Apakah kaedah yang boleh digunakan untuk mengurangkan atau menghapuskan tegasan sisa dalam spring keluli tahan karat semasa reka bentuk dan pembuatan

Tekanan sisa adalah isu biasa dan kritikal dalam proses pembuatan spring keluli tahan karat . Ia terutamanya berpunca daripada aliran bahan yang tidak sekata semasa ubah bentuk plastik. Apabila dawai keluli tahan karat dibengkokkan dan dililit ke dalam bentuk spring, bahan luar diregangkan manakala bahan dalam dimampatkan. Ubah bentuk yang tidak sekata ini membawa kepada pengumpulan tegasan dalaman yang berterusan walaupun selepas daya luaran dikeluarkan.

Tegasan sisa mempunyai kesan negatif langsung dan ketara ke atas prestasi spring keluli tahan karat. Pertama, ia mengurangkan had keanjalan spring, menyebabkan ubah bentuk kekal sebelum mencapai beban reka bentuk. Kedua, tekanan sisa dengan ketara mengurangkan hayat keletihan, menyebabkan spring gagal sebelum waktunya selepas kitaran pemuatan berulang. Lebih serius lagi, dalam persekitaran menghakis tertentu, tegasan sisa boleh menjadi pencetus kepada keretakan kakisan tegasan (SCC), yang membawa kepada patah rapuh secara tiba-tiba. Oleh itu, mengurangkan atau menghapuskan tegasan sisa secara berkesan adalah penting untuk memastikan kebolehpercayaan yang tinggi dan jangka hayat spring keluli tahan karat yang panjang.

Rawatan haba: Teknologi teras untuk menghapuskan tekanan sisa

Rawatan haba adalah kaedah yang paling biasa dan berkesan untuk mengurangkan atau menghapuskan tegasan sisa dalam spring keluli tahan karat. Prinsip asasnya adalah untuk memanaskan spring ke suhu tertentu dan menahannya di sana, membolehkan atom dalam bahan memperoleh tenaga yang mencukupi untuk menyusun semula, dengan itu melepaskan dan mengagihkan semula tegasan yang disebabkan oleh kerja sejuk.

1. Perangai Rendah (Melegakan Tekanan):

Ini adalah kaedah rawatan haba pelepasan tekanan yang paling biasa. Untuk keluli tahan karat martensit (seperti 420 dan 440°C) dan keluli tahan karat austenit (seperti 302 dan 304), ini biasanya dilakukan pada suhu yang lebih rendah.

Keluli tahan karat austenit (302, 304, dan 316): Suhu pembajaan pelepasan tegasan yang ideal biasanya antara 340°C dan 450°C. Dalam julat suhu ini, bahan tidak mengalami perubahan fasa, tetapi gerakan haba atom adalah mencukupi untuk melepaskan kebanyakan tegasan dalaman. Suhu tinggi boleh menyebabkan karbida memendakan pada sempadan butiran, mengurangkan rintangan kakisan, jadi kawalan suhu yang ketat adalah penting.

Keluli tahan karat martensit (410, 420, dan 431): Mata air ini biasanya dibaja selepas pelindapkejutan, dan kawalan suhu adalah penting. Suhu pembajaan pelepasan tekanan biasanya antara 250-400°C, dengan berkesan mengurangkan tekanan sisa sambil mengekalkan kekerasan dan kekuatan yang diperlukan.

2. Rawatan Penyelesaian dan Penuaan:

Untuk keluli tahan karat pengerasan pemendakan (seperti 17-7PH dan 15-5PH), kekuatan muktamadnya bergantung pada rawatan penuaan. Sebelum membentuk, wayar biasanya dalam larutan, menghasilkan kemuluran yang baik. Selepas terbentuk, penuaan bukan sahaja membolehkan fasa pemendakan meningkatkan kekuatan tetapi juga berkesan menghapuskan tekanan sisa. Proses ini berlaku serentak.

Rawatan Mekanikal: Memperbaiki Sifat Permukaan dan Pengagihan Tekanan

Selain rawatan haba, kaedah mekanikal tertentu juga boleh meningkatkan keadaan tegasan spring dengan berkesan, terutamanya tegasan sisa permukaan.

1. Shot Peening:

Shot peening melibatkan penggunaan jet berkelajuan tinggi keluli kecil atau manik seramik untuk memberi kesan pada permukaan spring, mewujudkan lapisan tegasan mampatan.

Prinsip: Tegasan mampatan yang dijana oleh shot peening boleh mengimbangi tegasan baki tegangan pada permukaan. Memandangkan retakan keletihan biasanya bermula dari permukaan, lapisan tegasan mampatan ini boleh menghalang perambatan retak dengan berkesan, meningkatkan hayat keletihan spring dengan ketara.

Aplikasi: Letupan tembakan amat sesuai untuk spring yang tertakluk kepada beban kitaran tinggi atau keadaan operasi yang melampau, seperti spring injap enjin automotif dan spring kritikal dalam industri aeroangkasa.

2. Prategasan:

Prategasan, juga dikenali sebagai "memampatkan" atau "menetapkan," ialah kaedah untuk menghapuskan tekanan sisa secara aktif.

Prinsip: Selepas spring dibuat, daya mampatan atau kilasan yang melebihi beban reka bentuknya dikenakan padanya, menyebabkan ubah bentuk plastik kekal sedikit. Proses ini mengagihkan semula tegasan dalam spring, menghasilkan tegasan baki dalam arah yang bertentangan dengan beban kerja selepas beban dikeluarkan.

Kesan: Tegasan baki terbalik ini boleh mengimbangi beberapa tegasan kerja, mengurangkan tahap tegasan dalam penggunaan sebenar, dengan itu meningkatkan kapasiti galas beban spring dan rintangan lesu.

Kawalan Proses dan Pemilihan Bahan

Mengawal penjanaan tegasan sisa pada sumber juga penting.

Memilih Wayar yang Betul: Memilih wayar keluli tahan karat yang berkualiti tinggi dan seragam adalah penting. Lukisan sejuk yang tidak betul atau proses guling sejuk boleh menyebabkan tekanan dalaman yang berlebihan.

Mengoptimumkan proses pembentukan: Melaraskan parameter mesin penggulungan, seperti kelajuan penggulungan dan kadar suapan, boleh mencapai ubah bentuk bahan yang lebih seragam. Peralatan CNC lanjutan boleh mengawal proses pembentukan dengan lebih tepat, mengurangkan ubah bentuk yang tidak sekata.

Kawalan proses yang tepat: Dari wayar memasuki kilang hingga rawatan haba akhir, kawalan parameter proses yang ketat diperlukan pada setiap peringkat. Sebagai contoh, keseragaman suhu relau rawatan haba, kadar ramp-up dan ramp-down, dan masa penahanan mesti dipantau dengan tepat.