چه عواملی بر تنش داخلی عملیات حرارتی آهنگری شفت تأثیر می گذارد؟

چه عواملی بر تنش داخلی عملیات حرارتی آهنگری شفت تأثیر می گذارد؟

عملیات حرارتی آهنگری شفت ممکن است سه نوع اصلی تنش داخلی ایجاد کند، در تولید واقعی، شفتآهنگریهمیشه دو یا سه تنش اساسی داخلی را به طور همزمان ایجاد می کند، بنابراین تنش پسماند پس از عملیات حرارتی واقعی قطعه کار، نتیجه چند برهم نهی تنش داخلی اساسی است. توزیع تنش پسماند پس از برهم نهی بسیار پیچیده است و با پارامترهای خاص فرآیند عملیات حرارتی مرتبط است. در زیر تجزیه و تحلیل دقیق عوامل اصلی موثر بر تنش داخلی عملیات حرارتی آهنگری شفت ارائه شده است.

تنش پسماند در مورد هسته خاموش نشده. در مورد هسته خاموش نشده، توزیع تنش داخلی از نوع تنش حرارتی است و تنش فشاری در لایه خاموش شده سطحی ایجاد می شود، بنابراین تمایل به ترک خاموش شده سطحی کم است. با این حال، در این زمان، تنش کششی در قلب ایجاد می شود و زمانی که لایه خاموش کننده بسیار عمیق و قلب بسیار کوچک است، تنش کششی در قلب بسیار کم و مقدار آن بسیار زیاد است.

تنش پسماند در مورد کوئنچ هسته، زمانی که آهنگری شفت کاملاً خاموش می شود، توزیع تنش پسماند عمدتاً نتیجه برهم نهی تنش حرارتی و تنش سازمانی است. هنگامی که قطر فورج شفت کوچک است، توزیع تنش پسماند پس از برهم نهی، نوع تنش سازمانی است، که نشان می دهد تنش سازمانی اصلی است. با افزایش قطر، تنش پسماند به تدریج به نوع تنش حرارتی تبدیل می شود که نشان می دهد با افزایش قطر قطعه کار، نقش تنش حرارتی افزایش می یابد، سپس اوج تنش مماسی و تنش محوری در قطعه کار ظاهر می شود. بخش میانی شفت فورج از سطح یک فاصله معین، و اغلب استرس محوری بیشتر از تنش مماسی است، بنابراین نه خیلی بزرگ قطعه کار استوانه ای خاموش، اغلب آسان به شکل ترک های طولی. با افزایش محتوای کربن در فولاد، اثر تنش ساختاری افزایش می‌یابد، در حالی که اثر تنش حرارتی ضعیف می‌شود. افزودن عناصر آلیاژی در فولاد نه تنها می تواند استحکام فولاد در دمای بالا را بهبود بخشد، بلکه پایداری آستنیت فوق سرد شده را نیز بهبود می بخشد و سرعت سرد شدن بحرانی فولاد را کاهش می دهد.

تأثیر دمای خاموش کردن و سرعت خنک‌سازی، هرچه سرعت خنک‌سازی بیشتر باشد، اختلاف دما بین داخل و خارج شفت آهنگری بیشتر می‌شود و تنش حرارتی افزایش می‌یابد. از آنجایی که تنش پسماند آهنگری محوری از نوع توزیع تنش حرارتی است، افزایش نرخ سرمایش باعث افزایش مقدار تنش فشاری سطح و مقدار تنش کششی هسته می‌شود. بنابراین، نرخ سرمایش باید تا حد امکان تحت شرایط رعایت الزامات خواص مکانیکی کاهش یابد.

تحت تأثیر سوراخ مرکزی، تنش عملیات حرارتی آهنگری های شافت بزرگ عموماً از نوع تنش حرارتی است، یعنی سطح تحت فشار است و قلب تحت فشار قرار می گیرد. فورجینگ شفت بزرگ از سازمان قلب به طور کلی نسبتا ضعیف است، نقص متالورژیکی بیشتر است، به منظور جلوگیری از قلب در عملیات حرارتی تنش کششی تحت عمل گسترش بیشتر نقص، و حتی باعث شکستگی، بنابراین به طور کلی شفت بزرگ است. آهنگری در عملیات حرارتی قبل از پردازش سوراخ مرکزی، بخشی از نقص حذف شده است.