Без рубрики

При закалке нагретую стальную деталь необходимо охладить достаточно быстро, чтобы сформировать требуемую структуру и получить заданную твёрдость. Но слишком интенсивный или неравномерный теплоотвод создаёт высокие внутренние напряжения, из-за которых металл может растрескаться или изменить геометрию. Закалочное масло позволяет управлять скоростью охлаждения мягче, чем вода или водные растворы. Его выбирают не просто по вязкости: учитывают марку стали, размеры и форму детали, прокаливаемость, температуру ванны, интенсивность перемешивания и требуемые свойства после термообработки. Как масло охлаждает сталь при закалке После погружения раскалённой детали охлаждение происходит не с постоянной скоростью. Сначала вокруг поверхности формируется паровая рубашка, которая временно препятствует интенсивному отводу тепла. Затем начинается более активное кипение масла у поверхности детали, а после снижения температуры основную роль играет конвективное охлаждение. Для результата закалки важна вся кривая охлаждения. Слишком длительная паровая фаза способна привести к недостаточной скорости охлаждения и появлению участков с пониженной твёрдостью. Чрезмерно интенсивное охлаждение, наоборот, повышает температурный градиент между поверхностью и сердцевиной и увеличивает риск трещин и коробления. Современные ускоренные закалочные масла могут содержать присадки, сокращающие продолжительность паровой стадии и делающие охлаждение более равномерным. Поэтому оценивать масло только по его вязкости неправильно. Быстрые и более вязкие закалочные масла: в чём разница Низковязкое масло обычно легче циркулирует вокруг детали и быстрее отводит нагретую жидкость от её поверхности. Но реальная охлаждающая способность зависит также от состава базового масла, присадок, температуры ванны и перемешивания. Быстродействующие закалочные масла нужны там, где сталь имеет сравнительно невысокую прокаливаемость и необходимо быстро пройти температурный диапазон, в котором могут образовываться нежелательные структуры. Такие среды используют, когда получение требуемой твёрдости важнее максимально мягкого охлаждения. Более вязкие масла применяют там, где требуется уменьшить интенсивность охлаждения или использовать повышенную температуру ванны. Это особенно актуально для деталей сложной формы, массивных сечений и изделий, чувствительных к деформации. На q-sm.ru представлены несколько марок закалочных масел, включая масло закалочное мзм различных серий (МЗМ-16, МЗМ-26, МЗМ-120) и МГЗ. МЗМ-16 относится к менее вязким продуктам и предназначено для работы при сравнительно невысокой температуре ванны. МЗМ-26 имеет большую вязкость и более широкий температурный диапазон. МЗМ-120 позиционируется как высоковязкое масло, допускающее работу при более высокой температуре, чем МЗМ-26. При этом переходить с одной марки на другую только ради изменения вязкости нельзя. Сначала необходимо проверить технологию закалки конкретной стали и требуемую кривую охлаждения. Температура закалочной ванны влияет на результат Температура самого масла — один из рабочих параметров процесса. Для МЗМ-16 по ТУ 38.101135-88 указывается рабочий диапазон 20–40 °C. Для МЗМ-26 — 30–120 °C. Это уже показывает, почему нельзя считать все закалочные масла взаимозаменяемыми. При нагреве вязкость масла уменьшается, меняются условия конвекции и продолжительность отдельных стадий охлаждения. Поэтому одна и та же деталь, погружённая в одну и ту же марку масла при разных температурах ванны, может охлаждаться по-разному. Температуру необходимо поддерживать в установленном технологией диапазоне. Нельзя просто продолжать работу по мере разогрева ванны после каждой партии деталей. Для серийного производства особенно важны система охлаждения масла, циркуляция и контроль температуры. Иначе первая и десятая партии могут фактически закаливаться в разных условиях. Почему появляются закалочные трещины и коробление Во время закалки поверхность детали охлаждается быстрее сердцевины. Одновременно происходят структурные превращения стали, сопровождающиеся изменением объёма. В результате внутри изделия возникают значительные напряжения. Вероятность трещин и деформации возрастает, если: Поэтому дефект после термообработки не всегда означает, что было выбрано «слишком быстрое масло». Необходимо анализировать весь технологический цикл. Чем опасна вода в закалочном масле Вода — один из наиболее опасных загрязнителей масляной закалочной ванны. Даже небольшое её количество заметно изменяет характер теплоотвода. В технических материалах Quaker Houghton отмечается, что уже около 0,05% воды способно существенно изменить характеристики закалки и стать причиной мягких пятен, коробления или трещин. При значительно большей концентрации возрастает вероятность интенсивного вспенивания и связанных с ним пожароопасных ситуаций. Вода может попасть в ванну из-за негерметичного водяного теплообменника, конденсата, неправильного хранения масла или попадания технологических жидкостей. Если характер закалки неожиданно изменился, появились нестабильная твёрдость или дефекты, проверка масла на содержание воды должна быть одной из первых операций. Что происходит с маслом при длительной эксплуатации Закалочная ванна работает в тяжёлом температурном режиме. При каждой загрузке раскалённые детали локально нагревают масло, а постоянный контакт с воздухом способствует его окислению. Постепенно в жидкости образуются кислые продукты окисления, смолистые соединения и шлам. Может увеличиваться вязкость, ухудшаться чистота деталей после закалки и изменяться охлаждающая характеристика масла. Особенно опасно то, что старение не всегда делает масло просто «слабее». Окисленные компоненты способны изменить устойчивость паровой фазы и повысить максимальную скорость охлаждения. В результате ванна, которая раньше обеспечивала стабильную геометрию деталей, со временем может начать давать больше коробления и трещин. Поэтому состояние закалочного масла нельзя оценивать только по цвету. Шлам и механические загрязнения В закалочную ванну постепенно попадают окалина, частицы металла, продукты окисления и загрязнения с поверхности деталей. Твёрдые частицы оседают на дне, загрязняют теплообменники и трубопроводы. Часть шлама остаётся во взвешенном состоянии и циркулирует вместе с маслом. Отложения ухудшают стабильность процесса, могут загрязнять поверхность деталей и затрудняют нормальную циркуляцию жидкости. Особенно критично загрязнение там, где для одинаковой твёрдости серийных деталей требуется высокая повторяемость режима. Для свежих масел МЗМ нормируется содержание механических примесей и допускается лишь минимальное содержание воды, что подчёркивает значение чистоты охлаждающей среды ещё до начала эксплуатации. Когда масло нужно фильтровать Фильтрация нужна прежде всего для удаления твёрдых загрязнений: окалины, нагара, частиц металла и части шлама. Поводом проверить систему фильтрации служат: Но фильтр не восстанавливает химически состарившееся масло. Если значительно изменились вязкость, кислотное число или охлаждающая характеристика, удаление механических примесей само по себе проблему не решит. Когда закалочное масло необходимо менять Назначать универсальный срок замены в месяцах или отработанных партиях неправильно. Две одинаковые ванны могут стареть с совершенно разной скоростью из-за различной загрузки, температуры, контакта с воздухом и загрязнения. Решение о замене принимают по состоянию масла и стабильности процесса. Контролируют вязкость, кислотное число, содержание воды и механических примесей, температуру вспышки и непосредственно охлаждающую способность. Если охлаждающая кривая заметно отличается от характеристики свежего масла и вернуть требуемые свойства очисткой невозможно, ванну необходимо частично или полностью обновлять. Особенно важен лабораторный контроль в серийном производстве. Дожидаться появления трещин или брака по твёрдости значительно дороже, чем отслеживать изменение свойств масла заранее. Как выбирать между МЗМ-16, МЗМ-26, МЗМ-120 и другими маслами Начинать выбор нужно с детали и технологического процесса, а не с названия масла. Перед покупкой необходимо