기계적 연결의 핵심 구성 요소로서 스크류 성능은 장비의 신뢰성과 안전성을 직접 결정합니다. 열처리는 가열, 절연 및 냉각 공정을 제어하여 나사의 내부 구조를 수정하여 원하는 기계적 특성 (예 : 강도, 경도 및 인성)을 달성하는 중요한 과정입니다. 다른 재료 (예 : 탄소강, 합금강 및 스테인리스 스틸)로 만든 나사는 다양한 응용 분야 (예 : 자동차, 건축 및 항공 우주)의 요구 사항을 충족시키기 위해 맞춤형 열처리 솔루션이 필요합니다.
나사 열처리의 핵심 목적
나사는 작동 중에 장력, 전단 및 충격과 같은 하중을 견딜 수 있어야하며 일부는 부식 및 고온과 같은 가혹한 환경을 견딜 수 있어야합니다. 열처리의 핵심 목표는 세 가지 주요 범주로 분류 될 수있는 강도와 인성 사이의 균형을 맞추는 것입니다.
성능 향상 (가장 중요한 목표) : 내부 구조 (예 : Martensite 또는 Sorbite 형성)를 변형시킴으로써, 인장 강도, 항복 강도 및 나사의 경도가 증가하여 하중 하에서 소성 변형 또는 골절을 방지합니다. (일반적인 응용 프로그램에는 자동차 엔진 블록 나사와 브리지 연결 나사가 포함되며, 이는 변형없이 높은 하중을 견딜 수 있어야합니다.)
내부 스트레스 완화 : 차가운 제목 (형성) 및 가공 후, 잔류 응력은 나사 내에 남아 있으며, 이는 후속 사용 중에 균열 또는 치수 변형을 쉽게 초래할 수 있습니다. 열 처리는 저온 템퍼링 및 스트레스 완화 어닐링과 같은 과정을 통해 이러한 내부 응력을 방출하고 차원 안정성을 보장 할 수 있습니다. (일반적인 사용 사례 : 정밀 기기에 사용되는 마이크로 나사는 매우 높은 차원 정확도가 필요합니다 (예 : ± 0.01mm의 공차).)
가공 가능성 향상 : 고 탄소 강과 같은 일부 고열 물질은 직접 가공하기가 어렵습니다. 어닐링은 경도를 줄이고 가소성을 증가시켜 냉기 제목 또는 스레딩을 촉진 할 수 있습니다. 그러면 담금질과 템퍼링을 사용하여 강도를 높일 수 있습니다. (일반적인 사용 사례 : 45# 스틸 스크류는 성형하기 전에 어닐링됩니다 (HB180-220으로의 경도를 줄이기 위해), 가공 후 Quenching and Tempering (HRC35-40에 대한 경도를 높이기 위해).
일반적인 나사 재료 및 해당 열 처리 공정
나사 재료의 선택은 열처리 경로를 결정합니다. 다른 재료 간의 조성 (예 : 탄소 함량 및 합금 요소)의 차이는 완전히 상이한 상 변환 특성 및 성능 요구 사항을 초래한다. 다음은 세 가지 주류 재료의 프로세스 조합입니다.
저탄소 강철 Q235, 10# 스틸 : 코어 열 처리 공정 (기화 소화 저온 템퍼링)
중간 탄소 강철 45# 스틸, 35# 스틸 : 중간 중간 온도 템퍼링
합금 구조용 강철 40CR, 35CRMO : 담금질 및 템퍼링 (고온 템퍼링 쿼팅)
Martensitic Stainless Steel 410, 420 : 저온 템퍼링을 해소합니다
나사 열처리의 주요 프로세스 링크
나사 열처리는 경도, 균열 및 변형이 불충분 한 결함을 피하기 위해 "가열 - 유지 - 냉각"의 3 단계 매개 변수를 엄격하게 제어해야합니다. 다음은 핵심 프로세스에 대한 자세한 분석입니다.
전처리 : 어닐링/정규화 (후속 처리 또는 최종 열처리 준비)
어닐링 : 나사를 AC3 (hypoeutectoid steel) 또는 AC1 (hypereutectoid steel) 위로 30-50 ° C로 천천히 가열하고 일정 기간 동안 유지 한 다음 퍼니스에서 천천히 식 힙니다 (냉각 속도 ≤ 50 ° C/h).
목적 : 경도를 줄이기 (예 : 45# 스틸 경도 ≤ HB229), 가공 응력을 완화하며, 냉기 제목 또는 담금질을 준비 할 때 입자 크기를 개선하십시오.
정규화 : 어닐링과 유사한 온도로 가열하지만 공기 중 냉각 (어닐링보다 냉각 속도).
목적 : 어닐링보다 약간 높은 경도로 더 미세한 펄라이트 구조를 생성합니다 (정상화 후 45# 스틸 경도 HB170-230). 특정 강도 요구 사항이있는 비 임계 나사에 적합합니다.
처리 강화 : 담금질 템퍼링 (나사의 최종 기계적 특성 결정)
(담금질)는 높은 경도를 달성하지만 브리티 니스를 달성합니다. 나사는 미세 구조가 완전히 변형되도록이 온도에서 고정 된 45# 강철, 40cr 강철의 840-860 ° C, 45# 강철, 840-860 ° C, 840-860 ° C로 가열됩니다. 빠른 냉각 (예 : 물 또는 오일 냉각)을 통해 오스테 나이트는 마르텐 사이트로 변형되어 경도가 크게 증가합니다.
(템퍼링) 균형 경도와 강인함 (핵심 "튜닝"단계) : 담금질 나사는이 온도에서 유지 된 "Sub-AC1 온도"(오스테 니트 화를 피하기 위해 727 ° C 이상)로 재가열 된 다음 템퍼링 된 Martensite, TrooStite 및 Troostite로 마르텐 사이트를 부분적으로 분해하여 Brittlences를 부분적으로 감소시킵니다.
표면 경화 : 기화/질화 (높은 표면 경도 요구 사항)
저탄소 강철 나사 (예 : 10# 스틸)의 경우 저탄소 함량 (≤0.15%)으로 인해 완전 켄칭은 높은 경도를 달성 할 수 없습니다. 코어의 강인성을 유지하면서 표면 경도를 높이려면 표면 기화가 필요합니다.
기화 공정 : 나사는 침탄 용광로 (메탄 또는 프로판과 같은 기화제를 함유)에 2-6 시간 동안 2-6 시간 동안 표면 탄소 함량을 0.8%-1.2%로 상승시킵니다. 그런 다음 나사를 켄칭하고 저온에서 템퍼링합니다.
나사 열처리의 일반적인 결함 및 예방
열처리 과정에서 부적절한 매개 변수 제어 또는 작동 오류로 인해 나사가 폐기됩니다. 일반적인 결함 및 예방 조치는 다음과 같습니다.
경도가 충분하지 않습니다
원인 : 1. 담금질 온도가 너무 낮습니다. 2. 지주 시간이 충분하지 않습니다. 3. 느린 냉각 속도
예방 조치 : 1. 재료 사양에 따른 퀀칭 온도 설정; 2. 충분한 보유 시간을 보장하십시오. 3. 저탄소 강철 및 합금 강철의 오일 담금질에 물 담금질 사용
켄칭 크래킹
원인 : 1. 과도한 가열 속도 (큰 내부 및 외부 온도 차이); 2. 과도한 냉각 속도; 3. 나사의 날카로운 모서리/균열
예방 조치 : 1. 느린 가열 (무대 가열); 2. 합금 강철에 오일 담금질 또는 오스템 퍼링을 사용하십시오. 3. 가공 중에 날카로운 모서리를 제거하고 사전에 표면 결함을 검사하십시오.
치수 변형
원인 : 1. 불균일 한 가열/냉각; 2. 비대칭 나사 모양; 3. 불충분 한 템퍼링
예방 조치 : 1. 균일 한 가열 용광로를 사용하고 냉각하는 동안 나사를 회전시킵니다. 2. 나사 설계 최적화 (벽 두께 변화 감소); 3. 담금질 후 즉시 성미.
산화 및 탈 카버 화
원인 : 가열 용광로의 과도한 공기로 표면 산화 또는 탄소 손실이 발생합니다.
예방 조치 : 1. 보호 대기 용광로 (질소/수소)를 사용하십시오. 2. 가열하기 전에 나사 표면에 항산화 코팅을 바릅니다.
