真空熱処理加工技術とは 真空熱処理プロセスの原理

- Apr 11, 2019-

真空熱処理加工技術とは 真空熱処理プロセスの原理

 

真空熱処理加工技術とは

 

主に真空技術と熱処理技術を組み合わせた新しい熱処理技術を指します。 このうち、真空熱処理の真空環境とは、低真空、中真空、高真空、超高真空などの1気圧下の大気環境をいう。したがって、真空熱処理は実際には雰囲気制御された雰囲気に属する。熱処理。

 

真空熱処理は、真空状態での熱処理プロセスの全体および一部を指し、真空熱処理は、熱処理プロセスに関与することができるほとんどすべての従来の熱処理を達成することができるが、熱処理の品質は大幅に向上した。

 

従来の熱処理と比較して、真空熱処理処理技術は酸化、脱炭、浸炭を同時に達成することができない、ワークピース表面のリンチップを除去することができて、ブライトの効果を達成するために脱脂と脱ガスを持つ。表面精製

 

1. 真空熱処理加工技術の応用

 

実際には、1968年に米国や日本のヘイズ企業の真空熱処理技術が先に応用され、真空焼入れ油と水系焼入れ媒体が開発され、それによって熱処理産業における真空焼入れ技術が急速に発展しています、一般的な開発から高圧ガス焼入れ真空焼入れ、真空水焼入れ、真空浸炭および浸炭窒化、そして多変量全体の浸透性など、シングルチャンバー炉から複合フリートまで。

 

中国では、何十年もの努力の後、真空炉製造業者は、設計、製造レベルおよび品質を大幅に改善し、徐々に輸入真空装置を国内の真空装置に置き換え、単位当たりの製造コストを下げ、急速に真空熱の適用範囲を拡大した処理。

 

 

真空熱処理加工技術のプロセス原理

真空状態における金属相変化の特性を利用することによって、固相変化の熱力学および速度論は、大気圧から0.1MPaの範囲内で真空中で変化しない。 大気圧での固相転移の原理および様々な種類の微細構造転移のデータは、真空熱処理の技術的規制をするときの参考として使用することができる。 同時に、真空脱ガスの影響下で、金属材料の物理的性質および機械的性質を改善することができる。 真空加熱下では、金属加工物の表面上の元素は蒸発する。 金属が酸化加熱を必要とせずに実現する真空度、表面浄化作用は、酸化なしでそして離陸なしでほとんど実現しない。

 

真空熱処理加工技術の特徴

 

 

(1) 真空熱処理加工のメリット

真空熱処理処理は、広範囲の用途と制御可能な雰囲気を有する非酸化熱処理技術である。 真空熱処理は鋼部品の酸化や脱炭素化を実現しないだけでなく、加工物の汚染や歪みの減少も実現できません。 現在のところ、それは金型製作においてかけがえのない先端技術となっています。

(2) 真空熱処理のゆがみが小さい

国内外の経験によると、ワークピースの真空熱処理の歪みは、塩浴加熱急冷の歪みのわずか3分の1です。 複雑度の異なる様々な材料や部品の真空加熱モードと様々な冷却条件下での歪み則を研究し、それらをコンピュータによってシミュレートするために真空熱処理技術を普及させることは非常に重要である。 真空加熱、大気圧または高圧空気焼入れの間、空気流の均一性は部品の焼入れ効果および品質のばらつきに大きな影響を与えます。 計算機シミュレーションによって炉内の空気循環規則を研究するために炉構造を改良することは非常に重要である。

 

(3) 真空熱処理炉を採用

 

現代の真空熱処理炉は、構成要素の真空によって加熱され、次いで油中または常圧および加圧ガス中で急冷され得るコールドウォール炉を指す。 この種の装置の研究開発は、科学技術の多くの分野を含む包括的な学際的な作業です。

 

金型材料の真空熱処理の応用見通しは非常に素晴らしいです。 ほとんどのダイス鋼は現在真空中で加熱され、そして次にガス中で冷却されそして急冷される。 工作物の表面および内部で十分な機械的性質を得るためには、真空高圧ガス焼入れ技術を採用しなければならない。 現在、真の空気焼入れの国際圧力は0.2mpa、0.6mpaから1〜2mpa、さらには3MPaまで増加しているので、高圧空気焼入れ真空炉の冷却ガス圧力の漸進的な増加は重要な開発動向である。

 

 

真空熱処理プロセスの原理

 

真空熱処理装置は1920年代に始まりましたが、その実際の開発は1960年代と1970年代に始まりました。それは主に当時の市場の需要とグラファイト技術の研究開発のためです。

真空熱処理の作業環境は実際には
1気圧以下(1.013 105Pa)、
低真空(105〜102Pa)を含む、
中程度の真空度(102〜10-1pa)
高真空(10-1〜10-5pa)
超高真空(<10 -="">

 

真空熱処理も制御雰囲気熱処理ですが、作業環境の空気は非常に薄いです、真空状態で加熱されたワークピースは、従来と通常の熱処理の酸化と脱炭素化を避けることができます。材料部品の特性 真空熱処理後の部品の寿命は、通常の熱処理のそれの数十倍あるいは数百倍にもなります。

 

真空熱処理プロセスの定式化の主な内容は、加熱システム(温度、時間とモード)の決定、真空度と気圧調整の決定、冷却モードと媒体の選択などです。

 

 

加熱温度
真空加熱には2つの大きな特徴があります。 第一に、それは酸化、脱炭素化および浸食を避けるために非常に薄い雰囲気中で加熱される。 他の特徴は、真空中での熱伝達が単一放射熱伝達であり、その熱伝達能力Eが絶対温度Tの4乗に比例する、すなわちE = C(T / 100)4であることである。

 

真空状態、特に低温段階では、温度がゆっくり上昇し、その結果、加工物表面と心臓との間の温度差が熱応力を減少させ、加工物の変形が小さいことが分かる。 加熱温度の選択はワークピースの品質にとって非常に重要です。 プロセス定式化において、最適加熱温度は工作物の技術的要求事項、使用条件および性能要求事項に従って見つけなければならない。 下限温度は、性能に影響を与えることなく、また変形を減らすことを考慮せずに、可能な限り選択されなければならない。

 

 

2. 開催時間

 

保持時間の長さはワークピースのサイズと形状、そして炉の量によって異なります。 一般的なデータに伝統的な加熱および熱保存が導入されている場合、Tは以下の式に従って決定される。

T1 = 30 +(1.5-2)D

T2 = 30 +(1.0-1.5)D

T3 = 20 +(0.25-0.5)D

 

ここで、Dはワークの有効厚さ(mm)です。
T1は最初の予熱時間(分)である。
T2は2回目の予熱時間(分)である。
T3は最終保持時間(分)である。

 

実際、炉の中には、いくつかの異なる形状やサイズのワークピースが含まれていることが多く、これには包括的な考慮が必要です。 私達は工作物のサイズそして形に従って、方法および炉の充満量を置き、熱保存の時間を定めますが、また真空の暖房が主に高温放射に頼ることを考慮します、低温加熱工作物の温度(600 以下)は非常にありますワークピースの変形、現時点では特別な要件はありませんが、低温と長時間の保温のため、可能な限り最初の予熱と2番目の予熱時間を短くし、予熱温度を改善する必要があります。工作物の表面はまだコア温度はまだ時間が必要です。

 

真空加熱の原理によれば、予熱温度を上げることは、ワークと外部との間の温度差を小さくし、予熱時間を短縮することができる。 これにより品質が保証され作業効率が向上します。 保持時間の長さは、以下の要因にも関連しています。

 

(1) 炉容量:同じファッション炉容量のワークサイズ、燃焼時間を延長する必要があります。 それどころか、短くする必要があります。

(2) 工作物の配置:真空炉は輻射加熱であるため、一般的に工作物が同じ形状の場合は、熱線を遮らないようにできるだけきれいに配置し、スペースを空けてください( 最大ワークピース絶縁時間を計算するだけでなく、燃焼時間を経て増加することに加えて、炉を持つ異なるワークピースの場合。 間隔<>

T1 = T2 = T3 = 0.4G + D
Gはチャージ量(kg)です。
他の記号は以前と同じ意味を持ちます。

加えて
小物用(有効厚さD 20mm)
またはワークD間の間隔
保持時間を短縮することができます。

T1 T2 = = 0.1G + D
T3 = 0.3 G + D
大型ワーク用(有効厚さD 100mm)
最終的な保持時間は減らすことができます
T1 = T2 = T3 = 0.4G + 0.6D

(3) 加熱温度:高い加熱温度は、保持時間を短縮することができます。

 

冷却時間

(1) 予備冷却:高温焼入れの中小部品の場合、予備冷却が焼入れ変形に影響を与えるかどうかを焼入れする前に、ホットチャンバーからコールドチャンバーへ。 そのルールは以下のとおりです。ホットルームからコールドルームに入った後、直接オイル冷却または空冷すると、サイズが変化します。 適切な予冷が行われれば、熱処理前の寸法は変わらないままであることができる。 しかし、予冷時間が長すぎると、ワークサイズが大きくなります。 原則として、有効厚さが20〜60mmのワークの場合、予冷時間は0.5〜3分です。

 

解析によると、これは、直接予冷焼入れしない場合、内部応力の一部が熱応力で優先されるため、体積収縮、そして再び予冷急冷する場合には、内部応力の一部が優先されるためです。相変態応力を優先して、体積膨張をもたらし、予冷、熱応力および相変態応力の適切な時間の後にのみ、ワークピースのサイズに達するための相平衡の役割は一定である。

 

(2) 空冷式:真空炉で採用しているのは窒素ガス焼入れ下で2 barの加圧換気で、100 以下に冷却できます 空冷時間を計算するための実験式は次のとおりです。

T4 = 0.2 G + 0.3 D
ここで、T4は空冷時間(分)です。

 

(3) 油冷:60〜80 焼入れ油温度で一般的な制御、作業金型の油温は通常100〜200 ℃で 制御し ます。 オイル冷却時間を計算するための実験式は次のとおりです。

T5 = 0.02 G + 0.1 D
ここで、T5は油中の冷却時間(分)です。
ワーク温度オーブンが一般的に約150℃になることができるとき。

 

4、結論
(1)炉の負荷を考慮し、ギャップを<Dとする。
保持時間は、T1 = T2 = T3 = 0.4g + Dと決定された。
小さなワーク(有効厚さD 20mm、間隔D)の場合
保持時間は、T1 = T2 = 0.1g + D T3 = 0.3g + Dと決定された。
大型ワーク(有効厚さD 100mm)の場合
保持時間はT1 = T2 = T3 = 0.4g + 0.6dと決定された。
(4)T4 = 0.2g + 0.3dにより空冷時間を決定する。
(5)T 5 = 0.02G + 0.1dによる油冷却時間を決定する。

IKS PVD、真空コーティング機、連絡先:iks.pvd@foxmail.com

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