Объёмная закалка

Объемная закалка - процесс термической обработки, в ходе которого металлическая заготовка нагревается по всей ее толщине до температуры, превышающей точку полиморфного превращения. За нагревом следует быстрое охлаждение в специальной среде. Цель процедуры - изменение структуры металла для повышения его прочностных характеристик: он становится особо твердым, износостойким и хорошо переносит ударные нагрузки.

вертикальная печь для объемной закалки металла

Температура нагрева в процессе объемно-поверхностной закалки определяется исходя из типа материала и из свойств, которые должна приобрести деталь. Но важно достичь предела, при котором меняется кристаллическая структура материала. Не меньшее значение имеет равномерность прогрева, ведь только в этом случае гарантирована однородность превращений во всем объеме заготовки.

Этот способ термообработки ценят в промышленности, так как он имеет весомые преимущества:

• улучшение механических свойств, а с ним - способность деталей выдерживать более высокие эксплуатационные нагрузки и работать дольше, чем незакаленные изделия;
• повышение надежности изделий, что особенно важно для ведущих отраслей промышленности: авиа- и судостроения, автопрома, тяжелого машиностроения и строительства;

• расширение возможностей производства, в том числе и в разработке инновационной продукции;
• экономическая выгода. Чем дольше "живет" деталь, тем позже ей требуется замена или ремонт. Это плюс и для производителей, и для потребителей.

особенность объемной закалки - в длительном нагреве всей заготовки

Главный технический участник объемной закалки стали - печь для нагрева металла. Она обеспечивает равномерное распределение тепла и точно поддерживает температурный режим. Эту термообработку выполняют на разных типах печей: камерных, шахтных, трубчатых или индукционных. Современные устройства оснащены системами контроля температуры и времени нагрева, что намного повышает стабильность процесса.

К средствам для быстрого охлаждения относятся закалочные ванны: специальные емкости, заполненные охлаждающей средой. В них тоже работает электроника, отслеживающая термический порог и время.

За доставку крупных объектов в рабочую зону отвечают механизмы для перемещения и погружения изделий. Иногда деталь нужно не просто поместить в закалочную ванну, а удержать там в определенном положении. С этой задачей справляются фиксаторы. Отслеживать весь процесс и максимально освобождать оператора от забот помогает система управления и мониторинга.

Одним из негативных следствий любых способов объемной закалки становится образование окалины. Этот эффект устраняет оборудование для очистки. Оно же помогает, если деталям нужна предварительная очистка.

Таким образом, подготовка к процессу обычно начинается с удаления с поверхности металла загрязнений, ржавчины и масла. Эти, казалось бы, мелочи могут помешать равномерному нагреву. После проверки и подготовки оборудования заготовку нагревают до полиморфного состояния, которое может варьироваться для разных типов сплавов.

Время выдержки в печи тоже может отличаться. Металл должен "томиться" в ней до тех пор, пока не произойдет равномерное химическое и структурное превращение по всей его толщине. Не менее критическим и требующим точного контроля этапом объемной закалки считается быстрое охлаждение. Именно от него зависит, какой будет конечная структура материала.

После процедуры металлу часто нужно выдержать дополнительную термообработку — отпуск, который снижает внутренние напряжения и увеличивает пластичность. После снятия окалины деталям могут потребоваться финишные манипуляции: шлифовка или полировка.

промышленная печь для объемной закалки металла

В качестве охлаждающей среды в процессе объемно-поверхностной закалки используют воду, масло или водяной туман.

Вода обладает высокой теплоемкостью и теплопроводностью, что обеспечивает быстрое и эффективное охлаждение заготовок. Ее чаще выбирают при закалке углеродистых и низколегированных сталей. Однако быстрое охлаждение в этой среде может привести к образованию трещин и к увеличению внутренних напряжений в закаленных изделиях. Чтобы снизить риски, можно использовать воду с добавками (например, полимерные растворы, которые замедляют процесс охлаждения на начальном этапе).

Масло имеет меньшие теплоемкость и теплопроводность по сравнению с водой, а следовательно, охлаждение в нем происходит медленнее. Подходит для закалки инструментальных, высоколегированных и быстрорежущих сталей. Обеспечивает более мягкий процесс, что способствует минимизации напряжений и дефектов. Масла могут быть минеральными или синтетическими, они также различаются по вязкости и скорости охлаждения.

Водяной туман - дисперсия капель воды в воздухе. Эта среда обеспечивает более контролируемый процесс охлаждения. Идеальна для объемной закалки стали с повышенными требованиями к точности и минимизации внутренних напряжений. Скорость охлаждения в водяном тумане можно точно регулировать, меняя соотношение воды и воздуха, что позволяет оптимизировать процесс под конкретные задачи.

Нужна не просто упрочненная сталь, а металл, который намного улучшит свойства после закалки? Специалисты наших предприятий подберут наиболее подходящее оборудование и охлаждающую среду, ориентируясь на специфику ваших деталей. Обращайтесь!