Sissejuhatus rullkettide tavalistesse kuumtöötlusprotsessidesse

Sissejuhatus rullkettide tavalistesse kuumtöötlusprotsessidesse
Rullkettide tootmisprotsessis on kuumtöötlusprotsess võtmeelement nende toimivuse parandamiseks. Kuumtöötluse abil saab rullkettide tugevust, kõvadust, kulumiskindlust ja sitkust oluliselt parandada, pikendades seeläbi nende kasutusiga ja vastates kasutusnõuetele erinevates keerulistes töötingimustes. Järgnevalt on üksikasjalik sissejuhatus mitmesse rullkettide levinumasse kuumtöötlusprotsessi:

I. Karastamis- ja noolutamisprotsess
(I) Kustutamine
Karastamine on protsess, mille käigus rullketti kuumutatakse teatud temperatuurini (tavaliselt üle Ac3 või Ac1), hoitakse seda teatud aja jooksul soojas ja seejärel jahutatakse kiiresti. Selle eesmärk on muuta rullkett suure kõvaduse ja tugevusega martensiitseks struktuuriks. Tavaliselt kasutatavate karastuskeskkondade hulka kuuluvad vesi, õli ja soolane vesi. Vesi jahutab kiiresti ja sobib lihtsa kuju ja väikese suurusega rullkettidele; õli jahutab suhteliselt aeglaselt ja sobib keeruka kuju ja suure suurusega rullkettidele.
(II) Karastamine
Karastamine on protsess, mille käigus karastatud rullkett kuumutatakse teatud temperatuurini (tavaliselt alla Ac1), hoitakse seda soojas ja seejärel jahutatakse. Selle eesmärk on kõrvaldada karastamise käigus tekkiv sisepinge, reguleerida kõvadust ja parandada sitkust. Karastamistemperatuuri järgi saab seda jagada madaltemperatuurseks (150 ℃–250 ℃), keskmise temperatuuriga (350 ℃–500 ℃) ja kõrgtemperatuurseks (500 ℃–650 ℃). Madala temperatuuriga karastamine võimaldab saada kõrge kõvaduse ja hea sitkusega karastatud martensiitstruktuuri; keskmise temperatuuriga karastamine võimaldab saada kõrge voolavuspiiri ning hea plastilisuse ja sitkusega karastatud troostiidistruktuuri; kõrgtemperatuurne karastamine võimaldab saada heade terviklike mehaaniliste omadustega karastatud troostiidistruktuuri.

2. Karburiseerimisprotsess
Karbureerimine toimub süsinikuaatomite tungimise teel rullketi pinda, moodustades kõrge süsinikusisaldusega karastatud kihi, parandades seeläbi pinna kõvadust ja kulumiskindlust, säilitades samal ajal madala süsinikusisaldusega terase sitkuse. Karbureerimisprotsesside hulka kuuluvad tahke karastamine, gaaskarbureerimine ja vedelkarbureerimine. Nende hulgas on gaaskarbureerimine kõige laialdasemalt kasutatav. Rullketi asetamine karastamisatmosfääri imbub teatud temperatuuril ja ajal süsinikuaatomitesse. Pärast karastamist on pinna kõvaduse ja kulumiskindluse edasiseks parandamiseks tavaliselt vaja karastamist ja madalal temperatuuril karastamist.

3. Nitreerimisprotsess
Nitriidimine on lämmastikuaatomite imbumine rullketi pinda, moodustades nitriide, parandades seeläbi pinna kõvadust, kulumiskindlust ja väsimustugevust. Nitriidimisprotsess hõlmab gaasinitrideerimist, ioonnitrideerimist ja vedelnitrideerimist. Gaasnitrideerimine on rullketi asetamine lämmastikku sisaldavasse atmosfääri ja lämmastikuaatomite imbumine pinnale teatud temperatuuril ja aja jooksul. Pärast nitrideerimist on rullketil kõrge pinna kõvadus, hea kulumiskindlus ja väike deformatsioon, mis sobib keeruka kujuga rullkettide jaoks.

4. Karbonitrimise protsess
Karbonitriidimine seisneb süsiniku ja lämmastiku samaaegses imbumises rullketi pinnale, moodustades karbonitriide, parandades seeläbi pinna kõvadust, kulumiskindlust ja väsimustugevust. Karbonitriidimisprotsess hõlmab gaasilist karbonitriidimis- ja vedelat karbonitriidimis-. Gaaskarbonitriidimine seisneb rullketi asetamises süsinikku ja lämmastikku sisaldavasse atmosfääri ning teatud temperatuuril ja aja jooksul süsiniku ja lämmastiku samaaegse imbumise võimaldamises pinnale. Pärast karbonitriidimis-järgset rullketti iseloomustab kõrge pinna kõvadus, hea kulumiskindlus ja hea hammustuskindlus.

5. Lõõmutamisprotsess
Lõõmutamine on protsess, mille käigus rullketti kuumutatakse teatud temperatuurini (tavaliselt 30–50 ℃ üle Ac3), hoitakse teatud aja jooksul soojas, seejärel jahutatakse ahjus aeglaselt alla 500 ℃ ja seejärel õhu käes. Selle eesmärk on vähendada kõvadust, parandada plastilisust ja sitkust ning hõlbustada töötlemist ja järgnevat kuumtöötlust. Pärast lõõmutamist on rullketil ühtlane struktuur ja mõõdukas kõvadus, mis võib parandada lõikeomadusi.

6. Normaliseeriv protsess
Normaliseerimine on protsess, mille käigus rullketti kuumutatakse teatud temperatuurini (tavaliselt üle Ac3 või Acm), hoitakse soojas, võetakse ahjust välja ja jahutatakse õhu käes. Selle eesmärk on terade peenestamine, struktuuri ühtlane muutmine, kõvaduse ja tugevuse parandamine ning lõikeomaduste parandamine. Pärast normaliseerimist on rullketil ühtlane struktuur ja mõõdukas kõvadus, mida saab kasutada nii viimase kui ka esialgse kuumtöötlusena.

7. Vananemisravi protsess
Vananemistöötlus on protsess, mille käigus rullketti kuumutatakse teatud temperatuurini, hoitakse teatud aja soojas ja seejärel jahutatakse. Selle eesmärk on kõrvaldada jääkpinged, stabiliseerida suurus ning parandada tugevust ja kõvadust. Vananemistöötlus jaguneb loomulikuks ja kunstlikuks vanandamiseks. Looduslik vanandamine on rullketi hoidmine toatemperatuuril või looduslikes tingimustes pikka aega, et järk-järgult kõrvaldada jääkpinged; kunstlik vanandamine on rullketi kuumutamine kõrgemale temperatuurile ja vananemistöötluse teostamine lühema aja jooksul.

8. Pinna karastamise protsess
Pinna karastamine on protsess, mille käigus rullketi pinda kuumutatakse teatud temperatuurini ja seejärel jahutatakse kiiresti. Selle eesmärk on parandada pinna kõvadust ja kulumiskindlust, säilitades samal ajal südamiku hea sitkuse. Pinna karastamise protsesside hulka kuuluvad induktsioonkuumutusega pinna karastamine, leegikuumutusega pinna karastamine ja elektrilise kontaktkuumutusega pinna karastamine. Induktsioonkuumutusega pinna karastamine kasutab rullketi pinna kuumutamiseks indutseeritud voolu tekitatud soojust, mille eelisteks on kiire kuumenemiskiirus, hea karastamise kvaliteet ja väike deformatsioon.

9. Pinna tugevdamise protsess
Pinna tugevdamise protsess seisneb rullketi pinnale füüsikaliste või keemiliste meetodite abil spetsiaalsete omadustega tugevdava kihi moodustamises, parandades seeläbi pinna kõvadust, kulumiskindlust ja väsimustugevust. Levinud pinna tugevdamise protsesside hulka kuuluvad haavelpuhastus, valtsimine ja metalli infiltratsiooni tugevdamine. Haavelpuhastus seisneb rullketi pinna löömises suure kiirusega haavliga, tekitades pinnale jääkpinge, parandades seeläbi väsimustugevust; valtsimine seisneb rullketi pinna valtsimises valtsimisriistade abil, mille tulemusel pind deformeerub plastselt, parandades seeläbi pinna kõvadust ja kulumiskindlust.

10. Puurimisprotsess
Boorimine seisneb boori aatomite imbumises rullketi pinda, moodustades boriide, parandades seeläbi pinna kõvadust ja kulumiskindlust. Boorimisprotsesside hulka kuuluvad gaasiboorimine ja vedelboorimine. Gaasboorimine seisneb rullketi asetamises boori sisaldavasse atmosfääri ning boori aatomite imbumises pinnale teatud temperatuuril ja aja jooksul. Pärast boorimist on rullketil kõrge pinna kõvadus, hea kulumiskindlus ja head hammustusvastased omadused.

11. Komposiitmaterjalide sekundaarne karastamine kuumtöötlusprotsess
Kombineeritud sekundaarne karastuskuumtöötlus on täiustatud kuumtöötlusprotsess, mis parandab oluliselt rullkettide jõudlust kahe karastus- ja noolutusprotsessi abil. See protsess hõlmab tavaliselt järgmisi samme:
(I) Esimene kustutamine
Rullketti kuumutatakse kõrgemale temperatuurile (tavaliselt kõrgemale kui tavapärane karastustemperatuur), et selle sisemine struktuur täielikult austenitiseerida, ja seejärel jahutatakse see kiiresti, et moodustada martensiitne struktuur. Selle etapi eesmärk on parandada rullketi kõvadust ja tugevust.
(II) Esimene karastamine
Pärast esimest karastamist kuumutatakse rullkett keskmise temperatuurini (tavaliselt 300–500 ℃), hoitakse teatud aja jooksul soojas ja seejärel jahutatakse. Selle etapi eesmärk on kõrvaldada karastamisprotsessi käigus tekkiv sisemine pinge, reguleerides samal ajal kõvadust ja parandades sitkust.
(III) Teine kustutamine
Pärast esimest karastamist kuumutatakse rullkett uuesti kõrgemale temperatuurile, kuid veidi madalamale kui esimene karastustemperatuur, ja seejärel jahutatakse kiiresti. Selle etapi eesmärk on martensiitse struktuuri edasine täiustamine ning rullketi kõvaduse ja kulumiskindluse parandamine.
(IV) Teine karastamine
Pärast teist karastamist kuumutatakse rullkett madalamale temperatuurile (tavaliselt 150–250 °C), hoitakse teatud aja jooksul soojas ja seejärel jahutatakse. Selle etapi eesmärk on veelgi kõrvaldada sisemine pinge, stabiliseerida suurus ning säilitada kõrge kõvadus ja kulumiskindlus.

12. Vedel süsinikustamise protsess
Vedelkarbureerimine on spetsiaalne karbureerimisprotsess, mis võimaldab süsiniku aatomitel pinnale tungida, kastes rullketti vedelasse karbureerimiskeskkonda. Selle protsessi eelised on kiire karbureerimiskiirus, ühtlane karbureerimiskiht ja hea juhitavus. See sobib keeruka kujuga ja suure mõõtmete täpsusega rullkettide jaoks. Pärast vedelkarbureerimist on pinna kõvaduse ja kulumiskindluse edasiseks parandamiseks tavaliselt vaja karastamist ja madalal temperatuuril karastamist.

13. Kõvenemisprotsess
Karastamine viitab rullketi sisemise struktuuri täiustamise teel kõvaduse ja kulumiskindluse parandamisele. Konkreetsed sammud on järgmised:
(I) Küte
Rullkett kuumutatakse kõvenemistemperatuurini, et lahustada ja hajutada ketis olevaid elemente, näiteks süsinikku ja lämmastikku.
(ii) Isolatsioon
Pärast kõvenemistemperatuuri saavutamist tuleb isolatsiooni ajal hoida elemente ühtlaselt hajutatuna ja tahke lahuse moodustamiseks teatud aja.
(iii) Jahutamine
Jahutage kett kiiresti, tahke lahus moodustab peeneteralise struktuuri, parandades kõvadust ja kulumiskindlust.

14. Metalli infiltratsiooniprotsess
Metalli infiltratsiooniprotsess seisneb metallelementide infiltreerimises rullketi pinda, moodustades metalliühendeid, parandades seeläbi pinna kõvadust ja kulumiskindlust. Levinud metalli infiltratsiooniprotsesside hulka kuuluvad kroomimine ja vanaadiumi infiltratsioon. Kroomimise protsessis asetatakse rullketi kroomi sisaldavasse atmosfääri ning teatud temperatuuril ja ajahetkel imbuvad kroomi aatomid pinda, moodustades kroomiühendeid, parandades seeläbi pinna kõvadust ja kulumiskindlust.

15. Alumiiniseerimisprotsess
Alumiiniseerimisprotsessi käigus imbuvad alumiiniumi aatomid rullketi pinda, moodustades alumiiniumühendeid, parandades seeläbi pinna oksüdatsioonikindlust ja korrosioonikindlust. Alumiiniseerimisprotsesside hulka kuuluvad gaasialumineerimine ja vedelalumineerimine. Gaasalumineerimine seisneb rullketi asetamises alumiiniumi sisaldavasse atmosfääri ja teatud temperatuuril ja ajahetkel imbuvad alumiiniumi aatomid pinnale. Pärast alumiiniumi imbumist on rullketi pinnal hea oksüdatsioonikindlus ja korrosioonikindlus ning see sobib kasutamiseks kõrgel temperatuuril ja söövitavas keskkonnas.

16. Vase infiltratsiooniprotsess
Vase infiltratsiooniprotsess seisneb vase aatomite infiltreerimises rullketi pinda, moodustades vaseühendeid, parandades seeläbi pinna kulumiskindlust ja hammustusvastast toimet. Vase infiltratsiooniprotsess hõlmab gaasilist vase infiltratsiooni ja vedelat vase infiltratsiooni. Gaasilisel vase infiltratsioonil asetatakse rullketi vaske sisaldavasse atmosfääri ja teatud temperatuuril ja ajahetkel infiltreeritakse vase aatomid pinda. Pärast vase infiltratsiooni on rullketi pinnal hea kulumiskindlus ja hammustusvastane toime ning see sobib kasutamiseks kiiretel ja rasketel koormustel.

17. Titaani infiltratsiooniprotsess
Titaani infiltratsiooniprotsess seisneb titaani aatomite infiltreerimises rullketi pinnale, moodustades titaanühendeid, parandades seeläbi pinna kõvadust ja kulumiskindlust. Titaani infiltratsiooniprotsess hõlmab gaasilise titaani infiltratsiooni ja vedela titaani infiltratsiooni. Gaasilise titaani infiltratsiooni käigus asetatakse rullketi titaani sisaldavasse atmosfääri ja teatud temperatuuril ja aja jooksul infiltreeritakse titaani aatomid pinnale. Pärast titaani infiltratsiooni on rullketi pinnal hea kõvadus ja kulumiskindlus ning see sobib töötingimusteks, kus on kõrge kõvadus ja kõrged kulumiskindluse nõuded.

18. Kobaltimise protsess
Kobaltimisprotsessi käigus imbuvad koobalti aatomid rullketi pinda, moodustades koobaltiühendeid, parandades seeläbi pinna kõvadust ja kulumiskindlust. Kobaltimisprotsess hõlmab gaasikobaltimist ja vedelkobaltimist. Gaaskobaltimise käigus asetatakse rullketi koobalti sisaldavasse atmosfääri ning teatud temperatuuril ja ajahetkel imbuvad koobalti aatomid pinda. Pärast kobaltimist on rullketi pinnal hea kõvadus ja kulumiskindlus ning see sobib töötingimusteks, kus on kõrge kõvadus ja kõrged kulumiskindluse nõuded.

19. Tsirkoniseerimisprotsess
Tsirkoniseerimisprotsessi käigus tsirkooniumi aatomid imbuvad rullketi pinda, moodustades tsirkooniumiühendeid, parandades seeläbi pinna kõvadust ja kulumiskindlust. Tsirkoniseerimisprotsess hõlmab gaasitsirkoniseerimist ja vedelatsirkoniseerimist. Gaasitsirkoniseerimise käigus asetatakse rullketi tsirkooniumi sisaldavasse atmosfääri ning teatud temperatuuril ja ajahetkel imbuvad tsirkooniumi aatomid pinda. Tsirkoniseerimise järel on rullketi pinnal hea kõvadus ja kulumiskindlus ning see sobib töötingimusteks, kus on kõrge kõvadus ja kõrged kulumiskindluse nõuded.

20. Molübdeeni infiltratsiooniprotsess
Molübdeeni infiltratsiooniprotsess seisneb molübdeeni aatomite infiltreerimises rullketi pinda, moodustades molübdeeniühendeid, parandades seeläbi pinna kõvadust ja kulumiskindlust. Molübdeeni infiltratsiooniprotsess hõlmab gaasilise molübdeeni ja vedela molübdeeni infiltratsiooni. Gaasilise molübdeeni infiltratsiooni käigus asetatakse rullketi molübdeeni sisaldavasse atmosfääri ning teatud temperatuuril ja aja jooksul lastakse molübdeeni aatomitel pinda imbuda. Pärast molübdeeni infiltratsiooni on rullketi pinnal hea kõvadus ja kulumiskindlus ning see sobib töötingimusteks, mis nõuavad suurt kõvadust ja kulumiskindlust.