Povrchové kalení. Teorie tepelného zpracování Katedra materiálu Strojní fakulty Technická univerzita v Liberci Doc. Ing. Karel Daďourek, 2007



Podobné dokumenty
Povrchové kalení. Teorie tepelného zpracování Katedra materiálu Strojní fakulty Technická univerzita v Liberci Doc. Ing. Karel Daďourek, 2007

TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ KONSTRUKČNÍCH OCELÍ SVOČ Jana Martínková, Západočeská univerzita v Plzni, Univerzitní 8, Plzeň Česká republika

VÝROBA TEMPEROVANÉ LITINY

LASEROVÉ KALENÍ FOREM A NÁSTROJŮ LASER HARDENING OF MOULDS AND TOOLS

Jominiho zkouška prokalitelnosti


TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ RYCHLOŘEZNÝCH OCELÍ SVOČ FST 2010 Lukáš Martinec, Západočeská univerzita v Plzni, Univerzitní 8, Plzeň Česká republika

Úvod. Povrchové vlastnosti jako jsou koroze, oxidace, tření, únava, abraze jsou často vylepšovány různými technologiemi povrchového inženýrství.

Keramika. Technická univerzita v Liberci Nekovové materiály, 5. MI Doc. Ing. K. Daďourek 2008

VÝROBKY PRÁŠKOVÉ METALURGIE

FÁZOVÉ PŘEMĚNY. Hlediska: termodynamika (velikost energie k přeměně) kinetika (rychlost nukleace a rychlost růstu = celková rychlost přeměny)

III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

SIMULACE TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ TYČOVÉ OCELI NA INDUKČNÍCH ZUŠLECHŤOVACÍCH LINKÁCH

Popouštění ocelí. Teorie tepelného zpracování Katedra materiálu Strojní fakulty Technická univerzita v Liberci Doc. Ing. Karel Daďourek, 2007

VLIV PARAMETRŮ LASEROVÉHO POVRCHOVÉHO ZPRACOVÁNÍ NA MIKROSTRUKTURU OCELÍ

Tepelná technika. Teorie tepelného zpracování Doc. Ing. Karel Daďourek, CSc Technická univerzita v Liberci 2007

Tváření za tepla. Jedná se o proces, kdy na materiál působíme vnějšími silami a měníme jeho tvar bez porušení celistvosti materiálu.

ÚSTAV KONSTRUOVÁNÍ seminář Degradace nízkolegovaných ocelí v. abrazivním a korozivním prostředí

Požadavky na nástroj při stříhání. Charakteristika. Použití STRUKTURA CHIPPER / VIKING

VANADIS 10 Super Clean

MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

A U T O R : I N G. J A N N O Ž I Č K A S O Š A S O U Č E S K Á L Í P A V Y _ 3 2 _ I N O V A C E _ _ T E P E L N É Z P R A C O V Á N Í _ P W

Metalografie ocelí a litin

TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ. Ing. V. Kraus, CSc. Opakování z Nauky o materiálu

VLIV TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ NA VLASTNOSTI VYSOCEPEVNÉ NÍZKOLEGOVANÉ OCELI. David Aišman

Metodika hodnocení strukturních změn v ocelích při tepelném zpracování

OCELI A LITINY. Ing. V. Kraus, CSc. Opakování z Nauky o materiálu

CENTRUM VZDĚLÁVÁNÍ PEDAGOGŮ ODBORNÝCH ŠKOL

STROJÍRENSKÁ TECHNOLOGIE I - přehled látky

4. KOVOVÉ MATERIÁLY A JEJICH ZPRACOVÁNÍ. 4.1 Technické slitiny železa Slitiny železa s uhlíkem a vliv dalších prvků

PRASKLINY CEMENTOVANÝCH KOL

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA STROJNÍ

Svařování plamenem nebo plamenové svařování patří mezi tavné metody svařování.

Požadavky na technické materiály

Žíhání druhého druhu. Teorie tepelného zpracování Katedra materiálu Technická univerzita v Liberci Doc. Ing. Karel Daďourek, 2007

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ VLIV TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ NA STRUKTURU A MECHANICKÉ VLASTNOSTI NÁSTROJOVÝCH OCELÍ

Měření mikro-mechanických vlastností tepelně zpracovaných ocelí. Jaroslav Zapletal

ZÁKLA L DY Y OB O RÁBĚNÍ Te T o e r o ie e ob o r b áb á ě b n ě í n, z ák á lad a n d í n d r d uh u y h třísko k v o éh é o h o obrábění

Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Obrábění. Název: Téma: Fyzikální metody obrábění 2. Ing. Kubíček Miroslav. Autor:

ŽÍHÁNÍ 1. ŽÍHÁNÍ OCELÍ

Západočeská univerzita v Plzni fakulta Strojní

TEORIE SLÉVÁNÍ. Autoři přednášky: prof. Ing. Iva NOVÁ, CSc. Ing. Jiří MACHUTA, Ph.D. Pracoviště: TUL FS, Katedra strojírenské technologie

TECHNOLOGIE I. Autoři přednášky: prof. Ing. Iva NOVÁ, CSc. Ing. Jiří MACHUTA, Ph.D. Pracoviště: TUL FS, Katedra strojírenské technologie

TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ OCELÍ

K618 - Materiály listopadu 2013

TECHNOLOGIE SVAŘOVÁNÍ MIKROLEGOVANÝCH OCELÍ DOMEX 700MC SVOČ FST

Charakteristika. Použití MECHANICKÉ VLASTNOSTI FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI HOLDAX. Pevnost v tahu. Pevnost v tlaku

Tepelné a chemickotepelné zpracování slitin Fe-C. Žíhání, kalení, cementace, nitridace

ŽELEZO A JEHO SLITINY

Lisy působí na tvářený materiál klidným tlakem a prokovou materiál v celém průřezu. Oproti bucharům je práce na nich bez rázů a bezpečnější.

Tepelné a chemickotepelné zpracování slitin Fe-C. Žíhání, kalení, cementace, nitridace

Metalografie. Praktické příklady z materiálových expertíz. 4. cvičení

Koroze. Samovolně probíhající nevratný proces postupného narušování a znehodnocování materiálů chemickými a fyzikálněchemickými vlivy prostředí

Prášková metalurgie. Výrobní operace v práškové metalurgii

Princip inkoustového tisku

Moderní způsoby vrtání, vrtání magnetickou vrtačkou, nové typy vrtáků

Metalografie. Praktické příklady z materiálových expertíz. 4. cvičení

Protahování, protlačování

Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích. Institute of Technology And Business In České Budějovice

Okruh otázek s odpověďmi pro vstupní test.

Svařování svazkem elektronů

SLITINY ŽELEZA NA VÝFUKOVÁ POTRUBÍ SPALOVACÍCH MOTORŮ FERROUS ALLOYS FOR EXHAUST PIPELINE OF COMBUSTION ENGINES

KALENÍ. Tepelné zpracování kovových materiálů

Hodnocení opotřebení a změn tribologických vlastností brzdových kotoučů

PRODUKTIVNÍ TECHNOLOGIE VÝROBY PROTOTYPOVÝCH UTVAŘEČŮ NA ŘEZNÝCH NÁSTROJÍCH SVOČ FST 2016

Fe Fe 3 C. Metastabilní soustava

Kalení rychlořezných ocelí : metalurgické výhody soli

NTI/USM Úvod do studia materiálů Ocel a slitiny železa

Projekt: 1.5, Registrační číslo: CZ.1.07/1.5.00/ Tepelné zpracování

ϑ 0 čas [ s, min, h ]

III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Pracovní list č.6 k prezentaci Kalení

KALENÍ A POPOUŠTĚNÍ. 0 0,4 0,8 1,2 1,6 1,8 Obsah C (%) Oblasti vhodných kalících teplot v diagramu Fe - Fe3C

Základní informace o wolframu

Kovy a kovové výrobky pro stavebnictví

PEVNOSTNÍ MATERIÁLY V KAROSÉRII

STROJNÍ KOVÁNÍ Dělíme na volné a zápustkové.

SNÍMAČE PRO MĚŘENÍ VZDÁLENOSTI A POSUVU

þÿ V l i v v o d í k u n a p e v n o s t a s v ay i t vysokopevných martenzitických ocelí pro automobilové aplikace

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Použití. Charakteristika SLEIPNER PŘÍKLADY:

Keramika spolu s dřevem, kostmi, kůží a kameny patřila mezi první materiály, které pravěký člověk zpracovával.

Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Hradec Králové, Vocelova 1338, příspěvková organizace

Předmět: Stroje a zařízení v oděvní výrobě. Strojní šicí jehla,,povrchové úpravy yjehel Nové trendy jehel. Ing. Katarína Zelová, Ph.D.

Charakteristika. Vlastnosti. Použití NÁSTROJE NA TLAKOVÉ LITÍ NÁSTROJE NA PROTLAČOVÁNÍ NÁSTROJE PRO TVÁŘENÍ ZA TEPLA VYŠŠÍ ŽIVOTNOST NÁSTROJŮ

Charakteristika. Vlastnosti. Použití FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI TEPLOTA KOROZNÍ ODOLNOST ELMAX. Kaleno a popouštěno na 58 HRC

ŽÍHÁNÍ. Tepelné zpracování kovových materiálů

Metalurgie neželezných kovů Slévárenství Část 2 Ing. Vladimír Toman

BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV MATERIÁLOVÝCH VĚD A INŽENÝRSTVÍ

Vybrané technologie povrchových úprav. Metody vytváření tenkých vrstev Doc. Ing. Karel Daďourek 2008

Nikl a jeho slitiny. Ing. David Hrstka, Ph.D. -IWE

TOOLS NEWS B228CZ. Řada čelních stopkových fréz CERAMIC END MILL. Ultravysoká produktivita pro niklové žáruvzdorné slitiny

US 2000 MC NÁSTROJOVÁ OCEL. Certifikace dle ISO 9001 CHARAKTER CHEMICKÉHO SLOŽENÍ. Typické oblasti použití FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI.

TEST PRO VÝUKU č. UT 1/1 Všeobecná část QC

Nauka o materiálu. Přednáška č.11 Neželezné kovy a jejich slitiny


Technologické procesy (Tváření)

Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Hradec Králové, Vocelova 1338, příspěvková organizace

Obr. 1. Řezy rovnovážnými fázovými diagramy a) základního materiálu P92, b) přídavného materiálu

Hodnocení mechanických vlastností vybraných druhů ocelí. Jakub Kabeláč

42 28XX nízko středně legované oceli na odlitky odlévané jiným způsobem než do pískových forem 42 29XX vysoko legované oceli na odlitky

Transkript:

Povrchové kalení Teorie tepelného zpracování Katedra materiálu Strojní fakulty Technická univerzita v Liberci Doc. Ing. Karel Daďourek, 2007

Vlastnosti rychlých ohřevů Ohřívá se jen povrchová vrstva Ohřev je omezen jen na část povrchu Zvyšují se teploty fázových přeměn Nemůže proběhnout homogenizace materiálu

Schema průběhu austenitizace Při rychlém ohřevu není zpravidla čas na homogenizaci austenitu Ve většině případů se nerozpadnou ani všechny karbidy

Austenitizace při rychlém ohřevu Diagram pro feriticko - perlitickou ocel. Červeně naznačena maximální přípustná teplota a maximální čas rychlého ohřevu

Vztahy pro hloubku kalení Vodorovně hloubka zakalení Svisle výkon zdroje ohřevu Čárkované čáry teplota povrchu Plné čáry doba ohřevu Červeně maximální teplota Zeleně oblast nejčastějších ohřevů (0,5 až 2 kw / cm 2 )

Průběh tvrdosti zakalené vrstvy Hloubka zakalení je dána rychlostí ohřevu Do jádra tvrdost pomalu klesá Hloubka nemůže přesáhnout hloubku prokalitelnosti

Je nutné volit zátěž podle hloubky vrstvy Hloubka vtisku musí být pod 1/10 tloušťky zakalené vrstvy Nejlepší je tvrdost podle Vickerse HV1 až HV20, tedy zatížení 10 až 200 N Přesnější je mikrotvrdost v příčném řezu Určování tvrdosti

Vliv různé struktury povrchu a jádra Protože má martenzit větší objem než ferit, je v povrchové zakalené vrstvě vždy tlakové vnitřní napětí, které může dosahovat 50 až 60 MPa. Toto napětí způsobuje značný vzrůst únavové pevnosti, protože brání vzniku trhlin při tahovém namáhání povrchu. V křehkém materiálu (litině) může toto napětí lehce vyvolat vznik povrchových trhlin malá pevnost grafitu.

Samozakalení materiálu Vzniká spád teploty v materiálu, který způsobí, že materiál sám ochladne stejně rychle jako se ohřál V mnoha případech to stačí k zakalení Předpokladem je malá hloubka kalení ve srovnání s rozměry Ohřev musí být dostatečně rychlý

Metody povrchového kalení Kalení plamenem nejstarší, přibližně konstantní rychlost ohřevu, není přesně lokalizováno Kalení indukční nejužívanější, rychlost ohřevu se prudce mění, možnost i větší hloubky ohřevu Kalení energetickými svazky (laser, elektronový paprsek, plasma) nejmodernější, nejrychlejší, přísně lokalizovaný, rychlost může být řízena počítačem

Různé teploty plamene

Acetylen ideální plyn Nejvyšší teplota plamene Nejvyšší rychlost hoření Nejvyšší výkon plamene Nejkratší doba ohřevu Nejnižší spotřeba kyslíku Je lehčí než vzduch (91 % hustoty vzduchu)

Rozložení teplot v plameni

Použitelné oblasti plamene

Složení plamene acetylen - kyslík

Vzhled acetylenového plamene Vlevo redukční plamen Uprostřed neutrální plamen Vpravo oxidační plamen

Dosahované rychlosti ohřevu acetylenový plamen

Výkon plamene - kyslík

Bodový hořák Ohřev rotačního předmětu Ochlazování opět odvodem tepla do součásti

Dvojfázový proces Nahoře první fáze ohřev Dole druhá fáze kalení vodní nebo olejovou sprchou Možný i podélný posuv po krocích, nebo šroubovice Bodový hořák

Štěrbinový hořák Postupný ohřev pruhu Kalení vodní nebo olejovou sprchou Na samokalení zpravidla již velký ohřátý objem

Tvarovaný štěrbinový hořák Přizpůsobení tvaru rotační součásti. Současný rotační a posuvný pohyb Kalení opět vodní nebo olejovou sprchou

Kalené stopy vedle sebe Mezera mezi stopami musí být alespoň dvě hloubky zakalení Pokud nebude mezera mezi zakalenými vrstvami, druhá vrstva první vrstvu popustí U plamene kritické- není přesně lokalizován

Princip indukčního ohřevu Používá se střídavé magnetické pole střední nebo vysoké frekvence V povrchové vrstvě vznikají elektromagnetickou indukcí vířivé proudy. Hloubka průniku pole a vzniku těchto proudů je pro pole o frekvenci f rovna h = 503. (ρ / f. µ),ρje specifický elektrický odpor a µ relativní magnetická permeabilita kovu. Indukčně ohřívat je možné libovolný elektricky vodivý materiál kov. Pro většinu kovů je µ = 1, u feromagnetických µ >> 1 - výhodné.

Schema indukčního ohřevu 1 cívka, kterou protéká proud 2 jádro, soustřeďující magnetické pole 3 vířivé proudy v povrchu součásti

Schema indukčního kalení

Indukční ohřev slitin železa Železo patří mezi feromagnetické kovy má vysokou relativní magnetickou permeabilitu (sta až tisíce). Hloubka průniku magnetického pole je v železe malá ve srovnání s ostatními kovy. Energie magnetického pole se ale soustřeďuje především ve feromagnetickém materiálu, ohřev oceli je řádově rychlejší než u ostatních kovů.

Magnetické vlastnosti různýh fází železa, ocelí a litin Ferit, cementit a martenzit jsou feromagnetické až do teploty tzv Curiova bodu. Curieův bod feritu je 760 o C Neferomagnetický ferit se někdy označuje jako ferit beta. Austenit není feromagnetický. Grafit není feromagnetický. Austenit i grafit se proto ohřívají mnohem pomaleji, ale do mnohem větší hloubky.

Hloubky vniku magnetického pole v mm : Frekvence Hz : Pro měď : Ferit (20 o C) Austenit (850 o C) 50 10 4 90 2 000 1,5 1 15 10 000 0,7 0,3 6 100 000 0,2 0,1 2 300 000 0,1 0,04 1

Doporučené frekvence pro povrchové kalení ocelí Hloubka mm : Min. frekv. khz Opt. frekv. Hz Max. frekv. khz 1 15 60 000 --- 1,5 7 25 000 100 2 4 15 000 60 3 1,5 7 000 30 4 1 4 000 15 6 0,5 1 500 8 10 0,15 500 2,5

Ohřev pod a nad Curiovým bodem Nad Curiovým bodem ztrácí slitiny železa feromagnetické vlastnosti. Prudce se zvýší hloubka průniku magnetického pole do oceli Silně se zpomalí ohřev, protože enrgie pole se začne rozptylovat do okolí

Schema dějů při indukčním kalení Zpomalení na konci ohřevu omezuje nebezpečí přehřátí povrchu

Charakteristické vlastnosti indukčního kalení Je velmi dobře regulovatelné Moderní magnetické materiály umožňují kalit přesně tu část, kde je to zapotřebí - koncentrátory magnetického pole Jádro nebo koncentrátor musí být co nejblíže k součásti Dnes existují i přenosná zařízení na indukční kalení

Přenosný indukční generátor Pod generátorem jsou zleva doprava přípravky : - Na rotační předměty - Na hrany a p. - Na ploché předměty

Výhody povrchového kalení laserem Minimální tepelně ovlivněné pásmo - minimum deformace není třeba kalicí medium - samokalení možno pracovat i v těžko dostupných místech patří mezi čisté operace možno pracovat v libovolné atmosféře, oxidace je ale vždy minimální lehká ovladatelnost a automatizovatelnost procesu širší pásy možno kalit příčným skanováním paprsku

Časový průběh laserového kalení Výkon záření 20 kw/cm 2 je dvacetinásobek plamene

Hloubka laserového kalení Šikmé šrafování - nataveno

Celkový vzhled zakalené vrstvy Bílá vrchní vrstva - přetavené, martenzit Hlavní bílá vrstva - martenzit Černá vrstva - přechod, částečné kalení Šedá vrstva - jádro

Struktura zakalené vrstvy Nahoře - celkový přehled Vpravo - menší zvětšení Vlevo - velké zvětšení

Zařízení na kalení laserem

Výsledky na oceli 1.2358 0,6 C, 0,8 Mn, 4,5 Cr, 0,5 Mo šířka stopy

Výsledky na oceli 1.2358 0,6 C, 0,8 Mn, 4,5 Cr, 0,5 Mo hloubka stopy

Ukázka povrchového kalení Správné povrchové kalení. Hloubka 5 mm.