Arka plan teknolojisi:
Yüksek mukavemetli bağlantı elemanları Teknik gerekliliklere göre su verme ve temperleme işlemine tabi tutulmaları gerekmektedir. Isıl işlem, su verme ve temperleme Yüksek mukavemetli bağlantı elemanlarının kapsamlı mekanik özelliklerini, ürünlerin belirtilen çekme dayanımı ve akma oranına uygun hale getirmek amaçlanmaktadır. Isıl işlem süreci, özellikle iç kaliteleri olmak üzere, yüksek mukavemetli bağlantı elemanlarının iç kalitesi üzerinde kritik bir etkiye sahiptir. Su verme ve temperleme ısıl işlem sürecinde, genellikle fırının dışından bir miktar oksitleyici gaz alınır. Oksitleyici gaz, cıvata ile reaksiyona girerek cıvatanın yüzeyinde dekarbürizasyona neden olur. Farklı yüzey ve iç yapıları nedeniyle, farklı genleşme katsayılarına sahiptir. Su verme sırasında, yüzey çatlakları oluşabilir ve bu da ürün kalitesini düşürür. Geleneksel ısıl işlem süreci, cıvataların yüksek sıcaklıkta su verme için doğrudan bir su verme fırınına yerleştirilmesini içerir. Su verme ve temperleme işlemi sırasında, su verilmiş halde yetersiz sertlik, su verilmiş halde düzensiz sertlik, aşırı su verme deformasyonu ve su verme çatlaması gibi sorunlar ortaya çıkabilir. Bu nedenle, geleneksel ısıl işlem sürecinde iyileştirmeler yapılması gerekmektedir.
Teknik uygulama unsurları:
Mevcut teknolojinin eksikliklerini gidermek amacıyla, bu buluşun amacı, daha iyi sertleştirme etkisi, geliştirilmiş ürün kalitesi ve uzatılmış ürün kullanım ömrü sağlayan bir cıvata ısıl işlem süreci sunmaktır.
Yukarıdaki amaçlara ulaşmak için, bu buluş aşağıdaki teknik çözümü benimsemektedir:
Cıvataların ısıl işlem süreci aşağıdaki adımları içerir:
S1. Fosfor giderme;
S2. Ön işlem: Ürünü ön ısıtma fırınına yerleştirin ve ön ısıtma fırınına sürekli olarak yüksek sıcaklıkta azot gazı enjekte edin. 2,5 ila 3 saatlik ön ısıtmadan sonra ürünü çıkarın ve karbürleme işlemi için karbürleme fırınına yerleştirin;
S3. Su Verme: Ürünü bir su verme fırınına yerleştirin ve fırına sürekli olarak azot enjekte edin. 30-40 dakika azot enjekte ettikten sonra, su verme fırınının sıcaklığını yavaşça 460-500 ℃'ye yükseltin ve ilk su verme işlemine geçmeden önce 15-20 dakika bu sıcaklıkta tutun; Su verme fırınının sıcaklığını yavaşça 550-700 ℃'ye yükseltin ve ikinci su verme işlemine geçmeden önce 20-35 dakika bu sıcaklıkta tutun; Su verme fırınının sıcaklığını yavaşça 750-850 ℃'ye yükseltin ve üçüncü su verme işlemine geçmeden önce 30-45 dakika bu sıcaklıkta tutun;
S4. Yağda soğutma: Söndürülmüş ürünü çıkarın ve yağda soğutma için ilk söndürme yağı tankına yerleştirin, 15 dakikada bir karıştırın ve 20-30 dakika boyunca bu şekilde bekletin; Çıkardıktan sonra, yağda soğutma için ikinci söndürme yağı tankına yerleştirin, ürün sıcaklığı 100 ℃'ye düşene kadar 15 dakikada bir karıştırın;
S5. Yağ giderme: Soğutulmuş ürünü çıkarın ve 35-45 dakika bekletin, ardından ürünün yüzeyindeki soğutma yağını soğuk hava ile üfleyerek temizleyin;
S6. Tavlama: Yağdan arındırılmış ürünü tavlama fırınına koyun, tavlama sıcaklığını 110~180 ℃'ye ve tavlama süresini 1,5~3 saate ayarlayın. Tavlama işleminin ilk aşamasını gerçekleştirin; sıcaklığı 370-410 ℃'ye yükseltin ve ikinci aşama tavlama işlemine geçmeden önce 3-6 saat tavlayın; tavlama işleminden sonra ürünü oda sıcaklığına kadar hava ile soğutun.
Tercihen, yukarıdaki s1 adımında, temizleme çözeltisi kütlece şu bileşenlerden oluşmalıdır: 20-36 kısım bütil asetat, 10-13 kısım poliglikolik asit, 16-20 kısım aminoasetik asit, 13-22 kısım etil akrilat, 5-9 kısım oleik asit trietanolamin tuzu, 3-16 kısım etanolamin ve 18-26 kısım su. Bu çözelti, ürün yüzeyindeki yağ lekelerini etkili bir şekilde giderebilir ve söndürme etkisini etkilemez.
Daha da tercih edilen yöntem, söz konusu fosfor giderme tankının, konsantrasyonu 2,2-6,5 g/l olan potasyum hidroksit çözeltisi veya konsantrasyonu 2,8-6,9 g/l olan sodyum hidroksit çözeltisi seçilerek bir fosfor giderme çözeltisi ile donatılmasıdır.
Daha da tercih edilir olanı, yukarıda bahsedilen s2 adımında, ön ısıtma fırınına verilen yüksek sıcaklıktaki azot gazının, s3 adımındaki söndürme fırınındaki azot gazı olması ve akış hızının 2,5-3,5 l/saat olmasıdır. Ürünün ön ısıtılmasıyla, yüzeyindeki temizleme solüsyonu kurutulabilir ve söndürme fırınındaki ani sıcaklık artışının ürün kalitesini etkilemesi önlenebilir.
Ayrıca, yukarıdaki s3 adımında, tercihen azot akış hızı 4-5 l/saat olmalıdır; bu sayede ön ısıtma fırınından hava uzaklaştırılabilir, oksijen ile ürün arasındaki oksidasyon reaksiyonu önlenebilir ve dekarbürizasyon engellenebilir; bu da dişli bağlantı elemanlarının arızalanmasına ve ürünün kullanım ömrünün kısalmasına neden olabilir.
Özellikle, yukarıdaki s3 adımında, 460-500 ℃'ye kadar ısıtma süresi boyunca söndürme fırınının ısıtma hızı 30-40 ℃/dk, 550-700 ℃'ye kadar ısıtma süresi boyunca ısıtma hızı 50-60 ℃/dk ve 750-850 ℃'ye kadar ısıtma süresi boyunca ısıtma hızı 70-90 ℃/dk'dır. Kademeli ısıtmalı söndürme işlemi, ürünün söndürme etkisini ve kalitesini iyileştirebilir.
Tercihen, s4 adımında, birinci soğutma yağı tankındaki soğutma yağının sıcaklığı 250-300 ℃, ikinci soğutma yağı tankındaki soğutma yağının sıcaklığı ise 50-70 ℃ olmalıdır.
Daha da iyisi, yukarıdaki s5 adımında, soğuk havanın sıcaklığı 30-35 ℃ ve rüzgar hızı 20-25 m/s olmalıdır.
Bu buluşun avantajları, cıvatanın ısıl işlem sürecinin basit, kolay uygulanabilir ve iyi bir sertleştirme etkisine sahip olmasıdır. Ürün önceden ısıtılarak, yüzeyindeki temizleme solüsyonu kurutulabilir ve sertleştirme fırınındaki ani sıcaklık artışı ürün kalitesini etkilemez; ön ısıtma fırınında kullanılan yüksek sıcaklıktaki azot, sertleştirme fırınından gelir, bu da ön ısıtma fırınındaki ısıtma cihazını ortadan kaldırarak enerji tüketimini azaltır ve üretim maliyetlerini düşürür; ön ısıtma ve sertleştirme fırınlarına azot enjekte edilmesi, içerideki havayı uzaklaştırarak oksijen ile ürün arasındaki oksidasyon reaksiyonlarını önler, böylece dekarbürizasyonu ve dişli bağlantı elemanlarının arızalanmasını önler ve ürünün kullanım ömrünü uzatır; kademeli ısıtmalı sertleştirme işlemi, ürünün sertleştirme etkisini ve kalitesini artırabilir; kademeli yağ soğutma işlemi, yüksek sıcaklıktaki ürünleri kalitelerine zarar vermeden etkili bir şekilde soğutabilir.
Belirli uygulama yöntemi
Aşağıda, buluşa ilişkin özel bir giriş ve belirli uygulama örnekleri yer almaktadır.
Örnek 1
Cıvataların ısıl işlem süreci aşağıdaki adımları içerir:
S1. Fosfor giderme;
Temizleme çözeltisi kütlece şu bileşenlerden oluşmaktadır: 20 kısım bütil asetat, 10 kısım poliglikolik asit, 16 kısım aminoasetik asit, 13 kısım etil akrilat, 5 kısım oleik asit trietanolamin tuzu, 3 kısım etanolamin ve 18 kısım su; Fosfor giderme tankı, 2,2 g/l konsantrasyonunda potasyum hidroksit çözeltisi kullanan fosfor giderme çözeltisi ile donatılmıştır;
S2. Ön işlem: Ürünü ön ısıtma fırınına yerleştirin ve ön ısıtma fırınına sürekli olarak yüksek sıcaklıkta azot gazı enjekte edin. 2,5 saatlik ön ısıtmadan sonra ürünü fırından çıkarın ve karbürleme işlemi için karbürleme fırınına yerleştirin;
S3. Sertleştirme: Ürünü sertleştirme fırınına yerleştirin ve fırına sürekli olarak azot gazı enjekte edin. Azot gazının akış hızı 4 l/saattir ve 30 dakika azot gazı enjekte edildikten sonra, sertleştirme fırınının sıcaklığını 30 ℃/dk'lık bir ısıtma hızıyla yavaşça 460 ℃'ye yükseltin ve ilk sertleştirme işlemine geçmeden önce 15 dakika boyunca bu sıcaklıkta tutun; Sertleştirme fırınının sıcaklığını 50 ℃/dk'lık bir ısıtma hızıyla yavaşça 550 ℃'ye yükseltin ve ikinci sertleştirme işlemine geçmeden önce 20 dakika boyunca bu sıcaklıkta tutun; Sertleştirme fırınının sıcaklığını 70 ℃/dk'lık bir ısıtma hızıyla yavaşça 750 ℃'ye yükseltin ve üçüncü sertleştirme işlemine geçmeden önce 30 dakika boyunca bu sıcaklıkta tutun;
S4. Yağda soğutma: Söndürülmüş ürünü çıkarın ve yağda soğutma için birinci söndürme yağı tankına yerleştirin. Söndürme yağının sıcaklığı 250 ℃'dir ve 20 dakika boyunca her 15 dakikada bir karıştırın; Çıkarıldıktan sonra, soğutma yağı sıcaklığı 50 ℃ olan ikinci söndürme yağı tankına yerleştirin ve ürün sıcaklığı 100 ℃'ye düşene kadar her 15 dakikada bir karıştırın;
S5. Yağ giderme: Soğutulmuş ürünü çıkarın ve 35 dakika bekletin. Ürünün yüzeyindeki soğutma yağını 30 ℃ sıcaklıkta ve 20 m/s rüzgar hızında soğuk hava ile üfleyerek temizleyin;
S6. Tavlama: Yağdan arındırılmış ürünü tavlama fırınına koyun, tavlama sıcaklığını 110 ℃'ye ve tavlama süresini 1,5 saate ayarlayın. Tavlama işleminin ilk aşamasını gerçekleştirin; Sıcaklığı 370 ℃'ye yükseltin, 3 saat tavlayın ve tavlama işleminin ikinci aşamasına geçin; Tavlama işleminden sonra ürünü oda sıcaklığına kadar hava ile soğutun.
Bu uygulama örneğinin s2 adımında ön ısıtma fırınına verilen yüksek sıcaklıktaki azot gazı, s3 adımındaki söndürme fırınından gelen azot gazıdır ve yüksek sıcaklıktaki azot gazının akış hızı 2,5 l/saattir.
Örnek 2
Bu uygulama örneğindeki işlem adımları, aşağıdaki adımları içeren özel işlem koşulları dışında, Örnek 1'dekilerle aynıdır:
S1. Fosfor Giderme: Ürünü temizleme makinesine koyun ve ürün tamamen temizleme solüsyonuna batana kadar temizleme solüsyonunu dökün. Temizleme sıcaklığını 50 ℃'ye ayarlayın ve her 15 dakikada bir karıştırın. 3 saatlik temizlemeden sonra ürünü çıkarın ve fosfor giderme işlemi için fosfor giderme tankına koyun;
Temizleme çözeltisi kütlece şu bileşenlerden oluşmaktadır: 36 kısım bütil asetat, 13 kısım poliglikolik asit, 20 kısım aminoasetik asit, 22 kısım etil akrilat, 9 kısım oleik asit trietanolamin tuzu, 16 kısım etanolamin ve 26 kısım su; Fosfor giderme tankı, 6,5 g/l konsantrasyonunda potasyum hidroksit çözeltisi veya 6,9 g/l konsantrasyonunda sodyum hidroksit çözeltisi olarak seçilen fosfor giderme çözeltisi ile donatılmıştır;
S2. Ön işlem: Ürünü ön ısıtma fırınına yerleştirin ve ön ısıtma fırınına sürekli olarak yüksek sıcaklıkta azot gazı enjekte edin. 3 saatlik ön ısıtmadan sonra ürünü fırından çıkarın ve karbürleme işlemi için karbürleme fırınına yerleştirin;
S3. Sertleştirme: Ürünü sertleştirme fırınına yerleştirin ve fırına sürekli olarak azot gazı enjekte edin. Azot gazının akış hızı 5 l/saattir ve 40 dakika azot gazı enjekte edildikten sonra, sertleştirme fırınının sıcaklığını 40 ℃/dakika ısıtma hızıyla yavaşça 500 ℃'ye yükseltin ve ilk sertleştirme işlemine geçmeden önce 20 dakika boyunca bu sıcaklıkta tutun; Sertleştirme fırınının sıcaklığını 60 ℃/dakika ısıtma hızıyla yavaşça 700 ℃'ye yükseltin ve ikinci sertleştirme işlemine geçmeden önce 35 dakika boyunca bu sıcaklıkta tutun; Sertleştirme fırınının sıcaklığını 90 ℃/dakika ısıtma hızıyla yavaşça 850 ℃'ye yükseltin ve üçüncü sertleştirme işlemine geçmeden önce 45 dakika boyunca bu sıcaklıkta tutun;
S4. Yağda soğutma: Söndürülmüş ürünü çıkarın ve yağda soğutma için birinci söndürme yağı tankına yerleştirin. Söndürme yağının sıcaklığı 300 ℃'dir ve 30 dakika boyunca her 15 dakikada bir karıştırın; Çıkarıldıktan sonra, soğutma yağı sıcaklığı 70 ℃ olan ikinci söndürme yağı tankına yerleştirin ve ürün sıcaklığı 100 ℃'ye düşene kadar her 15 dakikada bir karıştırın;
S5. Yağ giderme: Soğutulmuş ürünü çıkarın ve 45 dakika bekletin. Ürünün yüzeyindeki soğutma yağını 35 ℃ sıcaklıkta ve 25 m/s rüzgar hızında soğuk hava ile üfleyerek temizleyin;
S6. Tavlama: Yağdan arındırılmış ürünü tavlama fırınına koyun, tavlama sıcaklığını 180 ℃'ye ve tavlama süresini 3 saate ayarlayın. Tavlama işleminin ilk aşamasını gerçekleştirin; Sıcaklığı 410 ℃'ye yükseltin, 6 saat tavlayın ve tavlama işleminin ikinci aşamasına geçin; Tavlama işleminden sonra ürünü oda sıcaklığına kadar hava ile soğutun.
Bu uygulama örneğinin s2 adımında ön ısıtma fırınına verilen yüksek sıcaklıktaki azot gazı, s3 adımındaki söndürme fırınından gelen ve yüksek sıcaklıktaki azot gazı için akış hızı 3,5 l/saat olan azot gazıdır.
Örnek 3
Bu uygulama örneğindeki işlem adımları, aşağıdaki adımları içeren özel işlem koşulları dışında, Örnek 1'dekilerle aynıdır:
S1. Fosfor giderme;
Temizleme çözeltisi kütlece şu bileşenlerden oluşmaktadır: 28 kısım bütil asetat, 12 kısım poliglikolik asit, 18 kısım aminoasetik asit, 18 kısım etil akrilat, 7 kısım oleik asit trietanolamin tuzu, 10 kısım etanolamin ve 22 kısım su; Fosfor giderme tankı, konsantrasyonu 4,5 g/l olan sodyum hidroksit çözeltisi olarak seçilen fosfor giderme çözeltisi ile donatılmıştır;
S2. Ön işlem: Ürünü ön ısıtma fırınına yerleştirin ve ön ısıtma fırınına sürekli olarak yüksek sıcaklıkta azot gazı enjekte edin. 2,7 saatlik ön ısıtmadan sonra ürünü çıkarın ve karbürleme işlemi için karbürleme fırınına yerleştirin;
S3. Sertleştirme: Ürünü sertleştirme fırınına yerleştirin ve fırına sürekli olarak azot gazı enjekte edin. Azot gazının akış hızı 4,5 l/saattir ve 35 dakika azot gazı enjekte edildikten sonra, sertleştirme fırınının sıcaklığını 35 ℃/dk'lık bir ısıtma hızıyla yavaşça 480 ℃'ye yükseltin ve ilk sertleştirme işlemine geçmeden önce 18 dakika boyunca bu sıcaklıkta tutun; Sertleştirme fırınının sıcaklığını 55 ℃/dk'lık bir ısıtma hızıyla yavaşça 575 ℃'ye yükseltin ve ikinci sertleştirme işlemine geçmeden önce 27 dakika boyunca bu sıcaklıkta tutun; Sertleştirme fırınının sıcaklığını 80 ℃/dk'lık bir ısıtma hızıyla yavaşça 800 ℃'ye yükseltin ve üçüncü sertleştirme işlemine geçmeden önce 38 dakika boyunca bu sıcaklıkta tutun;
S4. Yağda soğutma: Söndürülmüş ürünü çıkarın ve yağda soğutma için birinci söndürme yağı tankına yerleştirin. Söndürme yağının sıcaklığı 275 ℃'dir ve 25 dakika boyunca her 15 dakikada bir karıştırın; Çıkarıldıktan sonra, soğutma yağı sıcaklığı 60 ℃ olan ikinci söndürme yağı tankına yerleştirin ve ürün sıcaklığı 100 ℃'ye düşene kadar her 15 dakikada bir karıştırın;
S5. Yağ giderme: Soğutulmuş ürünü çıkarın ve 40 dakika bekletin. Ürünün yüzeyindeki soğutma yağını, 33 ℃ sıcaklık ve 22 m/s rüzgar hızına sahip soğuk hava ile üfleyerek temizleyin;
S6. Tavlama: Yağdan arındırılmış ürünü tavlama fırınına koyun, tavlama sıcaklığını 145 ℃'ye ve tavlama süresini 2,2 saate ayarlayın. Tavlama işleminin ilk aşamasını gerçekleştirin; Sıcaklığı 390 ℃'ye yükseltin, 4,5 saat tavlayın ve tavlama işleminin ikinci aşamasına geçin; Tavlama işleminden sonra ürünü oda sıcaklığına kadar hava ile soğutun.
Bu uygulama örneğinin s2 adımında ön ısıtma fırınına verilen yüksek sıcaklıktaki azot, s3 adımındaki söndürme fırınındaki azot olup, akış hızı 3 l/saattir.
Mekanik performans testi
Yapılan test sonuçlarına göre, bu buluşta belirtilen ısıl işlem yöntemiyle işlenmiş cıvataların mukavemet seviyesinin 10,5'in üzerinde olduğu ve kalite gereksinimlerini karşıladığı görülmektedir.
Bu buluşa konu cıvatanın ısıl işlem süreci basittir, kullanımı kolaydır ve iyi bir sertleştirme etkisine sahiptir. Ürün önceden ısıtılarak, yüzeyindeki temizleme solüsyonu kurutulabilir ve sertleştirme fırınındaki ani sıcaklık artışı ürün kalitesini etkilemez; Ön ısıtma fırınında kullanılan yüksek sıcaklıktaki azot, sertleştirme fırınından gelir, bu da ön ısıtma fırınındaki ısıtma cihazını ortadan kaldırarak enerji tüketimini azaltır ve üretim maliyetlerini düşürür; Ön ısıtma ve sertleştirme fırınlarına azot enjekte edilmesi, içerideki havayı uzaklaştırarak oksijen ile ürün arasındaki oksidasyon reaksiyonlarını önler, böylece dekarbürizasyonu ve dişli bağlantı elemanlarının arızalanmasını önler ve ürünün kullanım ömrünü uzatır; Kademeli ısıtma ve sertleştirme işlemi, ürünün sertleştirme etkisini ve kalitesini artırabilir; Kademeli yağ soğutma işlemi, yüksek sıcaklıktaki ürünleri kalitelerine zarar vermeden etkili bir şekilde soğutabilir.
Bu şartnamenin açıklamasında, “bir uygulama örneği”, “bazı uygulama örnekleri”, “örnekler”, “belirli örnekler” veya “bazı örnekler” gibi terimlere yapılan atıf, uygulama örneği veya örnekle birlikte tanımlanan belirli özelliklerin, yapıların, malzemelerin veya niteliklerin, bu buluşun en az bir uygulama örneği veya örneğinde yer aldığını ifade eder. Bu şartnamede, yukarıdaki terimlerin şematik ifadeleri aynı uygulama örneklerine veya örneklere atıfta bulunmak zorunda değildir. Dahası, tanımlanan belirli özellikler, yapılar, malzemeler veya nitelikler, bir veya daha fazla uygulama örneği veya örnekte uygun bir şekilde birleştirilebilir.
Yukarıda, bu buluşun temel prensipleri, ana özellikleri ve avantajları gösterilmekte ve açıklanmaktadır. Bu sektördeki teknisyenler, yukarıdaki örneklerin bu buluşu hiçbir şekilde sınırlamadığını ve eşdeğer ikame veya eşdeğer dönüşüm yoluyla elde edilen herhangi bir teknik çözümün bu buluşun koruma kapsamına girdiğini anlamalıdır.
Yayın tarihi: 04-08-2023