Hartowanie waleczka

[kamar]

Witam.
Mam do wysokiego hartowania kilka takich wałeczków. Na co zwrócić szczególną uwagę, żeby je jak najmniej pokrzywiło ? Materiał 40H.

[IMPULS3]

Mnie uczulają w hartowni aby pomiedzy operacjami toczenia odprężać. Przed samym hartowaniem także.
Natomiast co do samego hartowania to najlepiej w pionie. Bo jak się domyślam to po hartowaniu będzie za twarde aby prostować.

[kolec7]

Przede wszystkim - co, to jest wysokie hartowanie?

Hartowanie może być, albo martenzytyczne z austenitem szczątkowym, albo bainityczne.
Przypuszczam, że skoro zadajesz takie laickie (bez urazy, bez ataku z mojej strony) pytanie, to będziesz hartował na martenzyt.
Hartujesz zawsze tak samo - nie nisko, nie wysoko. Zawsze na maksa, aby osiągnąć maksymalną zawartość martenzytu,
po to aby przekształcić później tą strukturę w sorbit lub trustyt. Nigdy hartowanie nie jest pierwszym i ostatnim zabiegiem obróbki cieplnej.
Odpuszczać możesz nisko, średnio, albo wysoko.
Materiał 40H jest predystynowany do wysokiego odpuszczania. Dlaczego? Ze względu, na jego nikłą udarność po innym odpuszczaniu.
Pomijamy tutaj oczywiście przypadki zabiegów cieplnych mających za zadanie utwardzić warstwy wierzchnie, pozostawiając ciągliwy rdzeń.

Teraz analiza, tego co na rysunku.
Patrząc na pasmo hartowmości, dla 40H:



...i Twój rysunek, można wnosić, że część "cienka" zostanie na pewno zahartowana na wskroś, a ten gruby kołnierz, z dużym prawdopodobieństwem także, ze względu na istnienie otworu. Warunek, że intensywność chłodzenia, w tym otworze też będzie wystarczająca do osiągnięcia prędkości krytycznej.

Teraz odpuszczanie.

Bierzemy wykres odpuszczania:



No i jak już wcześniej wspominałem widzisz, że w przypadku niskiego odpuszczania dla 40H, dostajesz materiał o udarności porównywalnej ze szklanką. Tym bardziej, zaprojektowanym przez Ciebie takim dużym karbie, jakim jest tak duży uskok średnic.
W zakresie temperatury 300°C dochodzi jeszcze kruchość odpuszczania - zjawisko do opisania, ale raczej nie w tym poście.
Z wykresu odpuszczania wynika jeszcze jeden fakt. Mianowicie dlaczego, jak już wcześniej wspomniałem, jest to materiał do wysokiego odpuszczania - czyli w okolicach 500°C.

Teraz technologiczność zabiegów obróbki cieplnej.

Mam nadzieje, że otwór idzie na wylot przez cały detal. Jeśli nie, to nie zazdroszczę hartownikowi.
Kieszeń, która się utworzy w ślepym otworze, bardzo ładnie potrafi gromadzić pary czynnika chłodzącego - zapewne oleju OH-70 - który rozprężając się fajnie opryska hartownika

Na co zwrócić uwagę, aby nie pokrzywiło?

Materiał 40H w takiej formie, jak Twój wałek zawsze pokrzywi.
Można zrobić wiele, aby to było jak najmniejsze wypatrzenie.

Wpływ na wielkość odkształceń hartowniczych - oprócz gatunku materiału - mają:

1) Sposób grzania.
2) Szybkość grzania.
3) Równomierność nagrzewania.
4) Zabiegi cieplne przed hartowaniem.
5) Rodzaj ośrodek chłodzącego.
6) Jego temperatura i stan wzburzenia oraz ilość masowa czynnika chłodzącego, w stosunku do masy gaszonego wsadu i odległość od lustra czynnika chłodzącego, do wsadu.
7) Sposób gaszenia, pozycja zanurzania, itd.
8 ) Prostowania nie wykonuje się, gdy przemiana martenzytyczna już zaszła. Pamiętajmy, że oprócz temperatury i czasu, na zachodzenie przemian strukturalnych stali, wpływ ma jeszcze jeden czynnik! Jaki? Odsyłam do patentów naszego rodaka, który kład podwaliny pod teorię obróbki cieplnej (...i nie tylko) - Pana Edwarda Żmihorskiego.
9) Rodzaj pieca w jakim nagrzejesz wsad.
10) Co będzie leżało obok Twojego wałeczka w piecu podczas grzania.
11) Jak względem Twojego wałeczka, będą w piecu usytuowane elementy grzejne.
...itd.....

No, to tak po krótco. Ale już wiesz na czym stoisz....

Zresztą......to jest tylko moje spatrzone podejście do tematu obróbki cieplnej.
Przyjdzie inny, który też kilka ton materiału w piecach przerzucił, i będzie na to maił inny pogląd.

[kamar]

Zresztą......to jest tylko moje spatrzone podejście do tematu obróbki cieplnej.

Dzięki za obszerny wykład, coś się z niego wybierze.
Niemniej przypomniał mi się kolega inżynier budowlany, który na pytanie jak zrobić kanał w garażu,
udzielił mi tez wyczerpującego wykładu na temat budowy geologicznej ziemi i procesu wiązania cementu w funkcji czasu
W moim pytaniu było wyrażnie - żeby jak najmniej pogieło Robiłem partie tych wałeczków już kilkakrotnie, ugięcia po hartowaniu wychodziły różnie, niektóre nawet idealnie. I stad moje pytanie.
Pewnie zostanę przy odprężeniu przed samym hartowaniem i zawieszaniu pionowo za fasolkę w oleju.

[pavyan]

Kolec7, ekstra wstęp do wykładu
Ja tam się nie znam, ale aby uprościć: z moich zabaw wynika że największy wpływ na krzywienie ma właśnie sposób zanurzania w kąpieli chłodzącej i ruchy poprzeczne przedmiotu w tej kąpieli przez kilka pierwszych sekund.
Kamar - tu powinno być jak piszesz: "pionowo", ale i "brak ruchów" poprzecznych.
Wałek pewnie toczyłeś centrycznie z wała surowego i jest symetryczny, więc ujawnione po toczeniu naprężenia nie powinny być jakieś duże, ale jest tam niemało zebranego materiału i na dużej długości... a ufać walcowni to może być duży błąd
I dlatego czy nie byłoby dobrze wykonać też wyżarzanie odprężające wałka surowego przed toczeniem? - to zlikwidowałoby naprężenia walcownicze i po wytoczeniu wałeczek powinien pozostać prosty.

[kamar]

też wyżarzanie odprężające wałka surowego przed toczeniem?

Przed toczeniem to chyba niewiele da. Prędzej się dam przekonać na odprężanie po przepchnięciu dziurki i zgrubnej skórówy.
A na pewno przed frezowaniem spłaszczeń. Potem ew. prostowanie, kolejne odprężanie i dopiero hart.

[WZÓR]

Zresztą......to jest tylko moje spatrzone podejście do tematu obróbki cieplnej.

Dzięki za obszerny wykład, coś się z niego wybierze.
Niemniej przypomniał mi się kolega inżynier budowlany, który na pytanie jak zrobić kanał w garażu,
udzielił mi tez wyczerpującego wykładu na temat budowy geologicznej ziemi i procesu wiązania cementu w funkcji czasu
W moim pytaniu było wyrażnie - żeby jak najmniej pogieło Robiłem partie tych wałeczków już kilkakrotnie, ugięcia po hartowaniu wychodziły różnie, niektóre nawet idealnie. I stad moje pytanie.
Pewnie zostanę przy odprężeniu przed samym hartowaniem i zawieszaniu pionowo za fasolkę w oleju.

A po azotowaniu ten wałeczek nie spełni Twoich /klienta wymogów?

Mariusz.

[kolec7]

największy wpływ na krzywienie ma właśnie sposób zanurzania w kąpieli chłodzącej

Uogólniając, to masz racje. Prawidłowo zanurzyć, to połowa sukcesu.

i ruchy poprzeczne przedmiotu w tej kąpieli przez kilka pierwszych sekund.

Przedmiot nie może się ruszać w czasie gaszenia. To kąpiel ma przepływać wokół przedmiotu, najlepiej laminarnie.
Intensywność opływu musi zapewniać zrywanie pęcherzy gazowych chłodziwa, ich odrzucanie wirem jak najdalej od chłodzonej powierzchni wsadu i dostęp świeżego chłodziwa do powierzchni przedmiotu.

tu powinno być jak piszesz: "pionowo", ale i "brak ruchów" poprzecznych.

Grubym do góry i nie ruszać przedmiotem.

I dlatego czy nie byłoby dobrze wykonać też wyżarzanie odprężające wałka surowego przed toczeniem?

Zbędny zabieg. Podwyższenie kosztów. Lepiej, szybciej i taniej usunąć naprężenia przed hartowaniem.
650±20°C/2.5godz. w piecu komorowym i chłodzić razem z piecem, najlepiej do temperatury otoczenia.
Zabieg wyżarzania odprężającego, jest w sumie drugą połową drogi do prostego wałka, zaraz po pionowym zanurzaniu.
Warto stosować, nie tylko ze względu na naprężenia powstałe w procesie walcowania i toczenia, choć dzisiejsze metody produkcji wałków na COSie, niwelują szkodliwy wpływ starych metod, bazujących na przeróbce plastycznej wlewka.

W moim pytaniu było wyrażnie - żeby jak najmniej pogieło Robiłem partie tych wałeczków już kilkakrotnie, ugięcia po hartowaniu wychodziły różnie, niektóre nawet idealnie. I stad moje pytanie.

Wnoszę, że gatunku, wymiarów i kształtów nie możesz zmienić?
Niemniej jednak, dopisz jeszcze proszę:
1) Jak grzejesz?
2) Z jaką szybkością nagrzewasz? Masz jakiś rejestrator temperatury w funkcji czasu? Jakąś wykresówkę? Jakie masz parametry nastawione?
3) Jaki piec? Jak ma grzałki umieszczone? Komorowy? Poziomy? Pionowy? Wgłębny? Silitowy? Oporowy? Jaki ma rozkład temperatury? Gdzie jest termopara?
4) Jak umieszczony jest wsad? Względem grzałek. Względem drzwi? Względem termopary? Ile wałeczków na raz? Czy wałeczki z innym wsadem? Czy tylko one?
5) Jakie zabiegi stosujesz przed hartowaniem?
6) W czym gasisz? Olej? Jaki? Jaka temperatura? Jakie mieszanie? Ile tego oleju? Jak głębokie naczynie? Kiedy była wymiana oleju?
7) Ile czasu mija od hartowania, do odpuszczania?
8 ) Jak odpuszczasz? Jak mierzysz temperaturę odpuszczania? Powyższe pytania co do pieca?
9) Jest jakaś ochrona przed odwęgleniem? Utlenieniem?
10) Materiał wyjściowy zawsze z tego samego źródła? Jakiś atest masz? Jakie wahania składu pomiędzy partiami produkcyjnymi?

Kamar - zmiennych podlegających optymalizacji jest jak widzisz, bardzo wiele...

A po azotowaniu ten wałeczek nie spełni Twoich /klienta wymogów?

Aby spełnić warunek małych odkształceń, po cyklu obróbki cieplnej, musiałoby to być azotowanie jarzeniowe i w niskiej temperaturze.
Szkopuł w tym, że 40H słabo się do tego zabiegu nadaje (lepiej 38HMJ - ze względu na pierwiastki chętniej tworzące azotki, a w sumie bardzo podobny do 40H)....no i oczywiście powstaje wątpliwość - czy środek tych otworów/gniazd także da się jonizacyjnie naazotować.
Pytanie także jest - co z tym wałkiem po obróbce cieplnej, dalej się dzieje? Jest szlifowany? Jakie ma naddatki?
Zdjęcia białej warstwy po azotowaniu nie da się uniknąć. No i pozostaje szkodliwy braunit w strukturze warstwy wierzchniej.

[kamar]

A po azotowaniu ten wałeczek nie spełni Twoich /klienta wymogów?
Mariusz.

Były kiedyś próby ale to pracuje w wałeczkach podgrzane do 300 stopni i się łuszczyło.
Dobrze zrobione chodzą trzy lata na min. dwie zmiany wiec klient na zmiany nie pójdzie.

Dodane 11 minuty 4 sekundy:

Kamar - zmiennych podlegających optymalizacji jest jak widzisz, bardzo wiele...

Stanowczo za wiele żebym się miał tym przejmować
Pytanie tylko dlaczego grubym do góry bo to znacznie komplikuje ?
Piecyk mały, silitowy, olej maszynowy nie najmłodszy ale nie przepał

[kolec7]

Grzałki silitowe, pionowe, po bokach komory?

Ile detali w jednej partii produkcyjnej robisz?

Odprężasz przed hartowaniem?

Ile czasu mija od hartowania, do odpuszczania?

Jeśli robisz pojedyncze detale, to wymień olej maszynowy, na najtańszy, rzepakowy z Biedronki.
Szybkość chłodzenia, ma identyczną z OH-70, temperaturę zapłonu grubo powyżej 210°C, dym nie jest trujący, śmierdzi jedynie smarzonymi frytkami i nie potrzeba utylizować, w żaden specjalistyczny sposób, można zwyczajnie wylać w kanał i jest tańszy od hartowniczych. Hartujemy, tak długo, aż nie pływają na dnie "gęste gluty". Później wymieniamy.

A nie da się przejść na ETG-100? Materiał lepszy w stanie dostawy od 40H, ulepszony na wskroś - dlatego sprzedawany tylko do średnicy 80mm, znakomicie się obrabia ubytkowo, podobnie do A10X, dając lepsze powierzchnie (mniejsze Ra), ma mniejszą chęć do tworzenia narostów na ostrzu, daje małe cząstkowe wióry, nawet stosując najzwyklejsze łamacze na płytkach........twardość w stanie dostawy 32....36HRC. Pytanie tylko - jaką Ty Kamar twardość dostajesz na końcu swojego procesu, który coś mi się wydaje, nie kontrolujesz nazbyt dokładnie?

A azotowane warstwy z 40H są bardzo podatne na pitting, ze względu na zbyt agresywne odcinanie warstwy naazotowanej, od rdzenia - brak warstw przejściowych.