Криогенная обработка - Cryogenic treatment

А криогенная обработка это процесс обработки заготовок криогенный температуры (т.е. ниже -190 ° C (-310 ° F)), чтобы удалить остаточные напряжения и улучшить износостойкость на стали и даже композиты. В дополнение к поиску улучшенного снятия напряжений и стабилизации или износостойкости, криогенная обработка также проводится из-за ее способности улучшать коррозионную стойкость за счет выделения микротонких карбидов эта, которые можно измерить до и после в детали с квантимет.

Этот процесс имеет широкий спектр применения - от промышленного инструментария до улучшения передачи музыкального сигнала. Некоторые из преимуществ криогенной обработки включают более длительный срок службы детали, меньшее количество отказов из-за растрескивания, улучшенные термические свойства, лучшие электрические свойства, включая меньшее электрическое сопротивление, уменьшенный коэффициент трения, меньшую ползучесть и колебания, улучшенную плоскостность и более легкую обработку.[1]

Процессы

Криогенное упрочнение

Криогенное упрочнение - это процесс криогенной обработки, при котором материал медленно охлаждается до очень низких температур. При использовании жидкого азота температура может упасть до -196 ° C. Он может сильно повлиять на механические свойства некоторых материалов, таких как стали или карбид вольфрама. В карбиде вольфрама (WC-Co) кристаллическая структура кобальта трансформируется из более мягкой фазы FCC в более твердую фазу HCP, в то время как твердые частицы карбида вольфрама не подвергаются обработке.[2]

Основная статья: Криогенное упрочнение

Применение криогенной обработки

  • Аэрокосмическая промышленность и оборона: связь, оптические корпуса, оружейные платформы, системы наведения, системы посадки.
  • Автомобильная промышленность: тормозные диски, трансмиссии, сцепления, детали тормозов, шатуны, коленчатые валы, оси распределительных валов, подшипники, кольца и шестерни, головки, клапанные механизмы, дифференциалы, пружины, гайки, болты, шайбы.
  • Режущий инструмент: фрезы, ножи, лезвия, сверла, концевые фрезы, превращение или же фрезерование[3] вставки. Криогенную обработку режущих инструментов можно разделить на глубокую криогенную обработку (около -196 ° C) или неглубокую криогенную обработку (около -80 ° C).
  • Формовочный инструмент: штампы для профилирования валков, штампы прогрессивные, штампы для штамповки.
  • Механическая промышленность: насосы, двигатели, гайки, болты, шайбы.
  • Медицина: инструменты, скальпели.
  • Автоспорт и транспортные средства: см. Автомобильная промышленность для тормозных дисков и других автомобильных компонентов.
  • Музыкальные: вакуумные лампы, аудиокабели, духовые инструменты, гитарные струны.[4] и ладовая проволока, фортепианная проволока, усилители, магнитные звукосниматели,[5] кабели, разъемы.
  • Спорт: огнестрельное оружие, ножи, рыболовное снаряжение, автогонки, теннисные ракетки, клюшки для гольфа, снаряжение для альпинизма, стрельба из лука, катание на лыжах, детали самолетов, стропы высокого давления, велосипеды, мотоциклы.

Криогенная обработка

Криогенная обработка - это процесс механической обработки, при котором традиционная охлаждающая жидкость заливкой (масляная эмульсия в воде) заменяется струей жидкого азота (LN2) или предварительно сжатого диоксида углерода (CO2). Криогенная обработка полезна при черновой обработке для увеличения срока службы инструмента. Это также может быть полезно для сохранения целостности и качества обработанных поверхностей при чистовой обработке. Испытания на криогенную обработку проводятся исследователями уже несколько десятилетий.[6] но фактические коммерческие приложения по-прежнему ограничены очень немногими компаниями.[7] Обе криогенной обработки токарной[8] и фрезерование[9] возможны.

Криогенное удаление заусенцев

Основная статья: Криогенное удаление заусенцев

Криогенное удаление заусенцев

Основная статья: Криогенное удаление заусенцев

Криогенная прокатка

Криогенная прокатка или криопрокатка, является одним из потенциальных методов создания наноструктурированный сыпучие материалы от его насыпного аналога на криогенный температуры. Его можно определить как прокатку, осуществляемую при криогенных температурах. Наноструктурированные материалы производятся в основном сильная пластическая деформация процессы. Большинство этих методов требуют большого пластические деформации (напряжения намного больше единицы). В случае криопрокатки деформация в деформационно упрочненных металлах сохраняется за счет подавления динамическое восстановление. Следовательно, можно поддерживать большие деформации и после последующих отжиг, ультра-мелкозернистый структура может быть произведена.

Преимущества

Сравнение криопрокатки и прокатки при комнатной температуре:

  • При криопрокатке деформационное упрочнение сохраняется до той степени, в которой проводится прокатка. Это означает, что не будет аннигиляция дислокации и динамическое восстановление. Там, где, как при прокатке при комнатной температуре, неизбежно динамическое восстановление и происходит разупрочнение.
  • В напряжение течения Материал отличается для образца, который подвергается криогенной прокачке. Криокатаный образец имеет более высокое напряжение течения по сравнению с образцом, подвергнутым прокатке при комнатной температуре.
  • Поперечное скольжение и восхождение вывихи эффективно подавляются во время криопрокатки, что приводит к высокому плотность дислокаций чего нельзя сказать о прокатке при комнатной температуре.
  • В устойчивость к коррозии Крио скрученного образца сравнительно уменьшается из-за высокого остаточного напряжения.
  • Количество центры рассеяния электронов увеличивается для криогенного образца и, следовательно, электрическая проводимость значительно уменьшается.
  • Криоупакованный образец показывает высокий скорость растворения.
  • Ультрамелкозернистые структуры могут быть получены из криокатанных образцов после последующего отжига.

Рекомендации

  1. ^ Справочник ASM, Том 4A, Основы и процессы термической обработки стали. ASM International. 2013. С. 382–386. ISBN  978-1-62708-011-8.
  2. ^ Padmakumar, M .; Гурупрасат, Дж .; Ахутан, Прабин; Динакаран, Д. (2018-08-01). «Исследование фазовой структуры кобальта и его влияния на карбиды WC – Co до и после глубокой криогенной обработки». Международный журнал тугоплавких металлов и твердых материалов. 74: 87–92. Дои:10.1016 / j.ijrmhm.2018.03.010. ISSN  0263-4368.
  3. ^ Тамижманий, С; Мохд, Нагиб; Сулейман, Х. (2011). «Характеристики пластин PVD с глубокой криогенной обработкой и без обработки при фрезеровании». Журнал достижений в области материаловедения и машиностроения. 49 (2): 460–466.
  4. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2015-09-03. Получено 2015-07-30.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  5. ^ "Зефир Теле".
  6. ^ Чжао, Z; Hong, S. Y (октябрь 1992 г.). «Стратегии охлаждения для криогенной обработки с точки зрения материалов». Журнал материаловедения и производительности. 1 (5): 669–678. Bibcode:1992JMEP .... 1..669Z. Дои:10.1007 / BF02649248.
  7. ^ Рихтер, Алан. «Системы криогенной обработки могут продлить срок службы инструмента и сократить время цикла». Производство режущего инструмента.
  8. ^ Страно, Маттео; Кьяппини, Элио; Тирелли, Стефано; Альбертелли, Паоло; Монно, Микеле (01.09.2013). «Сравнение усилий обработки Ti6Al4V и стойкости инструмента для криогенного и обычного охлаждения». Труды Института инженеров-механиков, Часть B: Журнал машиностроительного производства. 227 (9): 1403–1408. Дои:10.1177/0954405413486635. ISSN  0954-4054.
  9. ^ Shokrani, A .; Dhokia, V .; Newman, S.T .; Имани-Асрай, Р. (01.01.2012). «Первоначальное исследование влияния использования жидкого азотного хладагента на шероховатость поверхности сплава на основе никеля Inconel 718 при фрезеровании с ЧПУ». Процедуры CIRP. 45-я конференция CIRP по производственным системам 2012. 3: 121–125. Дои:10.1016 / j.procir.2012.07.022.

внешняя ссылка