki fazy wraz z cz?steczkami WC sprawiaj?, ?e matryca jest bardziej zwarta i zwarta, a dzi?ki η Powstanie fazy poch?ania Co w osnowie. Spadek zawarto?ci Co w fazie wi???cej zwi?ksza ogóln? przewodno?? ciepln? materia?u, a zwi?kszenie wielko?ci cz?stek w?glika i s?siedztwa zwi?ksza równie? przewodno?? ciepln? osnowy. Dzi?ki zwi?kszeniu przewodno?ci cieplnej odprowadzanie ciep?a z końcówek narz?dzi i matryc jest szybsze; Poprawia si? odporno?? na ?cieranie i twardo?? wysokotemperaturow? narz?dzi i matryc. Inni uwa?aj?, ?e po obróbce kriogenicznej, ze wzgl?du na kurczenie si? i zag?szczanie Co, wzmacnia si? rola Co w utrzymywaniu cz?stek WC. Fizycy uwa?aj?, ?e g??bokie ch?odzenie zmieni?o struktur? atomów i cz?steczek metali.

4. Przypadek matrycy do formowania na zimno YG20 z obróbk? kriogeniczn?

Etapy dzia?ania obróbki kriogenicznej szalunku zimnego mola YG20:

(1) Umie?ci? spiekan? zimn? matryc? do wypalania w piecu do obróbki kriogenicznej;

(2) Uruchom zintegrowany piec do odpuszczania kriogenicznego, otwórz ciek?y azot, zmniejsz go do – 60 ℃ w okre?lonym tempie i utrzymuj temperatur? przez 1 godzin?;

(3) Zmniejszy? do – 120 ℃ w okre?lonym tempie i utrzyma? temperatur? przez 2h;

(4) Zmniejsz temperatur? do – 190 ℃ przy okre?lonej szybko?ci ch?odzenia i utrzymuj temperatur? przez 4-8h;

(5) Po utrwaleniu ciep?a temperatura powinna zosta? podniesiona do 180 ℃ zgodnie z 0,5 ℃ / min przez 4h

(6) Po zakończeniu programu sprz?t zostanie automatycznie wy??czony i naturalnie sch?odzony do temperatury pokojowej.

Wniosek: Matryca do formowania na zimno YG20 bez obróbki kriogenicznej i po obróbce kriogenicznej jest zimna 3,8 Pr?t gwintowany ze stali w?glowej, wyniki pokazuj?, ?e ?ywotno?? matrycy po obróbce kriogenicznej jest o ponad 15% d?u?sza ni? w przypadku matrycy bez obróbki kriogenicznej .

Mo?na zauwa?y?, ?e w porównaniu z tym przed zabiegiem kriogenicznym, skoncentrowany na powierzchni kobalt sze?cienny (fcc) w YG20 po obróbce kriogenicznej jest znacznie zmniejszony, ε- Oczywisty wzrost Co (hcp) jest równie? przyczyn? poprawy odporno?ci na zu?ycie i wszechstronne w?a?ciwo?ci w?glików spiekanych.

5. Ograniczenia procesu obróbki kriogenicznej

Praktyczne wyniki zastosowań firmy narz?dziowej i matryc w Stanach Zjednoczonych pokazuj?, ?e ?ywotno?? wk?adek z w?glika spiekanego po obróbce zwi?ksza si? 2~8 razy, a cykl obci?gania ci?gade? z w?glika spiekanego po obróbce wyd?u?a si? o kilka tygodni do kilku miesi?cy. W latach 90-tych przeprowadzono krajowe badania nad technologi? kriogeniczn? w?glika spiekanego i osi?gni?to pewne wyniki badań.

Ogólnie rzecz bior?c, badania nad technologi? obróbki kriogenicznej w?glika spiekanego s? obecnie mniej rozwini?te i niesystematyczne, a uzyskane wnioski równie? niespójne, co wymaga dalszych pog??bionych eksploracji przez badaczy. Zgodnie z istniej?cymi danymi badawczymi obróbka kriogeniczna g?ównie poprawia odporno?? na zu?ycie i ?ywotno?? w?glika spiekanego, ale nie ma oczywistego wp?ywu na w?a?ciwo?ci fizyczne.