تقنيات المعالجة الحرارية لقوالب الصب بالقالب دليل

تُستخدم تقنيات المعالجة الحرارية على نطاق واسع في تصنيع قوالب الصب بالقالب؛ حيث يمكنها تحسين البنية المجهرية وأداء مكونات القالب بشكل كبير، وإطالة عمر القالب، وتحسين جودة التصنيع، وتقليل تآكل الأدوات.

تُصنع قوالب الصب بالقالب عادةً من سبائك فولاذية. تشمل تسلسلات المعالجة الحرارية النموذجية التلدين الكروي، وتخفيف/تثبيت الضغط، والتبريد (أو التبريد والتلطيف) وعمليات التلطيف المتعددة. من خلال اختيار مجموعة مناسبة من المعالجات الحرارية، يمكن تحقيق القوة والمتانة والأداء المطلوب في درجات الحرارة العالية.

المعالجة المسبقة:

1. الغرض: إزالة الضغوط المتبقية من عملية التشكيل أو المعالجة الخشنة، وتقليل الصلابة لتسهيل القطع، وإعداد بنية موحدة للتبريد والتلطيف اللاحقين.
2. الطرق والآثار: ينتج التلدين الكروي بنية مجهرية موحدة مع كربيدات موزعة بدقة لتحسين الصلابة. غالبًا ما يوفر التبريد والتلطيف (أي التبريد متبوعًا بالتلطيف) توازنًا فائقًا بين القوة والصلابة، لذلك بالنسبة للقوالب التي تتطلب صلابة عالية، يتم استخدام التلطيف بعد التبريد بدلاً من التلدين الكروي.
3. التوصية: قم بإجراء المعالجة المسبقة على المطروقات أو القطع الخام المشكلة وتسجيل دفعة العملية لتسهيل تتبع الجودة لاحقًا.

معالجة التثبيت:

1. الغرض: إزالة الضغوط الداخلية الناتجة عن المعالجة الخشنة وتقليل مخاطر التشوه والتشقق أثناء التبريد. وهذا مهم بشكل خاص للقوالب ذات الأشكال المعقدة.
2. العملية النموذجية: التسخين إلى 650 درجة مئوية إلى 680 درجة مئوية، والحفاظ على درجة الحرارة لمدة 2 إلى 4 ساعات، ثم إخراجها من الفرن وتبريدها بالهواء. بالنسبة للقوالب ذات الأشكال الهندسية المعقدة، قم بتبريدها في الفرن إلى أقل من 400 درجة مئوية قبل تبريدها بالهواء لتقليل الضغوط الداخلية بشكل أكبر.
3. حالات خاصة: قد تتشكل طبقة معاد صبها أو تالفة على الأسطح المعدلة بواسطة EDM (التشغيل الآلي بالتفريغ الكهربائي) وتكون عرضة للتشقق الناتج عن قطع الأسلاك؛ يجب إجراء عملية تلدين لتخفيف الضغوط عند درجة حرارة منخفضة لإزالة الضغوط المحلية.

التسخين المسبق للتبريد:

1. السبب: غالبًا ما تكون قوالب الصب مصنوعة من فولاذ عالي السبائك ذي موصلية حرارية ضعيفة؛ يمكن أن يؤدي التسخين المباشر السريع إلى تدرجات حرارية كبيرة، مما يتسبب في تشقق أو تشوه. لذلك، من الضروري إجراء التسخين المسبق على مراحل.
2. طرق التسخين المسبق ودرجات الحرارة: يمكن إجراء التسخين المسبق بدرجة حرارة منخفضة (400 درجة مئوية إلى 650 درجة مئوية) في صندوق أو فرن هوائي. من الأفضل إجراء التسخين المسبق بدرجة حرارة أعلى في فرن حمام ملحي لتحسين توزيع الحرارة.
3. عدد مراحل التسخين المسبق والمتطلبات: قد تستخدم القوالب ذات متطلبات التحكم في التشوه المنخفضة عددًا أقل من مراحل التسخين المسبق؛ للتحكم الصارم في التشوه، يجب استخدام مراحل تسخين مسبق متعددة لتقليل إجهادات التدرج الحراري. التقدير التجريبي الشائع لوقت التسخين المسبق هو 1 دقيقة/مم (للإشارة فقط؛ تحقق بناءً على سماكة المادة والمكون).

التبريد والتسخين والنقع:

1. الهدف: الحصول على أوستينيت ذي تركيبة موحدة وإذابة الكربيدات بشكل كافٍ، وبالتالي تحسين القوة عند درجات الحرارة العالية ومقاومة التليين.
2. اختيار درجة الحرارة: يجب اختيار درجة حرارة التبريد ضمن الحدود المحددة للمادة. تساعد درجات حرارة التبريد المرتفعة على الاستقرار الحراري، ولكنها قد تعزز نمو الحبيبات وتقلل من الصلابة؛ تستخدم القوالب التي تتطلب صلابة عالية عمومًا درجات حرارة تبريد أقل نسبيًا.
3. وقت النقع: لضمان التجانس، يتطلب التبريد في حمام ملحي عادةً نقعًا طويلًا نسبيًا؛ التقدير الشائع هو 0.8 دقيقة/مم إلى 1.0 دقيقة/مم (قيمة مرجعية؛ يجب التحقق من صحتها).

تبريد التبريد:

1. اختيار طريقة التبريد: يمكن تبريد القوالب ذات الشكل البسيط والحساسية المنخفضة للتشوه بالزيت. من الأفضل معالجة القوالب ذات الأشكال المعقدة أو المتطلبات العالية لمقاومة التشوه بالتبريد التدريجي (تسريع التبريد على مراحل مع انتقالات تدريجية).
2. المعادلة قبل التلدين: لمنع التشقق والتشوه، بغض النظر عن طريقة التبريد، لا تقم بالتبريد مباشرة إلى درجة حرارة الغرفة؛ بل قم أولاً بالتبريد إلى 150 درجة مئوية إلى 180 درجة مئوية للمعادلة. يمكن تقدير وقت المعادلة بـ 0.6 دقيقة/مم (مرجع)، ثم المضي فورًا في التلدين.
3. ملاحظات: تحكم في معدل التبريد لتجنب تركيز الإجهاد الحراري السطحي البارد/الداخلي الساخن. عند استخدام التبريد التدريجي أو الموضعي، تأكد من أن التشوه قابل للتحكم وقم بتوفير إجراءات تصحيحية.

التلطيف:

1. الضرورة: التلدين الكافي يزيل الضغوط المتبقية من التبريد ويضبط الصلابة والمتانة. تتطلب قوالب الصب بالقالب عمومًا تلدينًا شاملًا، ويتم إجراؤه عادةً في ثلاث مراحل.
2. عادةً ما يتم اختيار درجة حرارة التلدين الأولى في نطاق التصلب الثانوي للمادة (لتثبيت الهيكل).
3. يتم اختيار درجة حرارة التلدين الثانية لتحقيق الصلابة المطلوبة.
4. درجة حرارة التلطيف الثالثة أقل بـ 10 درجات مئوية إلى 20 درجة مئوية من درجة حرارة التلطيف الثانية وتستخدم لإزالة الضغوط المتبقية وتحسين الهيكل.
5. تبريد التلدين: بعد التلدين، يمكن استخدام التبريد بالزيت أو التبريد بالهواء. يجب ألا تقل مدة التلدين في دورة واحدة عن ساعتين (تحدد المدة الدقيقة بناءً على سماكة القطعة ومتطلبات المادة).