Kuidas ise kodus metalli karastada. Metalli kuumutamine keevitusvooluga Kuidas metalli kuumutada

Metallide kuumtöötlus on üks peamisi viise nende mehaaniliste ja füüsikalis-keemiliste omaduste parandamiseks: kõvadus, tugevus ja muud.

Üks kuumtöötluse tüüp on kõvenemine. Inimene on seda iidsetest aegadest saati edukalt kasutanud käsitööna. Keskajal kasutati seda kuumtöötlemismeetodit metallist majapidamistarvete tugevuse ja kõvaduse parandamiseks: kirved, sirbid, saed, noad, aga ka sõjaväerelvad odade, mõõkade ja muude kujul.

Ja nüüd kasutavad nad seda meetodit metalli omaduste parandamiseks mitte ainult tööstuslikus mastaabis, vaid ka kodus, peamiselt metallist majapidamistarvete kõvendamiseks.

Karastamist mõistetakse metalli kuumtöötluse tüübina, mis seisneb selle kuumutamises temperatuurini, mille juures toimub struktuurimuutus. kristallvõre(polümorfne muundumine) ja edasine kiirendatud jahutamine vees või õlikeskkonnas. Selle kuumtöötluse eesmärk on suurendada metalli kõvadust.

Kasutatakse ka kõvenemist, mille juures metalli kuumenemistemperatuur ei võimalda polümorfset muundumist. Sel juhul on selle olek fikseeritud, mis on metallile iseloomulik kuumutamistemperatuuril. Seda olekut nimetatakse üleküllastunud tahkeks lahuseks.

Polümorfse transformatsiooni kõvenemise tehnoloogiat kasutatakse peamiselt terasesulamist toodete jaoks. Värvilised metallid kõvenevad ilma polümorfset muutust saavutamata.

Pärast sellist töötlemist muutuvad terasulamid kõvemaks, kuid samal ajal muutuvad nad rabedamaks, kaotades elastsuse.

Soovimatu rabeduse vähendamiseks pärast polümorfset kuumutamist rakendatakse kuumtöötlust, mida nimetatakse karastamiseks. See viiakse läbi madalamal temperatuuril metalli järkjärgulise edasise jahutamisega. Sel viisil eemaldatakse metalli pinge pärast kõvenemisprotsessi ja väheneb selle haprus.

Karastamisel ilma polümorfse muundumiseta pole probleemi liigse rabedusega, kuid sulami kõvadus ei saavuta nõutavat väärtust, mistõttu korduva kuumtöötlemise ajal, mida nimetatakse vananemiseks, suureneb see vastupidiselt sulami lagunemise tõttu. üleküllastunud tahke lahus.

Terase karastamise omadused

Karastatakse peamiselt roostevabast terasest tooteid ja nende valmistamiseks mõeldud sulamid. Neil on martensiitne struktuur ja neid iseloomustab suurenenud kõvadus, mis põhjustab toodete haprust.

Kui selliste toodete kuumtöötlemine viiakse läbi kuumutamisega teatud temperatuurini, millele järgneb kiire karastamine, on võimalik saavutada viskoossuse suurenemine. See võimaldab selliseid tooteid kasutada erinevates valdkondades.

Terase karastamise tüübid

Olenevalt roostevabast terasest toodete otstarbest on võimalik karastada kogu eset või ainult selle osa, mis peab töötama ja omama suurenenud tugevusomadusi.

Seetõttu on roostevabade toodete karastamine jagatud kaheks meetodiks: globaalne ja kohalik.

Jahutuskeskkond

Roostevabade materjalide vajalike omaduste saavutamine sõltub suuresti nende jahutusmeetodi valikust.

Erinevad roostevaba terase klassid jahutatakse erineval viisil. Kui madala legeeritud teraseid jahutatakse vees või selle lahustes, siis roostevabade sulamite puhul kasutatakse selleks õlilahuseid.

Tähtis: Valides keskkonda, milles metall pärast kuumutamist jahutatakse, tuleb meeles pidada, et vees jahutamine on kiirem kui õlis! Näiteks 18°C ​​vesi võib sulami jahutada 600°C sekundiga, õli aga vaid 150°C.

Metalli kõrge kõvaduse saavutamiseks jahutatakse vooluga külm vesi. Samuti valmistavad nad ette jahutamise kõvenemise efekti suurendamiseks soolvees lisades veele umbes 10%. lauasool või kasutage happelist keskkonda, milles on vähemalt 10% hapet (tavaliselt väävelhapet).

Lisaks jahutusaine valikule on oluline ka jahutuse režiim ja kiirus. Temperatuuri languse kiirus peab olema vähemalt 150°C sekundis. Seega peaks sulami temperatuur 3 sekundiga langema 300°C-ni. Temperatuuri edasist alandamist saab igal juhul läbi viia, kuna madalatel temperatuuridel kiire jahutamise tulemusena fikseeritud struktuur ei lagune enam.

Tähtis: metalli liiga kiire jahutamine põhjustab selle liigset haprust! Seda tuleks isekõvenemisel arvestada.

On olemas järgmised jahutusmeetodid:

• Kasutades ühte söödet, kui toode asetatakse vedelikku ja hoitakse seal kuni täieliku jahtumiseni.
• Jahutus kahes vedelas keskkonnas: õli ja vesi (või soolalahus) roostevaba terase jaoks. Süsinikterasest valmistatud tooted jahutatakse esmalt vees, kuna see on kiiresti jahutav keskkond, ja seejärel õlis.
• Jet meetod, kui osa jahutatakse veejoaga. See on väga mugav, kui soovite kõvastada toote kindlat piirkonda.
• Temperatuuritingimustele vastava astmelise jahutamise meetod.

Temperatuuri režiim

Õige temperatuurirežiim roostevabast terasest toodete kõvenemisel on nende kvaliteedi oluline tingimus. Saavutuse eest hea esitus need kuumutatakse ühtlaselt temperatuurini 750–850 °C ja seejärel jahutatakse kiiresti temperatuurini 400–450 °C.

Tähtis: metalli kuumutamisel rekristallisatsioonipunktist kõrgemal tekib jämedateraline struktuur, mis halvendab selle omadusi: liigne rabedus, mis põhjustab pragunemist!

Stressi leevendamiseks pärast kuumutamist soovitud metalli kõvenemistemperatuurini kasutatakse mõnikord toodete järkjärgulist jahutamist, alandades temperatuuri järk-järgult igas kuumutamise etapis. See tehnoloogia võimaldab teil täielikult eemaldada sisemised pinged ja saada soovitud kõvadusega vastupidava toote.

Kuidas kodus metalli karastada

Põhiteadmisi kasutades saate terast kodus karastada. Metalli kuumutamisel kasutatakse tavaliselt tulekahju, elektrilisi muhvelahjusid või gaasipõleteid.

Kirve karastamine tulel ja ahjus

Kui soovite anda lisajõudu majapidamistööriistadele, näiteks muuta kirves vastupidavamaks, siis kõige lihtsam on selle karastamine teha kodus.

Tootmise käigus teljed tembeldatakse, mille järgi tunnete ära terase klassi. Vaatleme karastamisprotsessi, kasutades näitena U7 tööriistaterast.

Tehnoloogia tuleb läbi viia vastavalt järgmistele reeglitele:

1. Lõõmutamine. Enne töötlemist nüristage tera terav serv ja asetage kirves põlevasse telliskiviahju kuumenema. Kuumtöötlusprotseduuri tuleb hoolikalt jälgida, et vältida ülekuumenemist (lubatud kuumutamine 720-780°C). Kogenumad meistrid tunnevad temperatuuri ära kuumuse värvi järgi.

Ja algajad saavad temperatuuri teada magnetiga. Kui magnet enam metalli külge ei kleepu, siis on kirves soojenenud üle 768 °C (punane-burgundia värv) ja on aeg maha jahtuda.

Liigutage pokkeriga tulikuum kirves ahju ukse juurde, eemaldage kuumus sügavale, sulgege uks ja ventiil, jätke kuumutatud metall ahju 10 tunniks seisma. Lase kirvel koos pliidiga järk-järgult jahtuda.

2. Terase karastamine. Kuumutage kirves tulel, potiliidil või pliidil tumepunaseks - temperatuur 800-830 °C (magnet on lõpetanud magnetiseerimise, oodake veel 2-3 minutit).

Kõvenemine toimub kuumutatud vees (30°C) ja õlis. Langetage kirvetera intensiivselt liigutades 3-4 cm vette.

3. Kirve tera vabastamine. Karastamine vähendab terase haprust ja leevendab sisemist pinget. Lihvige metalli liivapaberiga, et valgeduse värve paremini eristada.

Hoia kirvest 1 tund ahjus, temperatuuril 270-320°C. Pärast kokkupuudet võtke välja ja jahutage õhu käes.

Video: kirve kuumtöötlus kodus, kolm etappi: lõõmutamine, karastamine, karastamine.

Noa karastamine

Metallide kõvendamiseks on soovitav kasutada ahjusid iseseisvalt. Nugade, kirveste ja muude majapidamistarvete jaoks on kõige sobivamad muhvelahjud. väike suurus. Nendes on võimalik saavutada palju kõrgem kõvenemistemperatuur kui tulel ja lihtsam on saavutada metalli ühtlane kuumenemine.

Sellist ahju saab teha iseseisvalt. Internetist leiate palju lihtsad valikud tema kujundused. Sellistes ahjudes saab metalltoodet kuumutada kuni 700-900°C.

Mõelge, kuidas roostevabast terasest nuga kodus muhvelelektriahju abil karastada. Jahutamiseks kasutatakse vee või õli asemel sulatatud tihendusvaha (saad väeosast).

Põhimeetodid ja viisid elektrienergia muundamiseks soojuseks klassifitseerida järgmisel viisil. Olemas on otsene ja kaudne elektriküte.

Kell otsene elektriküte elektrienergia muundamine soojusenergiaks toimub elektrivoolu läbimise tulemusena otse läbi kuumutatud keha või keskkonna (metall, vesi, piim, pinnas jne). Kell kaudne elektriküte elektrivool läbib spetsiaalset kütteseadet (kütteelementi), millest soojus kandub soojusjuhtivuse, konvektsiooni või kiirguse kaudu kuumutatavale kehale või keskkonda.

Elektrienergia muundamiseks soojusenergiaks on mitut tüüpi, mis määravad elektrikütte meetodid.

Elektrivoolu vooluga läbi elektrit juhtivate tahkete ainete või vedelate ainete kaasneb soojuse eraldumine. Joule-Lenzi seaduse kohaselt soojushulk Q \u003d I 2 Rt, kus Q on soojushulk J; I - silatoka, A; R on keha või keskkonna takistus Ohm; t - voolu vooluaeg, s.

Vastupanu kuumutamist saab läbi viia kontakt- ja elektroodmeetodil.

kontakti viis Seda kasutatakse metallide kuumutamiseks nii otsese elektrikütte põhimõttel, näiteks elektrikontaktkeevitusmasinates, kui ka kaudse elektrikütte põhimõttel - kütteelementides.

Elektroodi meetod Seda kasutatakse mittemetalliliste juhtivate materjalide ja vahendite soojendamiseks: vesi, piim, mahlane sööt, muld jne. Kuumutatav materjal või keskkond asetatakse elektroodide vahele, millele rakendatakse vahelduvpinge.

Elektrivool, mis voolab läbi materjali elektroodide vahel, soojendab seda. Tavaline (destilleerimata) vesi juhib elektrivoolu, kuna see sisaldab alati teatud koguses sooli, leeliseid või happeid, mis dissotsieeruvad ioonideks, mis on elektrilaengute kandjad, see tähendab elektrivool. Piima ja muude vedelike, pinnase, mahlakate söödade jms elektrijuhtivuse olemus on sarnane.

Elektroodide otsekuumutamine toimub ainult vahelduvvoolul, kuna alalisvool põhjustab kuumutatud materjali elektrolüüsi ja selle halvenemist.

Elektritakistusküte on leidnud tootmises laialdast rakendust tänu oma lihtsusele, töökindlusele, mitmekülgsusele ja kütteseadmete madalale maksumusele.

Elektrikaare küte

Elektrikaares, mis tekib gaasilises keskkonnas kahe elektroodi vahel, muundatakse elektrienergia soojusenergiaks.

Kaare käivitamiseks puudutatakse hetkeks toiteallikaga ühendatud elektroode ja liigutatakse seejärel aeglaselt lahku. Kontakti takistust elektroodide lahjendamise hetkel soojendab seda läbiv vool tugevalt. Metallis pidevalt liikuvad vabad elektronid koos temperatuuri tõusuga elektroodide kokkupuutepunktis kiirendavad nende liikumist.

Temperatuuri tõustes suureneb vabade elektronide kiirus nii palju, et nad murduvad elektroodide metallist lahti ja lendavad õhku. Liikudes põrkuvad nad õhumolekulidega ja lõhestavad need positiivselt ja negatiivselt laetud ioonideks. Elektroodide vahel toimub õhuruumi ionisatsioon, mis muutub elektrit juhtivaks.

Lähtepinge mõjul tormavad positiivsed ioonid negatiivsele poolusele (katoodile) ja negatiivsed ioonid - positiivsele poolusele (anood), moodustades seeläbi pika tühjenemise - elektrikaar millega kaasneb soojuse eraldumine. Kaare temperatuur ei ole selle erinevates osades sama ja see on metallelektroodidega: katoodil - umbes 2400 ° C, anoodil - umbes 2600 ° C, kaare keskel - umbes 6000 - 7000 ° C .

Olemas on otsene ja kaudne elektrikaareküte. Peamine praktiline kasutamine leiab elektrikaarkeevitusseadmetes otsest kaarkuumutust. Kaudsete kütteseadmete puhul kasutatakse kaare võimsa infrapunakiirte allikana.

Kui metallitükk asetada vahelduvasse magnetvälja, indutseeritakse selles muutuja e. d.s., mille toimel tekivad metallis pöörisvoolud. Nende voolude läbimine metallis põhjustab selle kuumenemise. Seda metalli kuumutamise meetodit nimetatakse induktsiooniks. Mõne seade induktsioonküttekehad pinnaefekti nähtuse ja läheduse efekti kasutamisel.

Induktsioonkuumutamiseks kasutatakse tööstuslikku (50 Hz) ja kõrgsageduslikku (8-10 kHz, 70-500 kHz) voolu. Levinuim on metallkehade (detailide, toorikute) induktsioonkuumutamine masinaehituses ja seadmete remondis, samuti karastamises. metallosad. Induktsioonmeetodit saab kasutada ka vee, mulla, betooni ja piima pastöriseerimiseks.

Dielektriline küte

Dielektrilise kuumutamise füüsikaline olemus on järgmine. Kiiresti muutuvasse elektrivälja asetatud halva elektrijuhtivusega tahkes ja vedelas keskkonnas (dielektrikud) muundatakse elektrienergia soojusenergiaks.

Igas dielektrikus on elektrilaenguid, mis on seotud molekulidevaheliste jõududega. Neid laenguid nimetatakse seotuks, mitte juhtivate materjalide vabadele laengutele. Elektrivälja toimel on seotud laengud orienteeritud või nihkunud välja suunas. Seotud laengute nihkumist välise elektrivälja toimel nimetatakse polarisatsiooniks.

Vahelduvas elektriväljas toimub pidev laengute ja sellest tulenevalt molekulide, mis on molekulidevaheliste jõududega seotud, liikumine. Energia, mida allikas kulutab mittejuhtivate materjalide molekulide polarisatsioonile, vabaneb soojuse kujul. Mõnel mittejuhtival materjalil ei ole suur hulk vabad laengud, mis tekitavad elektrivälja toimel väikese juhtivusvoolu, mis aitab kaasa täiendava soojuse vabanemisele materjalis.

Dielektrilisel kuumutamisel asetatakse kuumutatav materjal metallelektroodide - kondensaatorplaatide vahele, millele antakse kõrgsageduspinge (0,5 - 20 MHz ja kõrgem) spetsiaalsest kõrgsagedusgeneraatorist. Dielektriline kütteseade koosneb kõrgsageduslampide generaatorist, jõutrafost ja elektroodidega kuivatusseadmest.

Kõrgsageduslik dielektriline küte - paljutõotav viis kuumutamisel ning seda kasutatakse peamiselt puidu, paberi, toiduainete ja sööda kuivatamiseks ja kuumtöötlemiseks (teravilja, juur- ja puuviljade kuivatamine), piima pastöriseerimiseks ja steriliseerimiseks jne.

Elektronkiirega (elektrooniline) küte

Kui elektriväljas kiirendatud elektronide voog (elektronkiir) kohtub kuumutatud kehaga, muundatakse elektrienergia soojusenergiaks. Elektroonilise kütte eripäraks on kõrge energiakontsentratsiooni tihedus, mis on 5x10 8 kW/cm2, mis on mitu tuhat korda suurem kui elektrikaare kütmisel. Elektroonilist kütet kasutatakse tööstuses väga väikeste detailide keevitamiseks ja ülipuhaste metallide sulatamiseks.

Lisaks vaadeldavatele elektrikütte meetoditele kasutatakse seda tootmises ja igapäevaelus. infrapunaküte (kiirgus).

Metalli kuumutamine keevitusvooluga. Joule-Lenzi seadus. Metalli elektritakistus.

Kõik voolu kandvad elemendid kuumenevad elektri-šokk, ja soojushulk, mis vabaneb elektriahela mis tahes sektsioonis aktiivtakistusega R=R(t), mis on t ja τ funktsioon voolul I=I(t) sõltuvalt ajast t, määratakse Joule-Lenzi seadus:

See on üldvalem, mis ei näita ega määra konkreetseid temperatuure vuugipiirkonnas, kui seda kuumutatakse keevitusvooluga.

Siiski tuleb meeles pidada, et R ja I väärtus sõltub suuresti selle voolu voolu kestusest.

Kontaktmasinad on struktuurselt valmistatud nii, et suurim arv elektroodide vahel eraldub soojust.

Õmbluse punktkeevitamisel on kõige rohkem elektrood-elektroodi sektsioone, takistuse kogusumma on elektroodi osa takistuse summa + detail – detail+ detail + elektrood - detail

Ree \u003d 2Red + Rdd + 2Rd

Kõik Ree kogutakistuse komponendid muutuvad keevitamise termilise tsükli jooksul pidevalt.

Kontakttakistus - Rdd on väärtuselt suurim, sest. kontakt toimub piki mikroeendeid ja füüsilise kontakti pindala on väike.

Lisaks on detaili pinnal oksiidkiled ja mitmesugused saasteained.

Sest Peamiselt keevitame olulise tugevusega teraseid ja sulameid, seejärel toimub mikrokareduste täielik kokkuvarisemine alles siis, kui need kuumutatakse keevitusvooluga temperatuurini umbes 600 kraadi C.

Elektroodi-osa kontakti takistus on palju väiksem kui Rdd, sest Osade mikrokareduse eendite vahele viiakse aktiivselt elektroodide pehmemat ja soojust juhtivamat materjali.

Kontaktide suurenenud takistus on tingitud ka sellest, et kontaktpiirkondades on voolujoone järsk kõverus, mis määrab voolutee suurenemise tõttu suurema takistuse.

Kontakttakistus Rdd ja Red oleneb suuresti keevitamise pinna puhastamisest.

Mõõtes 2 plaati, paksusega 3 mm, väga tugevalt kokkusurutud 200N vastavalt ampermeeter-voltmeeter skeemile, saime järgmised väärtused:

Pindade puhastamine ringiga ja lihvimine: 100 µOhm

Järeldus: lihvima

Praktikas kasutatakse söövitamist (keevitamisel suured pinnad), pinnatöötlus metallharjadega, liivapritsi ja haavelpuhastus.

Kontaktkeevitamisel püütakse kasutada külmvaltsitud terast, mille pinnal võib olla õlijääke.

Kui pinnal ei ole roostet, siis piisab keevitatavate pindade rasvatustamisest.

Puhaste, kuid oksiidiga kaetud detailide kontakttakistus väheneb survejõudude suurenedes. See on tingitud mikroeendite suuremast deformatsioonist.

Lülitame voolu sisse, voolujoone suurim tihedus on koondunud juveniilsetele pindadele. Kontaktide kaudu tekkiv vool, mis moodustub mikroeendite deformatsiooni käigus.

Algsel ajahetkel on detaili materjalis voolutihedus väiksem, sest Vooluliinid jaotuvad suhteliselt ühtlaselt ja osadevahelises kontaktis liigub vool ainult läbi juhtivustsoonide, mistõttu on voolutihedus suurem kui põhiosas ning soojuse tootmine ja küte selles piirkonnas on tähendusrikkam.

Kokkupuutuv metall muutub plastiliseks. See deformeerub keevitusjõu mõjul, elektrit juhtivate kontaktide pindala suureneb ja kui saavutatakse t=600 °C (sajandiksekundites), deformeeruvad mikroeendid täielikult, oksiidkiled on osaliselt hävinud, osaliselt hajuvad. detaili massi ja kontakttakistuse Rdd roll ei ole enam kuumutusprotsessis esmatähtis.

Kuid selleks ajaks on osade ja osade kontaktpiirkonna temperatuur kõrgeim, takistus materjal ρ - suurim ja soojuseraldus on niikuinii selles tsoonis intensiivsem.

Kui voolutihedus on piisav kogu selle voolu vältel, algab metalli sulamine.

Sulamisisotermi ilmumist just osa-detaili kontaktis soodustab selle ala väikseim soojuse eemaldamine, detaili enda takistus.

Osa sisemine takistus

Juhi S-lõik

Koefitsient A suurendab voolujoone levimist detaili massi, samas suureneb tegelik laotusala

dk - puiste läbimõõt

A \u003d 0,8-0,95, sõltub materjali kõvadusest ja rohkem takistusest.

Suhtest dk / δ \u003d 3-5 A \u003d 0,8

On ilmne, et detaili takistus sõltub paksusest, seda arvestab koefitsient A ja spetsiifiline elektritakistus osa materjal ρ, sõltub see keemilisest koostisest.

Lisaks sõltub vastupidavus temperatuurist.

ρ(t)=ρ0*(1+αp*T)

Vooluvooluga keevitamise protsessis mõõdetakse t kontaktist kuni sulamiseni ja üle selle

Sulamistemperatuur = 1530 °C

Kui tm on saavutatud, suureneb eritakistus järsult.

αρ - temperatuuri koefitsient

αρ=0,004 1/degC - puhaste metallide puhul

αρ=0,001-0,003 1/degC- sulamitele

αρ väärtus väheneb ligeerimisastme suurenedes.

Temperatuuri tõustes deformeerub nii kontaktis kui ka elektroodide all olev metall, kontaktpind suureneb ja kui elektroodide tööpind on sfääriline, võib kontaktpind suureneda 1,5-2 korda. .

Takistuse muutumise graafik keevitusprotsessi ajal.

Esialgsel ajahetkel suureneb detaili takistus temperatuuri tõusu ja elektritakistuse suurenemise tõttu, seejärel muutub metall plastiliseks ja kontaktpind hakkab suurenema elektroodide sissetungimise tõttu. osa, samuti kontaktpinna osa-osa suuruse suurenemine.

Kogutakistus väheneb, kui keevitusvool välja lülitatakse. See kehtib aga süsiniku ja madala legeeritud terase keevitamise kohta.

Kõrge temperatuuriga Ni- ja Cr-sulamite keevitamisel võib takistus isegi suureneda.

Elektri- ja temperatuuriväli.

Joule-Lenzi seadus Q \u003d IRt näitab soojuse teket voolu kandvates elementides ja soojuse eemaldamise protsessid toimuvad endiselt.

Tänu elektroodide aktiivsele jahutamisele ja soojuse eemaldamise suurenemisele neis saame valatud südamiku läätsekujulise kuju.

Kuid sellist kuju pole alati võimalik saavutada, eriti kui keevitada erinevaid, erineva paksusega materjale ja õhukesi osi.

Teades keevitustsooni temperatuurivälja olemust, on võimalik analüüsida:

1) Valatud südamiku mõõtmed.
2) HAZ-i suurus (struktuur)
3) Jääkpingete suurus, s.o. ühenduse omadused.

Temperatuuriväli – temperatuuride kogum detaili erinevates punktides teatud ajahetkel.

Sama temperatuuriga punkte, mis on ühendatud joonega, nimetatakse isotermiks.

Puhta südamiku suurus mikrolõikel näitab sulamisisotermi piki valatud südamiku piire.

Lõppkokkuvõttes temperatuur ja sulamisisotermi suurus, s.o. valatud südamik, mõjutab peamiselt detaili vastupidavust.

Asutaja - Gelman, võttis kaks osa 2 + 2mm, poleeritud, söövitatud ja sai valatud südamiku; Võtsin osad ja sain ka valatud südamiku.

Heterogeensete paksuste keevitamisel tekkivad raskused sunnivad aga uurima soojusväljade jaotust keevitustsoonis.

Voolutihedus on laengute arv, mis läbivad 1 sekundi jooksul väikest ala, mis on risti laengute liikumise suunaga, jagatud selle pinna pikkusega.

Kui teate, kuidas metalli õigesti karastada, saate isegi kodus metalltoodete kõvadust tõsta kaks kuni kolm korda. Põhjused, miks see on vajalik, võivad olla väga erinevad. Sellised tehnoloogiline toimimine, on vajalik eelkõige siis, kui metallile tuleb anda klaasi lõikamiseks piisav kõvadus.

Kõige sagedamini on vaja lõikeriista karastada ja kuumtöötlemine toimub mitte ainult siis, kui on vaja selle kõvadust suurendada, vaid ka siis, kui seda omadust on vaja vähendada. Kui tööriista kõvadus on liiga madal, takerdub selle lõikeosa töötamise ajal, kõrgel aga mureneb metall mehaanilise koormuse mõjul.

Vähesed teavad, et terastööriista karastusvõimet on lihtne kontrollida mitte ainult tootmises või kodus, vaid ka poes ostes. Sellise kontrolli tegemiseks vajate tavalist faili. Need viiakse läbi mööda ostetud tööriista lõikeosa. Kui see on halvasti kõvastunud, siis näib, et viil jääb oma töötava osa külge kinni ja vastupidisel juhul liigub see kergesti testitavast tööriistast eemale, samas kui käsi, milles viil asub, ei tunne viil ebatasasusi. toote pind.

Kui sellegipoolest selgus, et teie käsutuses on tööriist, mille kõvenemise kvaliteet teile ei sobi, ei tohiks te selle pärast muretseda. See probleem lahendatakse üsna lihtsalt: metalli on võimalik karastada isegi kodus, kasutamata selleks keerukaid seadmeid ja spetsiaalseid seadmeid. Siiski peaksite teadma, et madala süsinikusisaldusega terasid ei saa karastada. Samal ajal on süsiniku kõvadus ja piisavalt lihtne suurendada isegi kodus.

Kõvenemise tehnoloogilised nüansid

Karastamine, mis on üks metallide kuumtöötlemise liike, viiakse läbi kahes etapis. Esiteks kuumutatakse metall kõrgel temperatuuril ja seejärel jahutatakse. Erinevatesse kategooriatesse kuuluvad erinevad metallid ja isegi terased erinevad üksteisest oma struktuuri poolest, mistõttu nende kuumtöötlusrežiimid ei ühti.

Metalli kuumtöötlemine (karastamine, karastamine jne) võib olla vajalik:

• selle kõvenemine ja kõvaduse suurenemine;
• parandada selle plastilisust, mis on vajalik plastilise deformatsiooniga töötlemisel.

Paljud spetsialiseerunud ettevõtted karastavad terast, kuid nende teenuste maksumus on üsna kõrge ja sõltub kuumtöödeldava detaili kaalust. Seetõttu on soovitatav seda ise teha, eriti kuna saate seda teha isegi kodus.

Kui otsustate metalli ise karastada, on väga oluline selline protseduur nagu kuumutamine korralikult läbi viia. Selle protsessiga ei tohiks kaasneda mustade või siniste laikude ilmumine toote pinnale. Seda, et kuumutamine toimub õigesti, annab tunnistust metalli helepunane värvus. Seda protsessi näitab hästi video, mis aitab teil saada aimu, kui palju kuumtöödeldavat metalli kuumutada.

Karastamist vajava metalltoote nõutava temperatuurini kuumutamise soojusallikana saate kasutada:

• spetsiaalne elektriahi;
• puhur;
• lahtine lõke, mida saad teha oma maja hoovis või maal.

Soojusallika valik sõltub temperatuurist, milleni tuleb kuumtöödeldavat metalli kuumutada.

Jahutusmeetodi valik ei sõltu ainult materjalist, vaid ka sellest, milliseid tulemusi soovitakse saavutada. Kui näiteks ei ole vaja karastada kogu toodet, vaid ainult selle eraldi sektsiooni, siis toimub ka punkt-jahutus, milleks saab kasutada külma vee juga.

Tehnoloogiline skeem, mille kohaselt metall on karastatud, võib ette näha hetkelise, järkjärgulise või mitmeastmelise jahutamise.

Kiirjahutus, kasutades üht tüüpi jahutit, on optimaalne süsiniku- või sulamikategooria teraste karastamise jaoks. Sellise jahutuse teostamiseks on vaja ühte konteinerit, mis võib olla ämber, tünn või isegi tavaline vann(Kõik oleneb töödeldava objekti mõõtmetest).

Kui on vaja muid kategooriaid või lisaks karastamisele on vaja karastada, kasutatakse kaheastmelist jahutusskeemi. Selle skeemi järgi jahutatakse nõutava temperatuurini kuumutatud toode esmalt veega ja asetatakse seejärel mineraal- või sünteetilisse õlisse, milles toimub edasine jahutamine. Mitte mingil juhul ei tohi koheselt kasutada õlijahutusvedelikku, kuna õli võib süttida.

Erinevate teraseklasside kõvenemisrežiimide õigeks valimiseks tuleks juhinduda spetsiaalsetest tabelitest.

Kuidas terast lahtisel tulel karastada

Nagu eespool mainitud, on terast võimalik kodus karastada, kasutades kütteks lahtist tuld. Loomulikult peaks selline protsess algama tulekahjuga, milles peaks moodustuma palju kuumi sütt. Teil on vaja ka kahte konteinerit. Ühte neist tuleb valada mineraal- või sünteetiline õli ja teise tavaline külm vesi.

Tulest kuuma raua väljavõtmiseks on vaja sepatange, mille saab asendada mis tahes muu sarnase otstarbega tööriistaga. Pärast kõike ettevalmistustööd täidetud ja tules tekkinud piisav kuumad söed, neile saate laduda esemeid, mida tuleb karastada.

Moodustunud söe värvuse järgi saab hinnata nende kuumutamise temperatuuri. Niisiis, söed on kuumemad, mille pind on hele valge värv. Samuti on oluline jälgida tule leegi värvi, mis näitab temperatuuri režiim selle sisemuses. Parim on, kui tuleleek värvitakse karmiinpunaseks, mitte valgeks. Viimasel juhul, mis viitab leegi liiga kõrgele temperatuurile, on oht mitte ainult ülekuumenemiseks, vaid isegi karastatava metalli põletamiseks.

Samuti tuleb hoolikalt jälgida kuumutatud metalli värvi. Eelkõige ei tohiks masina lõikeservadele tekkida mustad täpid. Metalli sinine värv näitab, et see on palju pehmenenud ja muutunud liiga plastiliseks. Seda ei saa sellisesse seisundisse viia.

Kui toode on vajalikul määral kaltsineeritud, võite jätkata järgmise etapiga - jahutamine. Esiteks lastakse see õliga anumasse ja seda tehakse sageli (sagedusega 3 sekundit) ja võimalikult järsult. Järk-järgult suurenevad nende sukeldumiste vahelised intervallid. Niipea, kui punakuum teras kaotab oma värvi heleduse, võite hakata seda vees jahutama.

Metalli jahutamisel veega, mille pinnale jäävad kuuma õli tilgad, tuleb olla ettevaatlik, kuna need võivad süttida. Pärast iga sukeldumist tuleb vett loksutada, et see oleks kogu aeg jahe. Saa rohkem visuaalne esitusõppevideo aitab teil õppida, kuidas sellist operatsiooni teha.

Karastatud puuride jahutamisel on teatud nüansse. Seega ei saa neid lamedalt jahutusvedelikuga anumasse langetada. Kui teete seda nii, siis Alumine osa puur või mõni muu pikliku kujuga metallese jahtub kõigepealt, mis viib selle kokkusurumiseni. Seetõttu on vaja selliseid tooteid jahutusvedelikku kasta laiema otsa küljelt.

Kuumtöötluseks erilised sordid terase ja värviliste metallide sulatamisel ei piisa lahtise tule võimalustest, kuna see ei suuda tagada metalli kuumutamist temperatuurini 700–9000. Sellistel eesmärkidel on vaja kasutada spetsiaalseid ahjusid, mis võivad olla muhvel- või elektriahjud. Kui kodus elektriahju valmistamine on üsna keeruline ja kulukas, siis muhvel-tüüpi kütteseadmetega on see täiesti teostatav.

Omatehtud kamber metalli karastamise jaoks

Muhvelahi, mida on täiesti võimalik ise kodus valmistada, võimaldab karastada erinevat tüüpi terast. Peamine komponent, mida selle kütteseadme valmistamiseks vaja läheb, on tulekindel savi. Sellise savi kiht, mis kaetakse sisemine osa ahjus, ei tohiks olla suurem kui 1 cm.

Metalli karastamise kambri skeem: 1 - nikroomtraat; 2 - kambri sisemine osa; 3 - kambri välimine osa; neli - tagasein spiraalsete juhtmetega

Tulevasele ahjule vajaliku konfiguratsiooni ja soovitud mõõtmete andmiseks on kõige parem teha parafiiniga immutatud papist vorm, millele kantakse tulekindel savi. Veega paksuks homogeenseks massiks segatud savi kantakse pappvormi valele küljele, millest see pärast täielikku kuivamist ise maha jääb. Riistvara, kuumutatud sellises seadmes, asetatakse sellesse läbi spetsiaalse ukse, mis on samuti valmistatud tulekindlast savist.

Seadme kamber ja uks peale kuivamist õues kuivatatakse lisaks temperatuuril 100 °. Pärast seda põletatakse need ahjus, mille temperatuur kambris tõstetakse järk-järgult 900 ° -ni. Kui need on pärast põletamist jahtunud, tuleb need lukksepatööriistade ja liivapaberi abil hoolikalt omavahel ühendada.

Täielikult moodustatud kambri pinnale on keritud nikroomtraat, mille läbimõõt peaks olema 0,75 mm. Esiteks ja viimane kiht selline mähis tuleb kokku keerata. Traadi kerimisel ümber kambri tuleks selle keerdude vahele jätta teatud vahemaa, mis tuleb samuti täita tulekindla saviga, et välistada lühise võimalus. Pärast seda, kui nikroomtraadi keerdude vahel isolatsiooni tagamiseks peale kantud savikiht kuivab, kantakse kambri pinnale veel üks savikiht, mille paksus peaks olema ligikaudu 12 cm.

Valmis kamber asetatakse pärast täielikku kuivamist metallkorpusesse ja nendevahelised vahed täidetakse asbestilaastudega. Juurdepääsu võimaldamiseks sisekambrisse, sisse metallist korpus ahjud on riputatud seestpoolt viimistletud ustega keraamilised plaadid. Kõik olemasolevad vahed konstruktsioonielemendid suletud tulekindla savi ja asbestilaastudega.

Kaamera nikroommähise otsad, millele on vaja elektrivoolu anda, väljastatakse selle tagumisest küljest. metallist raam. Muhvelahju sisemuses toimuvate protsesside juhtimiseks, aga ka selles temperatuuri mõõtmiseks termopaari abil, tuleb selle esiossa teha kaks auku, mille läbimõõt peaks olema vastavalt 1 ja 2 cm. . Raami esiosast suletakse sellised avad spetsiaalsete teraskardinatega. Omatehtud disain, mille valmistamist on eespool kirjeldatud, võimaldab karastada metallitööd ja lõikeriistad, stantsimisseadmete tööelemendid jne.

Terase karastamise protsess võimaldab suurendada toote kõvadust umbes 3-4 korda. Paljud tootjad teostavad tootmise ajal sarnast protsessi, kuid mõnel juhul tuleb seda korrata, kuna terase või muu sulami kõvadus on madal. Seetõttu mõtlevad paljud, kuidas kodus metalli karastada?

Metoodika

Terase karastamise tööde tegemiseks on vaja arvestada, kuidas selline protsess õigesti läbi viiakse. Karastamine on raua või sulami pinna kõvaduse suurendamise protsess, mis hõlmab proovi kuumutamist kõrgele temperatuurile ja seejärel jahutamist. Vaatamata asjaolule, et esmapilgul on vaadeldav protsess lihtne, erinevad rühmad metallid erinevad oma eripärase struktuuri ja omaduste poolest.

Kodune kuumtöötlus on õigustatud järgmistel juhtudel:

1. Vajadusel karasta materjali, näiteks lõikeservast. Näitena võib tuua meislite ja peitlite karastamise.
2. Vajadusel suurenda objekti plastilisust. Kuum sepistamise korral on see sageli vajalik.

Terase professionaalne karastamine on kallis protsess. Pinna kõvaduse suurendamise 1 kg maksumus maksab umbes 200 rubla. Terase kõvenemist on võimalik kodus korraldada ainult kõiki pinna kõvaduse suurendamise omadusi arvesse võttes.

Protsessi omadused

Terase karastamine on võimalik, võttes arvesse järgmisi punkte:

1. Küte peab olema ühtlane. Ainult sel juhul on materjali struktuur homogeenne.
2. Terase kuumutamine peaks toimuma ilma mustade või siniste laikude moodustumiseta, mis näitab tugev ülekuumenemine pinnad.
3. Proovi ei tohi kuumutada äärmuslikule olekule, kuna muutused struktuuris on pöördumatud.
4. Metalli erepunane värvus näitab terase kuumutamise õigsust.
5. Ka jahutamine peab toimuma ühtlaselt, selleks kasutatakse veevanni.

Protsessi seadmed ja omadused

Pinna soojendamiseks kasutatakse sageli spetsiaalseid seadmeid. See on tingitud asjaolust, et terast on üsna raske sulamistemperatuurini kuumutada. Kodus kasutatakse sageli järgmisi seadmeid:

1. elektriahi;
2. puhur;
3. termoahi;
4. suur lõke, mis ehitatakse ümber soojuse ümbersuunamiseks.

Soojusallika valimisel tuleks arvestada asjaoluga, et osa tuleb täielikult asetada ahju või lõkkesse, millel kuumutatakse. Õige on valida seadmed ka töödeldava metalli tüübi järgi. Mida suurem on konstruktsiooni tugevus, seda rohkem sulamit kuumutatakse plastilisuse andmiseks.

Juhul, kui on vaja karastada ainult osa detailist, kasutatakse jugakarastamist. See näeb ette, et külma vee juga tabab ainult teatud osa osast.

Terase jahutamiseks kasutatakse sageli veevanni või tünni, aga ka ämbrit. Oluline on arvestada tõsiasjaga, et mõnel juhul jahutatakse järk-järgult, teistel aga kiiresti ja järsult.

Lahtisel tulel kõvaduse suurendamine

Igapäevaelus toimub kõvenemine sageli lahtisel tulel. See meetod sobib ainult ühekordse pinna kõvenemise protsessi jaoks.

Kogu töö võib jagada mitmeks etapiks:

1. kõigepealt peate lõket tegema;
2. lõkke tegemise ajal valmistatakse ette kaks suurt anumat, mis vastavad detaili suurusele;
3. Selleks, et tuli annaks rohkem soojust, peate tagama suure koguse kivisütt. nad annavad pikka aega palju soojust;
4. üks konteiner peaks sisaldama vett, teine ​​- mootoriõli;
5. tuleks kasutada spetsiaalseid tööriistu, millega kuuma töödeldavat detaili hoida. videost leiate sageli sepatangid, mis on kõige tõhusamad;
6. pärast valmistamist vajalikud tööriistad peaksite asetama eseme leegi keskele. samal ajal on võimalik osa matta söe sügavustesse, mis tagab metalli kuumutamise sulamisolekuni;
7. erkvalge värvusega söed on teistest kuumemad. metalli sulamisprotsessi tuleb hoolikalt jälgida. leek peaks olema karmiinpunane, kuid mitte valge. kui tuli on valge, siis on metalli ülekuumenemise võimalus. sel juhul halveneb jõudlus oluliselt ja kasutusiga väheneb;
8. õige värv, ühtlane kogu pinna ulatuses, määrab metalli kuumutamise ühtluse;
9. kui toimub tumenemine siniseks, näitab see metalli tugevat pehmenemist, see tähendab, et see muutub liiga plastiliseks. seda ei tohiks lubada, kuna konstruktsioon on oluliselt rikutud;
10. kui metall on täielikult kuumenenud, tuleks see kuumavoodist eemaldada;
11. pärast seda tuleb kuum metall panna õliga anumasse sagedusega 3 sekundit;
12. viimaseks etapiks võib nimetada detaili vette kastmist. Samal ajal loksutatakse perioodiliselt vett. See on tingitud asjaolust, et vesi kuumeneb toote ümber kiiresti.

Tööde tegemisel tuleb olla ettevaatlik, sest kuum õli võib nahka kahjustada. Videos saate pöörata tähelepanu sellele, mis värvi peaks pind soovitud plastilisuse astme saavutamisel olema. Kuid värviliste metallide kõvendamiseks on sageli vaja rakendada temperatuuri vahemikus 700–900 kraadi Celsiuse järgi. Värviliste sulamite kuumutamine lahtisel tulel on praktiliselt võimatu, kuna sellist temperatuuri on võimatu saavutada ilma erivarustus see on keelatud. Näitena võib tuua elektriahju kasutamise, mis suudab pinda kuumutada kuni 800 kraadini Celsiuse järgi.