Tecnologia de fundo:
Fixadores de alta resistência exigem tratamento de têmpera e revenimento de acordo com os requisitos técnicos. Tratamento térmico, têmpera e revenido O objetivo é melhorar as propriedades mecânicas abrangentes dos fixadores para atender à resistência à tração e ao limite de escoamento especificados para os produtos. O processo de tratamento térmico tem um impacto crucial na qualidade interna dos fixadores de alta resistência, especialmente em suas propriedades internas. Durante o processo de têmpera e revenido, geralmente introduz-se gás oxidante externo ao forno. Esse gás reage com o parafuso, causando descarbonetação em sua superfície. Devido às diferentes estruturas superficiais e internas, os parafusos apresentam diferentes coeficientes de expansão. Durante a têmpera, podem ocorrer trincas superficiais, reduzindo a qualidade do produto. O processo tradicional de tratamento térmico envolve a imersão direta dos parafusos em um forno de têmpera para resfriamento em alta temperatura. Durante esse processo, problemas como dureza insuficiente ou irregular no estado temperado, deformação excessiva e trincas de têmpera são comuns. Diante disso, é necessário aprimorar o processo tradicional de tratamento térmico.
Elementos de implementação técnica:
Para solucionar as deficiências da tecnologia existente, o objetivo da presente invenção é fornecer um processo de tratamento térmico para parafusos com melhor efeito de têmpera, qualidade aprimorada do produto e vida útil prolongada.
Para atingir os objetivos acima mencionados, a presente invenção adota a seguinte solução técnica:
O processo de tratamento térmico de parafusos inclui as seguintes etapas:
S1. Desfosforização;
S2. Pré-tratamento: Coloque o produto em um forno de pré-aquecimento e injete continuamente gás nitrogênio em alta temperatura no forno. Após o pré-aquecimento por 2,5 a 3 horas, retire-o e coloque-o em um forno de cementação para o tratamento de cementação;
S3. Resfriamento rápido: Coloque o produto em um forno de resfriamento rápido e injete nitrogênio continuamente no forno. Após 30 a 40 minutos de injeção de nitrogênio, eleve lentamente a temperatura do forno para 460-500 °C e mantenha-a por 15 a 20 minutos antes de prosseguir com a primeira etapa do tratamento de resfriamento rápido; Aumente lentamente a temperatura do forno para 550-700 °C e mantenha-a por 20 a 35 minutos antes de prosseguir com a segunda etapa do tratamento de resfriamento rápido; Aumente lentamente a temperatura do forno para 750-850 °C e mantenha-a por 30 a 45 minutos antes de prosseguir com a terceira etapa do tratamento de resfriamento rápido;
S4. Resfriamento em óleo: Retire o produto temperado e coloque-o no primeiro tanque de resfriamento em óleo, mexendo a cada 15 minutos e mantendo-o assim por 20 a 30 minutos; Após a remoção, coloque-o no segundo tanque de resfriamento em óleo, mexendo a cada 15 minutos até que a temperatura do produto caia para 100 ℃;
S5. Remoção do óleo: Retire o produto resfriado e deixe-o repousar por 35 a 45 minutos. Em seguida, remova o óleo de têmpera da superfície do produto com ar frio;
S6. Revenimento: Coloque o produto desengordurado em um forno de revenimento para o tratamento térmico, ajuste a temperatura para 110~180 ℃ e o tempo de revenimento para 1,5~3 horas. Realize a primeira etapa do tratamento térmico; Eleve a temperatura para 370-410 ℃ e revena por 3-6 horas antes de prosseguir com a segunda etapa do tratamento térmico; Após o tratamento térmico, deixe o produto esfriar ao ar até a temperatura ambiente.
De preferência, na etapa s1 acima, a solução de limpeza consiste nos seguintes componentes em massa: 20-36 partes de acetato de butila, 10-13 partes de ácido poliglicólico, 16-20 partes de ácido aminoacético, 13-22 partes de acrilato de etila, 5-9 partes de sal de trietanolamina do ácido oleico, 3-16 partes de etanolamina e 18-26 partes de água, o que pode remover eficazmente as manchas de óleo na superfície do produto e evitar afetar o efeito de têmpera.
De preferência, o tanque de desfosforização mencionado é equipado com uma solução de desfosforização, que pode ser uma solução de hidróxido de potássio com concentração de 2,2 a 6,5 g/l ou uma solução de hidróxido de sódio com concentração de 2,8 a 6,9 g/l.
De preferência, na etapa s2 mencionada anteriormente, o nitrogênio gasoso em alta temperatura introduzido no forno de pré-aquecimento é o mesmo nitrogênio presente no forno de têmpera da etapa s3, com uma vazão de 2,5 a 3,5 l/h. Ao pré-aquecer o produto, a solução de limpeza em sua superfície pode ser seca e o aumento repentino de temperatura no forno de têmpera pode evitar que a qualidade do produto seja afetada.
De preferência, na etapa s3 acima, a vazão de nitrogênio é de 4 a 5 l/h, o que permite remover o ar do forno de pré-aquecimento, evitar a reação de oxidação entre o oxigênio e o produto e evitar a descarbonetação, que pode causar falha nas roscas dos fixadores e reduzir a vida útil do produto.
Especificamente, na etapa s3 acima, a taxa de aquecimento do forno de têmpera durante o período de aquecimento até 460-500 ℃ é de 30-40 ℃/min, a taxa de aquecimento durante o período de aquecimento até 550-700 ℃ é de 50-60 ℃/min e a taxa de aquecimento durante o período de aquecimento até 750-850 ℃ é de 70-90 ℃/min. O tratamento de têmpera por aquecimento em estágios pode melhorar o efeito de têmpera do produto e, consequentemente, sua qualidade.
De preferência, na etapa s4, a temperatura do óleo de têmpera no primeiro tanque de óleo de têmpera é de 250-300 ℃, e a temperatura do óleo de têmpera no segundo tanque de óleo de têmpera é de 50-70 ℃.
De preferência, na etapa s5 acima, a temperatura do ar frio é de 30-35 ℃ e a velocidade do vento é de 20-25 m/s.
As vantagens da presente invenção são que o processo de tratamento térmico do parafuso é simples, fácil de operar e apresenta bom efeito de têmpera. Ao pré-aquecer o produto, a solução de limpeza em sua superfície pode ser seca, e o aumento repentino de temperatura no forno de têmpera pode evitar que afete a qualidade do produto; o nitrogênio de alta temperatura usado no forno de pré-aquecimento provém do forno de têmpera, eliminando o dispositivo de aquecimento no forno de pré-aquecimento, o que pode economizar consumo de energia e reduzir os custos de produção; a injeção de nitrogênio nos fornos de pré-aquecimento e têmpera pode remover o ar interno, evitando reações de oxidação entre o oxigênio e o produto, evitando assim a descarbonetação e a falha dos fixadores roscados, e prolongando a vida útil do produto; o tratamento de têmpera por aquecimento em estágios pode melhorar o efeito de têmpera do produto e sua qualidade; o tratamento de resfriamento em óleo em estágios pode resfriar eficazmente os produtos de alta temperatura sem danificar sua qualidade.
Método de implementação específico
A seguir, apresenta-se uma introdução específica à presente invenção, juntamente com exemplos de implementação específicos.
Exemplo 1
O processo de tratamento térmico de parafusos inclui as seguintes etapas:
S1. Desfosforização;
A solução de limpeza é composta pelos seguintes componentes em massa: 20 partes de acetato de butila, 10 partes de ácido poliglicólico, 16 partes de ácido aminoacético, 13 partes de acrilato de etila, 5 partes de sal de trietanolamina do ácido oleico, 3 partes de etanolamina e 18 partes de água; O tanque de desfosforização é equipado com solução de desfosforização, que utiliza uma solução de hidróxido de potássio com concentração de 2,2 g/l;
S2. Pré-tratamento: Coloque o produto em um forno de pré-aquecimento e injete continuamente gás nitrogênio em alta temperatura no forno. Após 2,5 horas de pré-aquecimento, retire-o e coloque-o em um forno de cementação para o tratamento de cementação;
S3. Resfriamento rápido: Coloque o produto no forno de resfriamento rápido e injete continuamente gás nitrogênio no forno. A vazão de gás nitrogênio é de 4 l/h e, após 30 minutos de injeção de nitrogênio, aumente lentamente a temperatura do forno de resfriamento rápido para 460 °C, com uma taxa de aquecimento de 30 °C/min, e mantenha-a por 15 minutos antes de prosseguir com a primeira etapa do tratamento de resfriamento rápido; aumente lentamente a temperatura do forno de resfriamento rápido para 550 °C, com uma taxa de aquecimento de 50 °C/min, e mantenha-a por 20 minutos antes de prosseguir com a segunda etapa do tratamento de resfriamento rápido; aumente lentamente a temperatura do forno de resfriamento rápido para 750 °C, com uma taxa de aquecimento de 70 °C/min, e mantenha-a por 30 minutos antes de prosseguir com a terceira etapa do tratamento de resfriamento rápido;
S4. Resfriamento em óleo: Retire o produto temperado e coloque-o no primeiro tanque de resfriamento em óleo. A temperatura do óleo de têmpera deve ser de 250 °C, e a mistura deve ser agitada a cada 15 minutos durante 20 minutos. Após a remoção, coloque-o no segundo tanque de resfriamento em óleo, com a temperatura do óleo de têmpera a 50 °C, e a mistura deve ser agitada a cada 15 minutos até que a temperatura do produto caia para 100 °C.
S5. Remoção do óleo: Retire o produto resfriado e deixe-o repousar por 35 minutos. Remova o óleo de têmpera da superfície do produto com ar frio a uma temperatura de 30 ℃ e uma velocidade do vento de 20 m/s;
S6. Revenimento: Coloque o produto desengordurado em um forno de revenimento para o tratamento térmico, ajuste a temperatura para 110 °C e o tempo para 1,5 horas. Realize a primeira etapa do tratamento térmico; Eleve a temperatura para 370 °C, revena por 3 horas e prossiga com a segunda etapa do tratamento térmico; Após o tratamento térmico, deixe o produto esfriar ao ar até a temperatura ambiente.
O gás nitrogênio de alta temperatura introduzido no forno de pré-aquecimento na etapa s2 desta modalidade é o gás nitrogênio proveniente do forno de têmpera na etapa s3, e a vazão do gás nitrogênio de alta temperatura é de 2,5 l/h.
Exemplo 2
As etapas do processo nesta modalidade são as mesmas do Exemplo 1, exceto pelas condições específicas do processo, que incluem as seguintes etapas:
S1. Desfosforização: coloque o produto na máquina de limpeza e despeje a solução de limpeza até que o produto esteja completamente imerso. Ajuste a temperatura de limpeza para 50 °C e mexa a cada 15 minutos. Após 3 horas de limpeza, retire o produto e coloque-o no tanque de desfosforização para o tratamento de desfosforização.
A solução de limpeza consiste nos seguintes componentes em massa: 36 partes de acetato de butila, 13 partes de ácido poliglicólico, 20 partes de ácido aminoacético, 22 partes de acrilato de etila, 9 partes de sal de trietanolamina do ácido oleico, 16 partes de etanolamina e 26 partes de água; O tanque de desfosforização é equipado com solução de desfosforização, que é selecionada como uma solução de hidróxido de potássio com concentração de 6,5 g/l ou uma solução de hidróxido de sódio com concentração de 6,9 g/l;
S2. Pré-tratamento: Coloque o produto em um forno de pré-aquecimento e injete continuamente gás nitrogênio em alta temperatura no forno. Após 3 horas de pré-aquecimento, retire-o e coloque-o em um forno de cementação para o tratamento de cementação;
S3. Resfriamento rápido: Coloque o produto no forno de resfriamento rápido e injete nitrogênio continuamente no forno. A vazão de nitrogênio é de 5 l/h e, após 40 minutos de injeção de nitrogênio, aumente lentamente a temperatura do forno de resfriamento rápido para 500 °C, com uma taxa de aquecimento de 40 °C/min, e mantenha-a por 20 minutos antes de prosseguir com a primeira etapa do tratamento de resfriamento rápido; aumente lentamente a temperatura do forno de resfriamento rápido para 700 °C, com uma taxa de aquecimento de 60 °C/min, e mantenha-a por 35 minutos antes de prosseguir com a segunda etapa do tratamento de resfriamento rápido; aumente lentamente a temperatura do forno de resfriamento rápido para 850 °C, com uma taxa de aquecimento de 90 °C/min, e mantenha-a por 45 minutos antes de prosseguir com a terceira etapa do tratamento de resfriamento rápido;
S4. Resfriamento em óleo: Retire o produto temperado e coloque-o no primeiro tanque de resfriamento em óleo. A temperatura do óleo de têmpera deve ser de 300 °C, e a mistura deve ser agitada a cada 15 minutos durante 30 minutos. Após a remoção, coloque-o no segundo tanque de resfriamento em óleo, com a temperatura do óleo de têmpera a 70 °C, e a mistura deve ser agitada a cada 15 minutos até que a temperatura do produto caia para 100 °C.
S5. Remoção do óleo: Retire o produto resfriado e deixe-o repousar por 45 minutos. Remova o óleo de têmpera da superfície do produto com ar frio a uma temperatura de 35 ℃ e uma velocidade do vento de 25 m/s;
S6. Revenimento: Coloque o produto desengordurado em um forno de revenimento para o tratamento térmico, ajuste a temperatura para 180 °C e o tempo para 3 horas. Realize a primeira etapa do tratamento térmico; Eleve a temperatura para 410 °C, revena por 6 horas e prossiga com a segunda etapa do tratamento térmico; Após o tratamento térmico, deixe o produto esfriar ao ar até a temperatura ambiente.
O gás nitrogênio de alta temperatura introduzido no forno de pré-aquecimento na etapa s2 desta modalidade é o gás nitrogênio proveniente do forno de têmpera na etapa s3, com uma vazão de 3,5 l/h para o gás nitrogênio de alta temperatura.
Exemplo 3
As etapas do processo nesta modalidade são as mesmas do Exemplo 1, exceto pelas condições específicas do processo, que incluem as seguintes etapas:
S1. Desfosforização;
A solução de limpeza consiste nos seguintes componentes em massa: 28 partes de acetato de butila, 12 partes de ácido poliglicólico, 18 partes de ácido aminoacético, 18 partes de acrilato de etila, 7 partes de sal de trietanolamina do ácido oleico, 10 partes de etanolamina e 22 partes de água; O tanque de desfosforização é equipado com solução de desfosforização, que é uma solução de hidróxido de sódio com concentração de 4,5 g/l;
S2. Pré-tratamento: Coloque o produto em um forno de pré-aquecimento e injete continuamente gás nitrogênio em alta temperatura no forno. Após 2,7 horas de pré-aquecimento, retire-o e coloque-o em um forno de cementação para o tratamento de cementação;
S3. Resfriamento rápido: Coloque o produto no forno de resfriamento rápido e injete continuamente gás nitrogênio no forno. A vazão de gás nitrogênio é de 4,5 l/h e, após 35 minutos de injeção de nitrogênio, aumente lentamente a temperatura do forno de resfriamento rápido para 480 °C, com uma taxa de aquecimento de 35 °C/min, e mantenha-a por 18 minutos antes de prosseguir com a primeira etapa do tratamento de resfriamento rápido; aumente lentamente a temperatura do forno de resfriamento rápido para 575 °C, com uma taxa de aquecimento de 55 °C/min, e mantenha-a por 27 minutos antes de prosseguir com a segunda etapa do tratamento de resfriamento rápido; aumente lentamente a temperatura do forno de resfriamento rápido para 800 °C, com uma taxa de aquecimento de 80 °C/min, e mantenha-a por 38 minutos antes de prosseguir com a terceira etapa do tratamento de resfriamento rápido;
S4. Resfriamento em óleo: Retire o produto temperado e coloque-o no primeiro tanque de resfriamento em óleo. A temperatura do óleo de têmpera deve ser de 275 °C, e a mistura deve ser agitada a cada 15 minutos durante 25 minutos. Após a remoção, coloque-o no segundo tanque de resfriamento em óleo, com a temperatura do óleo de têmpera a 60 °C, e a mistura deve ser agitada a cada 15 minutos até que a temperatura do produto caia para 100 °C.
S5. Remoção do óleo: Retire o produto resfriado e deixe-o repousar por 40 minutos. Remova o óleo de têmpera da superfície do produto com ar frio, a uma temperatura de 33 ℃ e velocidade do vento de 22 m/s;
S6. Revenimento: Coloque o produto desengordurado em um forno de revenimento para o tratamento térmico, ajuste a temperatura para 145 °C e o tempo para 2,2 horas. Realize a primeira etapa do tratamento térmico; Eleve a temperatura para 390 °C, revena por 4,5 horas e prossiga com a segunda etapa do tratamento térmico; Após o tratamento térmico, deixe o produto esfriar ao ar até a temperatura ambiente.
O nitrogênio de alta temperatura introduzido no forno de pré-aquecimento na etapa s2 desta modalidade é o mesmo nitrogênio presente no forno de têmpera na etapa s3, com uma vazão de 3 l/h.
Testes de desempenho mecânico
De acordo com os resultados dos testes, pode-se observar que o nível de resistência dos parafusos tratados pelo processo de tratamento térmico da presente invenção é superior a 10,5, o que atende aos requisitos de qualidade.
O processo de tratamento térmico do parafuso da presente invenção é simples, fácil de operar e apresenta bom efeito de têmpera. Ao pré-aquecer o produto, a solução de limpeza em sua superfície pode ser seca, e o aumento repentino de temperatura no forno de têmpera pode evitar que a qualidade do produto seja afetada; o nitrogênio de alta temperatura usado no forno de pré-aquecimento provém do forno de têmpera, eliminando o dispositivo de aquecimento no forno de pré-aquecimento, o que pode economizar consumo de energia e reduzir os custos de produção; a injeção de nitrogênio nos fornos de pré-aquecimento e têmpera pode remover o ar interno, evitando reações de oxidação entre o oxigênio e o produto, evitando assim a descarbonetação e a consequente falha dos fixadores roscados, além de prolongar a vida útil do produto; o tratamento de têmpera por aquecimento em estágios pode melhorar o efeito de têmpera do produto e sua qualidade; o tratamento de resfriamento em óleo em estágios pode resfriar eficazmente os produtos em alta temperatura sem danificar sua qualidade.
Na descrição desta especificação, a referência a termos como "uma modalidade", "algumas modalidades", "exemplos", "exemplos específicos" ou "alguns exemplos" significa que as características, estruturas, materiais ou funcionalidades específicas descritas em conjunto com a modalidade ou exemplo estão incluídas em pelo menos uma modalidade ou exemplo da presente invenção. Nesta especificação, as expressões esquemáticas dos termos acima não se referem necessariamente às mesmas modalidades ou exemplos. Além disso, as características, estruturas, materiais ou funcionalidades específicas descritas podem ser combinadas de maneira apropriada em uma ou mais modalidades ou exemplos.
O exposto acima mostra e descreve os princípios básicos, as principais características e as vantagens da presente invenção. Os técnicos desta indústria devem compreender que as modalidades acima descritas não limitam de forma alguma a presente invenção, e quaisquer soluções técnicas obtidas por meio de substituição ou transformação equivalente estão dentro do escopo de proteção da presente invenção.
Data da publicação: 04/04/2023