Carburising یک فرآیند ترموشیمیایی سنتی و قابل اعتماد است که توسط کارگاه های کوچک و همچنین صنایع بزرگ برای سخت کردن قطعات فولادی کم کربن استفاده می شود. این روش در طول سال ها به دلیل اتوماسیون و درک بهتر ترمودینامیک و سینتیک واکنش های شیمیایی، پیشرفت های باورنکردنی داشته است.
در این مقاله، این فرآیند را بررسی میکنیم تا نحوه عملکرد، مزایایی که ارائه میکند و رایجترین روشهای آن را درک کنیم. بیایید با تعریف کاربوریسینگ شروع کنیم. صنعت واشر اصفهان شرکتی با مهارت های بالا در تولیدات صنعت واشر و فرآورده های نسوز مانند پکینگ فایبرگلاس و … است.
کربنسازی یک فرآیند عملیات حرارتی است که با افزودن کربن به سطح فلز، خواص مکانیکی مانند سختی را بهبود میبخشد.
از آنجایی که افزودن کربن به سطح محدود میشود، فرآیند یک محفظه سخت در اطراف قطعه در امتداد سطح آن تشکیل میدهد. بنابراین، فرآیند کربورسازی نوعی فرآیند سختسازی کیس است . نمونه های دیگر از فرآیندهای سخت شدن کیس عبارتند از نیتریدینگ ، کربنیتیدینگ، نیتروکربورسازی فریتی و غیره.
کاربوریسینگ معمولاً برای سخت کردن سطوح بیرونی قطعات فولادی پس از ماشینکاری به شکل نهایی استفاده می شود .
مقدار کربن موجود در ترکیب یک قطعه مستقیماً سختی نهایی را تعیین می کند. اگر میزان کربن اولیه کم باشد، فقط حرارت دادن و خاموش کردن یک قطعه برای افزایش سختی کافی نیست.
برای چنین قطعاتی ابتدا باید ترکیب کربن ماده را افزایش دهیم. این کار با کربورسازی انجام می شود. با دستکاری فاکتورها در فرآیند کربورسازی، میتوان محتوای کربن را به غلظتها و عمق مورد نظر از سطح افزایش داد و سپس قطعه را در صورت نیاز سخت کرد.
این فرآیند را برای فولادهای کم کربن که یا فولادهای کربنی ساده یا فولادهایی با عناصر آلیاژی هستند، ایده آل می کند.
فرآیند کربورسازی مزایای زیادی دارد. در نتیجه، ارائه قطعات قابل اعتماد و سخت شده در سطوح مختلف به طور گسترده پذیرفته شده است . اجازه دهید نگاهی به برخی از این مزایا بیندازیم:
این فرآیند ساده است و در بسیاری از موارد می توان آن را در کوره های ابتدایی با نیروی کار غیر ماهر انجام داد. با طیف گسترده ای از فولادهای کربنی، فولادهای آلیاژی و چدن کار می کند که حداکثر محتوای کربن آن 0.4٪ است.
همچنین میتواند با طرحهای بسیار پیچیده کار کند، البته تا زمانی که نرخهای خنککننده ناهموار بخشهای مختلف در نظر گرفته شود. اگر به آنها توجه نشود، مواد استرس بیش از حد ایجاد می کند و می شکند.
کاربوریسینگ می تواند قطعاتی را با سختی مشابه فولاد ابزار بدون هزینه بالا فراهم کند. البته محدودیتهایی مانند دمای مجاز سرویس و دوام وجود دارد، اما فولاد کربندار میتواند در بسیاری از کاربردها جایگزین فولاد گرانقیمت بدون مسائل ایمنی یا عملکرد شود.
Carburising برای تولید با حجم بالا مناسب است، زیرا این فرآیند می تواند خودکار شود تا دسته های بزرگی از محصولات سخت شده سطحی را به طور مداوم تولید کند.
قطعات تقریباً همیشه دچار تغییر شکلهای کوچک میشوند، اما در مقایسه با سایر عملیات عملیات حرارتی، تغییرات کوچکتر و قابل کنترلتر هستند.
مقاومت در برابر سایش و شکل پذیری معمولاً در مواد متقابل متقابل هستند. یک سطح مقاوم در برابر سایش با سخت شدن قطعه کار به دست می آید. اما سخت شدن یک ماده را نیز شکننده می کند، به این معنی که شکل پذیری خود را از دست می دهد و به همراه آن، مقاومت ضربه ای خود را نیز از دست می دهد.
سخت شدن بدنه قطعاتی را به ما می دهد که در سطح سخت هستند اما هسته ای نرم و سخت دارند. این باعث می شود که قطعات مقاومت در برابر سایش و انعطاف پذیری بالا در همان زمان داشته باشند.
بنابراین، یک قطعه می تواند بارهای ضربه ای را تحمل کند و همچنین به خوبی در برابر سایش مقاومت کند.
قطعات کربوری شده به دلیل ساختار منحصر به فرد خود دارای استحکام خستگی بالایی هستند. فضای داخلی سخت همراه با لایه بیرونی سخت به آن اجازه می دهد تا در برابر بار خستگی بالاتر مقاومت کند. همانطور که در مورد 18CrNiMo7-6 سخت شده مشاهده می شود، حد خستگی پس از کربوراسیون حدود 60٪ بیشتر از قبل است.
علاوه بر این، سختی سطح بالاتر، شروع ترک خستگی را سرکوب می کند و حالت شکست خستگی را از شکست سطحی به شکست داخلی تغییر می دهد.
فرآیند کربنسازی، کربن را به سطح فلز اضافه میکند. این کار با گرم کردن فلز در فضای غنی از کربن انجام می شود. در دماهای بالاتر، کربن یا در محلول جامد ماده منتشر می شود یا کاربید تشکیل می دهد. برای هر دوی این فرآیندها، دمای بالا ضروری است.
اگر کربن فقط وارد محلول جامد شود، باید عملیات حرارتی بیشتری انجام دهیم تا سختی فلز را به حداکثر سطح خود برسانیم. سطح باید عاری از هر گونه آلودگی مانند روغن یا لایه اکسید باشد تا به راحتی در سطح پخش شود. از طرف دیگر کاربیدها به طور طبیعی مواد سخت با نقطه ذوب بالا هستند.
برای افزودن کربن به سطح فلز، از چهار مکانیسم مختلف می توان استفاده کرد. تفاوت در نحوه قرار گرفتن مواد پایه در معرض ماده غنی از کربن است.
یکی از قدیمیترین و مقرون به صرفهترین روشهای کربورسازی، کربورسازی پک است. در این روش، قطعه کار فلزی در مجاورت مواد کربنی جامد مانند بریکت های زغال سنگ خرد شده قرار می گیرد. به همین دلیل است که به عنوان کربنات جامد نیز شناخته می شود.
بیایید کاربورسازی بسته را حتی بیشتر کاهش دهیم و در مورد فرآیند فولاد کربنی 1018 بحث کنیم. از سه مرحله اصلی تشکیل شده است:
فولاد از هر طرف در تماس با مواد کربن دار در یک جعبه فولادی محکم قرار می گیرد. برای آب بندی جعبه می توان از خاک های نسوز مانند خاک نسوز استفاده کرد.
پس از بسته بندی، جعبه در یک کوره قرار می گیرد و در حدود 925 درجه سانتیگراد (~ 1700 درجه فارنهایت) به مدت حدود 8 تا 10 ساعت گرم می شود. در کوره، دی اکسید کربن از مواد کربن دار به مونوکسید کربن و کربن عنصری تجزیه می شود. کربن در فلز پخش می شود.
با گذشت زمان، این ترکیب کربن لایه های سطحی را افزایش می دهد. میزان جذب و عمقی که کربن به آن می رسد به زمان، دمای کوره و جو بستگی دارد.
هنگامی که قطعه کربن کافی را جذب کرد، جعبه از کوره خارج می شود و قسمت از جعبه فولادی خارج می شود. این فلز هنوز در این نقطه نرم است اما پتانسیل کربن بالاتری دارد.
اکنون زمان آن رسیده است که فرآیند عملیات حرارتی سختی را افزایش دهد. فولاد به طور مستقیم در کوره در حدود 790 درجه سانتیگراد (~ 1450 درجه فارنهایت) قرار می گیرد و حدود 15 دقیقه در آنجا نگه داشته می شود. این اجازه می دهد تا ریزساختار پرلیت به طور کامل به آستنیت تبدیل شود.
قطعات از کوره خارج شده و به سرعت در آب خاموش می شوند. خنک شدن سریع اجازه نمی دهد که تبدیل معکوس به آستنیت بازگردد و در عوض، ریزساختار مارتنزیت ایجاد می شود که بسیار سخت است.
خنک سازی سریع می تواند منجر به ایجاد تنش های داخلی در قطعه شود. توصیه میشود که این تنشها را با حرارت دادن به دمای پایینتر در حدود 205 درجه سانتیگراد (~400 درجه فارنهایت) برای حدود یک ساعت کاهش دهید و این بار، قطعه خاموش نمیشود، بلکه در هوا خنک میشود.
پس از تمام این مراحل، ما یک قطعه فولادی 1018 با کیس سخت شده داریم که تا شش برابر سختتر از قطعه تصفیه نشده است.
علیرغم محاسن آشکار آن، روش کربورسازی پک این روزها برای استفاده تجاری رایج نیست زیرا در مقایسه با برخی از روش های مدرن تر بسیار کند است. اما هنوز در کارگاه های کوچک کاربرد دارد که در آن از این فرآیند برای سخت کردن چرخ دنده های بزرگ ، چاقوها، شفت ها و غیره استفاده می شود.
در روش کربورسازی خلاء، انتشار کربن در کوره خلاء یا فشار کم انجام می شود. قسمت فلزی در معرض پروپان قرار می گیرد که به سرعت به اجزای تشکیل دهنده کربن و هیدروژن تجزیه می شود. کربن به آسانی و در دمای بسیار پایین تر از روش های دیگر جذب می شود که باعث صرفه جویی در زمان و هزینه می شود .
این فرآیند همچنین هیچ گاز مضری منتشر نمی کند. بنابراین، در کربورسازی خلاء، ما یک فرآیند سریع، پایدار و مقرون به صرفه داریم که میتوانیم آن را دقیقاً کنترل کنیم. بنابراین کربنسازی خلاء در ساخت ابزارهای دقیق، چرخ دندهها و قطعات پیچیدهای که به دقت بالایی نیاز دارند، استفاده میشود.
همانطور که از نام آن پیداست، کربورسازی مایع در حمام نمک مذاب انجام می شود. نمک ها نمک های مبتنی بر کربن هستند. از آنجایی که متداولترین نمک مورد استفاده سیانید سدیم است، این فرآیند به نام سیانیدینگ نیز شناخته میشود .
این فرآیند در دمای 850 تا 950 درجه سانتیگراد انجام می شود و سریعترین فرآیند کربورسازی است. با این حال، احتیاط شدید در طول فرآیند مورد نیاز است زیرا سیانید برای انسان بسیار سمی است.
چرخ دنده ها و مهره ها و پیچ ها معمولاً با استفاده از فرآیند کربورسازی مایع سخت می شوند.
هنگامی که اتمسفر گاز منبع کربن برای فرآیند کربنسازی باشد، به آن کربنسازی گاز میگویند. گازهایی که معمولاً برای کربورسازی استفاده می شوند پروپان و متان هستند. هنگامی که آنها در حضور مقدار محاسبهشده هوا و کاتالیزورها در معرض فولاد داغ قرار میگیرند، در سطح فلز به کربن عنصری تجزیه میشوند و سپس به سطح جذب میشوند.
دمای معمولی کربورسازی برای فرآیند حدود 925 درجه سانتیگراد (1700 درجه فارنهایت) است. با کنترل دمای فرآیند و اتمسفر، می توانیم این فرآیند را به خوبی کنترل کنیم. این باعث می شود برای تولید انبوه مناسب باشد. میل لنگ موتور به طور معمول با استفاده از روش کربوریزاسیون گازی کاربوریس می شود.
کربناتیدینگ نوع خاصی از فرآیند سخت شدن کیس است که شامل قرار گرفتن در معرض موادی است که نه تنها کربن، بلکه نیتروژن نیز به فلز اضافه می کنند. مشابه نحوه تشکیل کربن کاربیدها، نیتروژن می تواند نیتریدها را در شبکه فلز ایجاد کند. نیتریدها با سختی بالا و نقطه ذوب بالا خواصی مشابه کاربیدها نشان می دهند.
بنابراین، تشکیل نیترید همچنین می تواند به ما در بهبود سختی سطح قطعات فولادی کم کربن کمک کند.
در کربناتیدینگ، همراه با پروپان/متان، آمونیاک به عنوان منبع نیتروژن به مخلوط گاز اضافه می شود.
کربناتیدینگ به دمای کوره کمتری در مقایسه با فرآیند کربورسازی نیاز دارد. دمای معمولی برای فرآیند کربونیتر کردن 840 درجه سانتیگراد (1550 درجه فارنهایت) است.
برخلاف کاربورسازی، قطعات کربنیترید شده میتوانند سختی خود را در دمای سرویس بالاتر حفظ کنند.
27 مرداد 1403
گالینگ گالینگ پدیده ای است که در آن چسبندگی غیرمنتظره ای بین دو سطح فلزی در تماس لغزشی رخ می دهد که منجر به آسیب اصطکاک یا در نهایت گرفتگی می شود. این نوع سایش مواد چسب خطرات جدی دارد زیرا ممکن است منجر به تعمیر و نگهداری پرهزینه ناشی از تعمیرات یا خرابی تجهیزات شود. بنابراین، گالینگ کنترل […]
9 اسفند 1402
واشرهای مقاوم واشرهای مقاوم در طیف گسترده ای از کاربردهای مهندسی برای آب بندی شکاف بین دو سطح استفاده می شوند، می توانند تقریباً در هر سناریویی که نیاز به آب بندی مکانیکی داشته باشد، استفاده شوند. به عنوان مثال، یک واشر ممکن است برای آب بندی اتصال بین دو لوله در هنگام نصب خط […]
7 دی 1403
ریخته گری گریز از مرکز ریختهگری گریز از مرکز یک فرآیند ریختهگری متمایز است که از انرژی جنبشی قالبهای چرخان برای شکل دادن فلز مذاب به محصولات استوانهای استفاده میکند. این فرآیند قابلیت اطمینان و دقت بالایی را ارائه می دهد و در سناریوهای تولید انبوه مقرون به صرفه است. در این مقاله، فرآیند ریختهگری گریز از […]
طراحی و توسعه توسط طراحی سایت اصفهان و سئو سایت اصفهان – آیسو دیزاین
قوانین سایت_____حفظ حریم خصوصی
