Technologies de base :
fixations haute résistance nécessitent un traitement de trempe et de revenu conformément aux exigences techniques. traitement thermique trempe et revenu L'objectif est d'améliorer les propriétés mécaniques globales des fixations afin de répondre aux exigences spécifiées en matière de résistance à la traction et de limite d'élasticité. Le traitement thermique a un impact crucial sur la qualité interne des fixations haute résistance, notamment sur leur qualité interne. Lors du traitement thermique de trempe et de revenu, un gaz oxydant est généralement introduit depuis l'extérieur du four. Ce gaz réagit avec le boulon, provoquant une décarburation en surface. Du fait des différences de structure interne et de surface, les coefficients de dilatation varient. Lors de la trempe, des fissures superficielles peuvent apparaître, réduisant ainsi la qualité du produit. Le procédé de traitement thermique traditionnel consiste à placer directement les boulons dans un four de trempe à haute température. Ce procédé est sujet à des problèmes tels qu'une dureté insuffisante ou non homogène à l'état trempé, une déformation excessive et des fissures de trempe. Par conséquent, il est nécessaire d'améliorer le procédé de traitement thermique traditionnel.
Éléments de mise en œuvre technique :
Afin de remédier aux insuffisances de la technologie existante, la présente invention vise à proposer un procédé de traitement thermique pour les boulons offrant un meilleur effet de trempe, une qualité de produit améliorée et une durée de vie du produit prolongée.
Afin d'atteindre les objectifs susmentionnés, la présente invention adopte la solution technique suivante :
Le processus de traitement thermique des boulons comprend les étapes suivantes :
S1. Déphosphoration ;
S2. Prétraitement : Placer le produit dans un four de préchauffage et injecter en continu de l’azote gazeux à haute température dans le four de préchauffage. Après un préchauffage de 2,5 à 3 heures, le retirer et le placer dans un four de cémentation pour un traitement de cémentation ;
S3. Trempe : Placer le produit dans un four de trempe et y injecter continuellement de l’azote. Après 30 à 40 minutes d’injection d’azote, augmenter lentement la température du four jusqu’à 460-500 °C et la maintenir pendant 15 à 20 minutes avant de procéder à la première étape de la trempe. Augmenter lentement la température jusqu’à 550-700 °C et la maintenir pendant 20 à 35 minutes avant de procéder à la deuxième étape de la trempe. Augmenter lentement la température jusqu’à 750-850 °C et la maintenir pendant 30 à 45 minutes avant de procéder à la troisième étape de la trempe.
S4. Refroidissement à l'huile : Retirez le produit trempé et placez-le dans le premier réservoir d'huile de trempe pour le refroidissement à l'huile, en remuant toutes les 15 minutes et en le maintenant pendant 20 à 30 minutes ; Après retrait, placez-le dans le deuxième réservoir d'huile de trempe pour le refroidissement à l'huile, en remuant toutes les 15 minutes jusqu'à ce que la température du produit descende à 100 ℃ ;
S5. Élimination de l'huile : Sortez le produit refroidi et laissez-le reposer pendant 35 à 45 minutes, puis soufflez l'huile de trempe à la surface du produit à l'aide d'air froid ;
S6. Revenu : Introduire le produit dégraissé dans un four de revenu. Régler la température de revenu entre 110 et 180 °C pendant 1,5 à 3 heures. Procéder à la première étape du revenu. Augmenter la température à 370-410 °C et maintenir le revenu pendant 3 à 6 heures avant de passer à la seconde étape. Après le revenu, laisser refroidir le produit à température ambiante.
De préférence, à l'étape s1 ci-dessus, la solution de nettoyage est composée des composants suivants en masse : 20 à 36 parties d'acétate de butyle, 10 à 13 parties d'acide polyglycolique, 16 à 20 parties d'acide aminoacétique, 13 à 22 parties d'acrylate d'éthyle, 5 à 9 parties de sel de triéthanolamine d'acide oléique, 3 à 16 parties d'éthanolamine et 18 à 26 parties d'eau, ce qui permet d'éliminer efficacement les taches d'huile sur la surface du produit et d'éviter d'affecter l'effet de trempe.
De préférence, le réservoir de déphosphoration susmentionné est équipé d'une solution de déphosphoration, qui choisit une solution d'hydroxyde de potassium d'une concentration de 2,2 à 6,5 g/l ou une solution d'hydroxyde de sodium d'une concentration de 2,8 à 6,9 g/l.
De préférence, à l'étape s2 mentionnée précédemment, l'azote gazeux à haute température introduit dans le four de préchauffage est le même que celui utilisé dans le four de trempe à l'étape s3, avec un débit de 2,5 à 3,5 l/h. Le préchauffage du produit permet de sécher la solution de nettoyage présente à sa surface et d'éviter que la brusque augmentation de température dans le four de trempe n'altère sa qualité.
De plus, de préférence, à l'étape s3 ci-dessus, le débit d'azote est de 4 à 5 l/h, ce qui permet d'éliminer l'air du four de préchauffage, d'éviter la réaction d'oxydation entre l'oxygène et le produit, et d'éviter la décarburation, qui peut entraîner la défaillance des fixations filetées et raccourcir la durée de vie du produit.
Plus précisément, à l'étape s3 ci-dessus, la vitesse de chauffage du four de trempe est de 30 à 40 °C/min lors de la montée en température de 460 à 500 °C, de 50 à 60 °C/min lors de la montée en température de 550 à 700 °C, et de 70 à 90 °C/min lors de la montée en température de 750 à 850 °C. Ce traitement de trempe par paliers de température permet d'améliorer la trempe et la qualité du produit.
De préférence, à l'étape s4, la température de l'huile de trempe dans le premier réservoir d'huile de trempe est de 250 à 300 ℃ et la température de l'huile de trempe dans le deuxième réservoir d'huile de trempe est de 50 à 70 ℃.
De préférence, à l'étape s5 ci-dessus, la température de l'air froid est de 30 à 35 ℃ et la vitesse du vent est de 20 à 25 m/s.
L'invention présente l'avantage d'un procédé de traitement thermique simple et facile à mettre en œuvre, offrant une trempe efficace. Le préchauffage du produit permet de sécher la solution de nettoyage présente en surface et d'éviter toute altération de sa qualité lors de la montée en température brutale dans le four de trempe. L'azote à haute température utilisé dans le four de préchauffage provient du four de trempe, ce qui supprime le besoin d'un dispositif de chauffage dans le four de préchauffage et permet ainsi de réaliser des économies d'énergie et de réduire les coûts de production. L'injection d'azote dans les fours de préchauffage et de trempe permet d'éliminer l'air, évitant ainsi les réactions d'oxydation entre l'oxygène et le produit, et par conséquent la décarburation et la défaillance des fixations filetées, tout en prolongeant la durée de vie du produit. Le traitement de trempe par chauffage étagé améliore la trempe et la qualité du produit. Le refroidissement à l'huile étagé permet de refroidir efficacement les produits à haute température sans altérer leur qualité.
Méthode de mise en œuvre spécifique
Ce qui suit est une introduction spécifique à la présente invention, en relation avec des exemples de réalisation particuliers.
Exemple 1
Le processus de traitement thermique des boulons comprend les étapes suivantes :
S1. Déphosphoration ;
La solution de nettoyage est composée des éléments suivants en masse : 20 parties d'acétate de butyle, 10 parties d'acide polyglycolique, 16 parties d'acide aminoacétique, 13 parties d'acrylate d'éthyle, 5 parties de sel de triéthanolamine d'acide oléique, 3 parties d'éthanolamine et 18 parties d'eau ; Le réservoir de déphosphoration est équipé d'une solution de déphosphoration, qui utilise une solution d'hydroxyde de potassium d'une concentration de 2,2 g/l ;
S2. Prétraitement : Placer le produit dans un four de préchauffage et injecter en continu de l'azote gazeux à haute température dans le four de préchauffage. Après un préchauffage de 2,5 heures, le retirer et le placer dans un four de cémentation pour un traitement de cémentation ;
S3. Trempe : Placer le produit dans le four de trempe et y injecter en continu de l'azote gazeux. Le débit d'azote est de 4 l/h. Après 30 minutes d'injection d'azote, augmenter lentement la température du four jusqu'à 460 °C à une vitesse de 30 °C/min et la maintenir pendant 15 minutes avant de procéder à la première étape de la trempe. Augmenter lentement la température jusqu'à 550 °C à une vitesse de 50 °C/min et la maintenir pendant 20 minutes avant de procéder à la deuxième étape de la trempe. Augmenter lentement la température jusqu'à 750 °C à une vitesse de 70 °C/min et la maintenir pendant 30 minutes avant de procéder à la troisième étape de la trempe.
S4. Refroidissement à l'huile : Retirer le produit trempé et le placer dans le premier bain d'huile de trempe pour refroidissement. La température de l'huile de trempe est de 250 °C. Remuer toutes les 15 minutes pendant 20 minutes. Après retrait, placer le produit dans le deuxième bain d'huile de trempe pour refroidissement. La température de l'huile de trempe est de 50 °C. Remuer toutes les 15 minutes jusqu'à ce que la température du produit descende à 100 °C.
S5. Élimination de l'huile : Sortez le produit refroidi et laissez-le reposer pendant 35 minutes. Soufflez l'huile de trempe à la surface du produit avec de l'air froid à une température de 30 ℃ et une vitesse de vent de 20 m/s ;
S6. Revenu : Introduire le produit dégraissé dans un four de revenu, régler la température à 110 °C et la durée à 1,5 heure. Procéder à la première étape du revenu. Augmenter la température à 370 °C et maintenir le revenu pendant 3 heures, puis procéder à la seconde étape du revenu. Après le revenu, laisser refroidir le produit à température ambiante.
Le gaz d'azote à haute température introduit dans le four de préchauffage à l'étape s2 de ce mode de réalisation est le gaz d'azote provenant du four de trempe à l'étape s3, et le débit du gaz d'azote à haute température est de 2,5 l/h.
Exemple 2
Les étapes du procédé dans ce mode de réalisation sont les mêmes que celles de l'exemple 1, à l'exception des conditions de procédé spécifiques, qui comprennent les étapes suivantes :
S1. Déphosphoration : placer le produit dans la machine de nettoyage et verser la solution de nettoyage jusqu’à ce que le produit soit complètement immergé. Régler la température de nettoyage à 50 °C et remuer toutes les 15 minutes. Après 3 heures de nettoyage, retirer le produit et le placer dans le bac de déphosphoration pour le traitement de déphosphoration.
La solution de nettoyage est composée des éléments suivants en masse : 36 parties d’acétate de butyle, 13 parties d’acide polyglycolique, 20 parties d’acide aminoacétique, 22 parties d’acrylate d’éthyle, 9 parties de sel de triéthanolamine d’acide oléique, 16 parties d’éthanolamine et 26 parties d’eau ; Le réservoir de déphosphoration est équipé d’une solution de déphosphoration, choisie comme solution d’hydroxyde de potassium à une concentration de 6,5 g/l ou solution d’hydroxyde de sodium à une concentration de 6,9 g/l ;
S2. Prétraitement : Placer le produit dans un four de préchauffage et injecter en continu de l'azote gazeux à haute température dans le four de préchauffage. Après 3 heures de préchauffage, le retirer et le placer dans un four de cémentation pour le traitement de cémentation ;
S3. Trempe : Placer le produit dans le four de trempe et y injecter en continu de l'azote gazeux. Le débit d'azote est de 5 l/h. Après 40 min d'injection d'azote, augmenter lentement la température du four jusqu'à 500 °C à une vitesse de 40 °C/min et la maintenir pendant 20 min avant de procéder à la première étape de la trempe. Augmenter lentement la température jusqu'à 700 °C à une vitesse de 60 °C/min et la maintenir pendant 35 min avant de procéder à la deuxième étape de la trempe. Augmenter lentement la température jusqu'à 850 °C à une vitesse de 90 °C/min et la maintenir pendant 45 min avant de procéder à la troisième étape de la trempe.
S4. Refroidissement à l'huile : Retirer le produit trempé et le placer dans le premier bain d'huile de trempe pour refroidissement. La température de l'huile de trempe est de 300 °C, et remuer toutes les 15 minutes pendant 30 minutes ; Après retrait, le placer dans le deuxième bain d'huile de trempe pour refroidissement, la température de l'huile de trempe étant de 70 °C, et remuer toutes les 15 minutes jusqu'à ce que la température du produit descende à 100 °C ;
S5. Élimination de l'huile : Sortez le produit refroidi et laissez-le reposer pendant 45 minutes. Soufflez l'huile de trempe à la surface du produit avec de l'air froid à une température de 35 ℃ et une vitesse de vent de 25 m/s ;
S6. Revenu : Introduire le produit dégraissé dans un four de revenu, régler la température à 180 °C et la durée à 3 heures. Procéder à la première étape du revenu. Augmenter la température à 410 °C et maintenir le revenu pendant 6 heures, puis procéder à la seconde étape du revenu. Après le revenu, laisser refroidir le produit à température ambiante.
Le gaz d'azote à haute température introduit dans le four de préchauffage à l'étape s2 de ce mode de réalisation est le gaz d'azote provenant du four de trempe à l'étape s3, avec un débit de 3,5 l/h pour le gaz d'azote à haute température.
Exemple 3
Les étapes du procédé dans ce mode de réalisation sont les mêmes que celles de l'exemple 1, à l'exception des conditions de procédé spécifiques, qui comprennent les étapes suivantes :
S1. Déphosphoration ;
La solution de nettoyage est composée des éléments suivants en masse : 28 parties d'acétate de butyle, 12 parties d'acide polyglycolique, 18 parties d'acide aminoacétique, 18 parties d'acrylate d'éthyle, 7 parties de sel de triéthanolamine d'acide oléique, 10 parties d'éthanolamine et 22 parties d'eau ; Le réservoir de déphosphoration est équipé d'une solution de déphosphoration, choisie comme solution d'hydroxyde de sodium d'une concentration de 4,5 g/l ;
S2. Prétraitement : Placer le produit dans un four de préchauffage et injecter en continu de l'azote gazeux à haute température dans le four de préchauffage. Après un préchauffage de 2,7 heures, le retirer et le placer dans un four de cémentation pour un traitement de cémentation ;
S3. Trempe : Placer le produit dans le four de trempe et y injecter en continu de l'azote gazeux. Le débit d'azote est de 4,5 l/h. Après 35 minutes d'injection d'azote, augmenter lentement la température du four jusqu'à 480 °C à une vitesse de 35 °C/min et la maintenir pendant 18 minutes avant de procéder à la première étape de la trempe. Augmenter lentement la température jusqu'à 575 °C à une vitesse de 55 °C/min et la maintenir pendant 27 minutes avant de procéder à la deuxième étape de la trempe. Augmenter lentement la température jusqu'à 800 °C à une vitesse de 80 °C/min et la maintenir pendant 38 minutes avant de procéder à la troisième étape de la trempe.
S4. Refroidissement à l'huile : Retirer le produit trempé et le placer dans le premier bain d'huile de trempe pour refroidissement. La température de l'huile de trempe est de 275 °C. Remuer toutes les 15 minutes pendant 25 minutes. Après retrait, le placer dans le deuxième bain d'huile de trempe pour refroidissement. La température de l'huile de trempe est de 60 °C. Remuer toutes les 15 minutes jusqu'à ce que la température du produit descende à 100 °C.
S5. Élimination de l'huile : Sortez le produit refroidi et laissez-le reposer pendant 40 minutes. Soufflez l'huile de trempe à la surface du produit à l'aide d'air froid, à une température de 33 ℃ et une vitesse de vent de 22 m/s ;
S6. Revenu : Introduire le produit dégraissé dans un four de revenu, régler la température à 145 °C et la durée à 2,2 heures. Procéder à la première étape du revenu. Augmenter la température à 390 °C et poursuivre le revenu pendant 4,5 heures, puis procéder à la seconde étape. Après le revenu, laisser refroidir le produit à température ambiante.
L'azote à haute température introduit dans le four de préchauffage à l'étape s2 de ce mode de réalisation est l'azote du four de trempe à l'étape s3, avec un débit de 3 l/h.
essais de performance mécanique
D'après les résultats des tests, il apparaît que le niveau de résistance des boulons traités par le procédé de traitement thermique de la présente invention est supérieur à 10,5, ce qui répond aux exigences de qualité.
Le procédé de traitement thermique des boulons selon la présente invention est simple, facile à mettre en œuvre et offre une excellente trempe. Le préchauffage du produit permet de sécher la solution de nettoyage présente en surface et d'éviter toute augmentation brutale de température dans le four de trempe, préservant ainsi sa qualité. L'azote à haute température utilisé dans le four de préchauffage provient du four de trempe, ce qui supprime le besoin d'un dispositif de chauffage dans le four de préchauffage et permet de réaliser des économies d'énergie et de réduire les coûts de production. L'injection d'azote dans les fours de préchauffage et de trempe permet d'éliminer l'air, évitant ainsi les réactions d'oxydation entre l'oxygène et le produit. De ce fait, la décarburation et les défaillances des fixations filetées sont évitées, et la durée de vie du produit est prolongée. Le traitement de trempe par chauffage étagé améliore l'efficacité de la trempe et la qualité du produit. Le refroidissement à l'huile étagé permet de refroidir efficacement les produits à haute température sans altérer leur qualité.
Dans la description de la présente spécification, les termes « un mode de réalisation », « certains modes de réalisation », « exemples », « exemples spécifiques » ou « quelques exemples » désignent les caractéristiques, structures, matériaux ou propriétés spécifiques décrits en relation avec le mode de réalisation ou l'exemple, qui sont inclus dans au moins un mode de réalisation ou exemple de la présente invention. Dans la présente spécification, les expressions schématiques des termes ci-dessus ne se réfèrent pas nécessairement aux mêmes modes de réalisation ou exemples. De plus, les caractéristiques, structures, matériaux ou propriétés spécifiques décrits peuvent être combinés de manière appropriée dans un ou plusieurs modes de réalisation ou exemples.
Ce qui précède présente et décrit les principes de base, les principales caractéristiques et les avantages de la présente invention. Les techniciens du secteur doivent comprendre que les exemples de réalisation ci-dessus ne limitent en aucun cas la portée de la présente invention et que toute solution technique obtenue par substitution ou transformation équivalente relève du champ d'application de la présente invention.
Date de publication : 4 avril 2023