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2000年以来の誘導加熱

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航空産業における焼入れ媒体の応用

  プロセス材料の一種である焼入れ媒体は、冷却経路を制御するための重要な媒体であり、材料が所望の構造と特性を得ることを可能にし、極端なサービス性能で材料に耐えることができます。 近年、中国の航空産業は大きな技術的進歩を遂げていますが、熱処理の分野では、「重熱と軽冷」の現象、つまり、加熱装置とプロセスの重要性が無視されているという現象もあります。急冷冷却。

  焼入れ媒体には多くの種類があり、その特性に応じて XNUMX つのカテゴリに分けることができます。XNUMX つ目は状態変化の発生であり、XNUMX つ目は状態変化の発生ではありません。 第一種普通水、塩またはアルカリ水溶液、ポリマー水溶液、エマルジョン(スラリー)、クエンチングオイルなど; 第二種の食塩浴、アルカリ浴、金属浴、ガス、金属板など。 材料、熱処理、化学工業の発展に伴い、工業先進国では次々と各種の新しい研究開発が行われています。焼入れ媒体の種類、製造業の発展のニーズに適応するため、および焼入れのさまざまな冷却特性とその物理的および化学的特性について、デバイスおよび方法の性能などを段階的に評価します。システムの比較研究、およびそのいくつかはシステムと標準を形成しています。

1.焼入れ油の塗布

  クエンチングオイルには、植物油と鉱物油の1970種類があります。 植物油は安定性が悪いため、航空業界では長い間鉱物油に取って代わられてきました。 XNUMX 年代以降、中国では鉱物系クエンチング オイルの研究が徐々に開始されました。 先進工業国が焼入れ冷却で行った作業を参照して、長い時間の調査の後、特別な焼入れ油のブランクは基本的に埋められました。 中国の既存の熱処理特殊油には、主に高速焼入油、光輝焼入油、高速光輝焼入油、真空焼入油、等温グレーディング焼入油、およびその他の一連の特殊焼入油が含まれます。

●メカニカルオイルの塗布

  中国の航空産業の一部の熱処理工場では、まだ N15 および N32 の全損システム オイル (機械油) を焼入れ油として使用しています。 機械油は主に機械の潤滑油であり、熱処理焼入れ油ではなく、他業界では基本的に廃止されています。 JB/T6955-2008「熱処理における一般的なクエンチング媒体の技術的要件」によると

  N32 の冷却性能は、高速焼入れ油の冷却性能よりもはるかに低いことがわかります。 熱処理の実際の生産では、冷却能力が低いと製品に深刻な影響を与えます。特に、特定の副作用のある製品の場合、影響はより明白です。

  機械油の使用は、熱処理製品のレベルの改善をある程度制限します。 実際の生産でプロの焼き入れ油を使用すると、製品の品質が向上することは明らかであり、機械油をプロの焼き入れ油に置き換えることは避けられない傾向です。

  近年、ますます多くの航空企業が技術のアップグレードと工場の移転を実施し、徐々に専門的なオイルを生産慣行に取り入れて、従来の機械油に取って代わりました。 2003 年以来、Jincheng Nanjing 電気機械および油圧工学研究センターは多目的炉の生産ラインに急冷油を導入し、生産は 10 年以上安定しています。 元の機械油と比較して、ワークの表面硬度はより均一になり、硬度値は前年よりも高くなります。 同時に、加工品の有効焼入れ層深さも向上しました。 同時に、石油製品の安定性、長期間の使用でもプロセスの安定性が維持されることは広く認識されています。 Hongdu 航空産業グループ、avic xi 'an 航空ブレーキ技術有限公司、イーグルの航空鋳造 (無錫) 有限公司、ca の伝送機械有限公司、およびその他の企業機器の革新とプロセスの改善のプロセスは、航空産業の全体的な品質が昇天の基本的な基準を提供するため、徐々に専門の焼入れ油を採用して従来の焼入れ油を置き換えます。

●真空油の塗布

  真空油焼入れは、現在の真空熱処理の主要なプロセスの1970つであり、SAC、XAC、Chengfei、Hongdu、およびその他の航空企業などの主要な国内航空企業で広く使用されています。 真空油焼入れの開発における技術的難点は、真空油焼入れ浸炭の問題である。 30年代、当社の実験的研究により、真空油焼入れが浸炭を引き起こし、疲労性能を低下させる可能性があることが示されました。 最近XNUMX年間で、真空焼入れ油と真空油焼入れ表面浸炭の主要技術が解決されました。

  焼入れ油の熱分解によって形成された活性炭原子は、主に蒸気膜段階で発生します。 焼入れ温度が高いほど浸透しやすくなり、ワークの表面に浸炭層が形成されます。 同時に、鋼を真空中で高温加熱することにより、鋼の表面を活性化させます。 加熱室の真空度が高いほど表面活性化度が高くなり、浸炭現象が現れやすくなります。 この現象を防ぐには、飽和蒸気圧の高い真空焼入油の選定や熱処理工程の改善が必要です。 例えば、ハイス鋼の真空油焼入れでは、ワーク表面に30~40μmの浸炭白層が形成されることがあります。 浸炭現象を防止するには、適切な加熱真空を選択し、油の前にガスを充填するか、軽油二段冷却法を使用するなどの対策を講じて、状況を改善することができます。

金型材料の真空油焼入れ浸炭

図1 金型材料の真空油焼入れ浸炭

2. 水溶性焼入れ媒体およびその他の焼入れ油媒体の適用

  水および水溶性消光媒体も航空産業で広く使用されています。 水溶性消光媒体は、一般に、塩-アルカリ水溶性消光媒体とポリマー水溶性消光媒体に分けられます。 生理食塩水-アルカリ水溶性消光媒体は、航空企業でも広く使用されている NaCl および CaCl2 の最も一般的な溶液です。 たとえば、一部の厚い炭素鋼ワークピースは、水焼入れ油冷プロセスを使用しています。 高分子水溶性消光媒体も多くの種類があり、一般的なポリグリコール(PAG)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルピロリドン(PVP)、ポリアクリル酸ナトリウム(ACR)、これらの媒体は濃度、温度、攪拌方法を変えることで作ることができます水と油の中間の冷却能力で、冷却能力の変化幅が大きい。

  高分子水溶性消光剤PAGが最も広く使用されており、自動車や建設機械などに広く使用されています。 PAG 焼入れ液は、水焼入れ油冷却プロセスを置き換えるために成熟しており、亀裂のないより深い焼入れ層を持っています。 しかし、航空産業における少量バッチと多くの品種の特性により、伝統的に塩浴炉が加熱に使用され、PAG 急冷液の促進が制限されています。 しかし、ソルト炉からベース装入設備への置き換えに伴い、PAG 焼入れ液は徐々に鉄金属にも適用されています。

  PAG 急冷液は、成都航空機有限公司、西安航空機有限公司、Comac などの少数の企業によってアルミニウム合金の固溶体にも使用されています。PAG 急冷液は効果的に50%以上のアルミニウム合金の変形。 これは海外で広く使用されており、成熟したアプリケーション プロセスと標準システムを備えています [3,4]。 ポリマークエンチャーは水よりも高価ですが、変形を減らし、修正時間を短縮し、製品のスクラップ率を減らすことで、トータルコストを削減します。 たとえば、ボーイングは、ポリマー溶液クエンチングを使用してクエンチング歪みをほぼ排除し、年間合計 600,000 ドル以上のキャリブレーション コストを節約しています。

PAGと水道水による2A12板の焼入れ変形比較

図2 PAGと水道水による2A12板の焼入れ変形の比較

  航空産業では、溶融塩、溶融アルカリ、および鉛浴にも特定の用途があります。その中で、溶融塩が最も一般的な用途であり、主にマルテンサイトグレーディング焼入れ、ベイナイト等温焼入れ、および「ソーテナイト焼入れ」に使用されます。これらの焼入れ媒体は、製品のいくつかの特別な技術的要件によると、物理的状態の変化のない媒体は、他のクエンチング媒体に置き換えることは困難です。

3. 航空業界で使用される関連規格の分析

  現在、焼入れ油の国家および工業規格には、主に GB/T 7631.14、GJB 509B、SH/T 0564、HB5415、JB/T 6955、JB/T 13026、JB/T 13347、TB/T 2748 などがあります。航空業界では、主に GJB 509B と HB5415 の XNUMX つの規格が採用されています。 焼入れ油の分類、および焼入れ油の粘度の分類比較には、明らかな違いや矛盾さえあります。

  航空業界標準システムの問題に基づいて、北京航空材料研究所の研究者 Tong Xiaojun は 5354 年に HB 5415 と HB2015 の改訂を組織しました。 GJB 509B および HB5415 規格の非科学的で矛盾する技術的内容の改善。

  全損系油業では普通焼入油、つまり一般的なN15やN32(機械油)と呼ばれていますが、普通焼入油の名称は規格化されていません。で、GJB 5415B は N509 と N509 を一緒に統合します。これは、オイルの選択と標準的な使用を助長しません。

  オーバースピードクエンチングオイルは、HB 5415 には記載されておらず、一律に高速クエンチングオイルに属します。 業界の発展に伴い、過速度焼入油はますます広く使用されており、独立したタイプとして使用できます。 GJB 509B では、過速度焼入れ油を独立した種類の油として使用することも規定されています。 過速度焼入れ油は、主に焼入れ性の低い炭素構造用鋼または焼入れ層の要件が高い製品に適用されます。 その代表的な特徴は、低粘度で低温時の冷却速度が速いことです。 JGB 509B では粘度が 13 ~ 21mm2/s と規定されていますが、実際の業界で一般的に見られる過速度焼入れ油の粘度は一般的に 8 ~ 13mm2/s です。 、およびそのインデックス要件は不合理です。 SH 0564 リビジョン、粘度 ≤17mm2/s を参照することをお勧めします。

  急冷油の粘度は規格によって大きく異なります。 JGB 509Bi は 21 ~ 29mm2/s、HB5415 は 20mm2/s 以下です。 業界での高速焼入れ油の粘度は、一般に 12 ~ 25mm2/s です。高速油の粘度指数は、SH 0564 および JB/T 6955 を参照し、≤26mm2/s であることが推奨されます。

  光輝焼入れ油は一般的なタイプの焼入れ油で、大気保護下でのワークの焼入れに適しています。 GJB 509B の粘度は 35 ~ 44mm2/s であり、HB 5415 の粘度は ≤38mm2/s です。市場で一般的なブライト オイルの粘度は一般に 15 ~ 35mm2/s であり、GJB509B の粘度は不合理であり、実用的です。ガイダンスは重要ではありません。 したがって、HB38、SH2、および JB/T 5415 によると、ファスト ブライト オイルの粘度指数は ≤0564mm6955/s であることが推奨されます。

  光輝焼入油は、製品の高輝度を必要とする条件に適しています。 現在、自動車産業や軟窒化などの分野で使用されていますが、国債509Bでは指定されていません。 業界の発展と需要の多様化に伴い、光輝焼入油には特定の応用分野があります。 このタイプは保持する必要があり、関連する指標は HB 5415 および JB/T 6955 に従って実装する必要があります。 ただし、実用的なエンジニアリングガイダンスはほとんど重要ではないため、JB/T 5415 の関連インデックスに従って実装することをお勧めします。

  真空焼入れ油は航空企業で広く使用されており、高速真空焼入れ油と真空焼入れ油の独自の分類方法が引き続き使用されています。 ただし、HB 5415 の粘度は 50℃ でテストされており、実際の工学的意味がなく、さまざまな種類のオイルの水平比較には役立ちません。 したがって、GJB 509B、SH 0564、JB/T 6955 と同様に、40℃を使用して粘度を検出します。 HB 5415 の真空油は 25 ~ 50mm2/s (50℃) にブランクがあり、GJB 509B は 30 ~ 35mm2/s (40℃) にブランクがあります。 しかし、前述のバキュームオイルはあらゆる業界に存在し、HB 5415 と GJB 509B の両方に欠陥があります。 したがって、高速真空焼入れ油および真空焼入れ油の粘度指数は、JB/T 6955 および SH 0564 を参照して実装されます。高速真空焼入れ油の粘度 20 ~ 35mm2/s および真空焼入れの粘度を修正することをお勧めします。オイル 35-70mm2/s。

  等温(段階的)焼入れ油は、規格によって呼び名が異なります。 現在、業界では等温グレード焼入れ油と呼ばれています.GJB 509Bは低温グレード焼入れ油および高温グレード焼入れ油と呼ばれ、SH 0564はNo. 1等温グレード焼入れ油、およびNo. 2等温グレード焼入れ油と呼ばれています. HB 5415 は等温 (段階的) 焼入れ油を提供しません。 名称を統一し、業界でのコンセンサスを容易にするために、JB/T6955 の規定を実施することをお勧めします。それぞれ急速等温 (段階的) 焼入れ油と等温 (段階的) 焼入れ油です。 高速等温 (段階的) 焼入れ油の粘度は 40 ~ 70mm2/s であり、等温 (段階的) 焼入れ油の粘度は > 70mm2/s です。

  HB 5415 の冷却特性試験は銀プローブ規格を採用していますが、GJB 509B はニッケル合金プローブを採用しています。 銀プローブとニッケル合金プローブは 30823 つの独立した標準システムであるため、データ間に線形または変換関係はありません。 ニッケル合金プローブの評価方法は、銀プローブの評価方法とは大きく異なります。 銀プローブは特性温度と特性秒で評価されますが、ニッケル合金プローブ標準は主に上部特性温度、最大冷却速度、および下部特性温度で評価されます。 現在、中国のニッケル合金プローブの標準のほとんど。 実装を容易にするために、冷却特性測定に GB/T XNUMX ニッケル合金プローブ規格を採用することをお勧めします。

4。 概要

  航空産業はハイエンド機器製造業に属します。 現在、機械油や水道水などの一部の伝統的な焼入れ媒体は依然として中国で使用されており、新しい焼入れ媒体の用途と人気には、他の産業分野とのギャップがあります。 同時に、航空業界で使用されているクエンチ媒体の関連標準システムは完全ではなく、非科学的で矛盾した問題が数多くあります。 したがって、航空産業の質の高い発展を促進するために、標準を改訂することが急務です。

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