1. O efeito do processo de tratamento térmico na melhoria da resistência à fadiga dos parafusos

Por muito tempo, automotivo prendedors foram dominados pelas características básicas de uma ampla gama de variedades, tipos e especificações. Sua seleção e uso envolvem análise estrutural, projeto de conexão, análise de falha e fadiga, requisitos de corrosão e métodos de montagem e relacionados. Esses fatores determinam a qualidade final e a confiabilidade dos produtos automotivos em grande medida.

A vida útil à fadiga de parafusos automotivos de alta resistência sempre foi uma questão importante. Os dados mostram que a maior parte das falhas dos parafusos é causada por falha por fadiga e quase não há sinal de falha por fadiga do parafuso. Portanto, é provável que ocorram acidentes graves quando ocorre falha por fadiga. O tratamento térmico pode otimizar as propriedades dos materiais de fixação e aumentar sua resistência à fadiga. Em vista dos crescentes requisitos de uso de parafusos de alta resistência, é mais importante melhorar a resistência à fadiga dos materiais dos parafusos por meio do tratamento térmico.

1. O início de rachaduras por fadiga em materiais

O local onde a fissura de fadiga começa é chamado de fonte de fadiga. A fonte de fadiga é muito sensível à microestrutura do parafuso e pode iniciar rachaduras por fadiga em uma escala muito pequena, geralmente dentro de 3 a 5 tamanhos de grão. A qualidade da superfície do parafuso é o principal problema. A fonte da fadiga, a maior parte da fadiga começa na superfície ou subsuperfície do parafuso. Um grande número de deslocamentos, alguns elementos de liga ou impurezas no cristal do material do parafuso e a diferença na resistência do limite do grão podem levar ao início da trinca por fadiga. Estudos têm mostrado que as rachaduras por fadiga são propensas a ocorrer nos seguintes locais: contornos de grãos, inclusões de superfície ou partículas de segunda fase e cavidades. Essas localizações estão todas relacionadas à microestrutura complexa e mutável do material. Se a microestrutura pode ser melhorada após o tratamento térmico, a resistência à fadiga do material do parafuso pode ser melhorada até certo ponto.

2. O efeito da descarbonetação na resistência à fadiga

A descarburação da superfície do parafuso reduzirá a dureza da superfície e a resistência ao desgaste do parafuso após a têmpera e reduzirá significativamente a resistência à fadiga do parafuso. Há um teste de descarbonetação para o desempenho do parafuso no padrão GB / T3098.1 e a profundidade máxima de descarbonetação é especificada. Ao analisar os motivos de falha dos parafusos do cubo 35CrMo, constatou-se que havia uma camada descarbonetada na junção da rosca e da haste. Fe3C pode reagir com O2, H2O e H2 em altas temperaturas para reduzir Fe3C no material do parafuso, aumentando assim a fase de ferrite do material do parafuso, reduzindo a resistência do material do parafuso e causando facilmente microfissuras. No processo de tratamento térmico, a temperatura de aquecimento deve ser bem controlada, e ao mesmo tempo, o aquecimento de proteção atmosférica controlável deve ser utilizado para resolver este problema.

3. O efeito do tratamento térmico na resistência à fadiga

A concentração de tensão na superfície do parafuso reduzirá sua resistência superficial. Quando sujeito a cargas dinâmicas alternadas, o processo de microdeformação e recuperação continuará a ocorrer na parte de concentração de tensão do entalhe, e a tensão que recebe é muito maior do que a parte sem concentração de tensão, por isso é fácil conduzir a a geração de fissuras de fadiga.

Os fixadores são tratados termicamente e revenidos para melhorar a microestrutura e têm excelentes propriedades mecânicas abrangentes, que podem melhorar a resistência à fadiga do material do parafuso, controlar razoavelmente o tamanho do grão para garantir energia de impacto em baixa temperatura e também obter maior resistência ao impacto. O tratamento térmico razoável para refinar os grãos e encurtar a distância entre os limites dos grãos pode evitar rachaduras por fadiga. Se houver uma certa quantidade de bigodes ou segundas partículas no material, essas fases adicionadas podem evitar o escorregamento residente até certo ponto. O deslizamento da correia evita o início e a expansão das microfissuras.

2. Meio de têmpera e meio de processamento para tratamento térmico

Os fechos automotivos de alta resistência possuem uma série de características técnicas: grau de alta precisão; em condições severas de serviço, ele irá suportar a influência do frio severo e diferenças extremas de temperatura durante todo o ano junto com o hospedeiro, e suportar a erosão de altas e baixas temperaturas; carga estática, carga dinâmica, sobrecarga, carga pesada e corrosão do meio ambiente, além do efeito da carga de tração de pré-aperto axial, também estará sujeita a cargas alternadas de tração adicionais, cargas alternadas de cisalhamento transversal ou cargas de flexão combinadas durante o trabalho Às vezes, também está sujeito a cargas de impacto; cargas alternadas transversais adicionais podem fazer com que os parafusos se soltem, cargas axiais alternadas podem causar fratura por fadiga dos parafusos e cargas de tração axial podem causar fratura retardada dos parafusos, bem como condições de alta temperatura. Deslizamento de parafusos, etc.

Um grande número de parafusos com falha indicou que eles foram quebrados ao longo da transição entre a cabeça do parafuso e o eixo durante o serviço; eles foram puxados ao longo da junção da rosca do parafuso eixo e os votos de eixo; e havia fivelas deslizantes ao longo da parte roscada. Análise metalográfica: Há mais ferrita não dissolvida na superfície e no núcleo do parafuso e austenitização insuficiente durante a têmpera, resistência da matriz insuficiente e concentração de tensão são uma das razões importantes para a falha. Por este motivo, é um elo muito importante para garantir o endurecimento da seção transversal do parafuso e a uniformidade da estrutura.

A função do óleo de têmpera é remover rapidamente o calor dos parafusos de metal em brasa e reduzi-los à temperatura de transformação da martensita para obter uma estrutura de martensita de alta dureza e a profundidade da camada endurecida. Ao mesmo tempo, deve-se levar em consideração a redução da deformação do parafuso e a prevenção de trincas. Portanto, a característica básica do óleo de têmpera é a "característica de resfriamento", que é caracterizada por uma taxa de resfriamento mais rápida no estágio de alta temperatura e uma taxa de resfriamento mais lenta no estágio de baixa temperatura. Esta característica é muito adequada para os requisitos de têmpera de ligas de aço estrutural ≥ 10.9 parafusos de alta resistência.

O óleo de têmpera rápida produz decomposição térmica, reações de oxidação e polimerização durante o uso, o que leva a mudanças nas características de resfriamento. O traço de umidade no óleo afetará seriamente o desempenho de resfriamento do óleo, resultando em uma diminuição no brilho e na dureza desigual dos fixadores após o resfriamento. Produz pontos moles ou mesmo tendência a fissuras. Estudos mostraram que os problemas de deformação causados ​​pela têmpera em óleo são parcialmente causados ​​pela água no óleo. Além disso, o teor de água no óleo também acelera a emulsificação e a deterioração do óleo e promove a falha de aditivos no óleo. Quando o teor de água no óleo é maior ou igual a 0.1%, quando o óleo é aquecido, a água coletada no fundo do tanque de óleo pode expandir repentinamente em volume, o que pode fazer com que o óleo transborde do tanque de têmpera e causar um fogo.

Para o óleo de têmpera rápida usado no forno de correia de malha contínua, com base nos dados de características de têmpera acumulados no teste de intervalo de 3 meses, é possível estabelecer a estabilidade e as características de têmpera do óleo, determinar a vida útil adequada da têmpera óleo, e prever o desempenho do óleo de têmpera. Problemas relacionados à mudança, reduzindo assim o retrabalho ou perda de resíduos causados ​​por mudanças nas propriedades do óleo de têmpera, tornando-o um método de controle convencional para a produção. A profundidade de endurecimento afeta diretamente a qualidade do parafuso após o tratamento térmico. Quando a temperabilidade do material é pobre, a taxa de resfriamento do meio de resfriamento é lenta e o tamanho do parafuso é grande, o núcleo do parafuso não pode ser totalmente resfriado em martensita durante a têmpera. A organização reduz o nível de força da área do coração, especialmente a força de rendimento. Isso é obviamente muito desvantajoso para parafusos que suportam tensões de tração uniformemente distribuídas ao longo de toda a seção transversal. A temperabilidade insuficiente reduz a resistência. O exame metalográfico descobriu que existem estruturas de ferrita proeutetóide e ferrita reticulada no núcleo, indicando que a temperabilidade do parafuso precisa ser reforçada. Como todos sabemos, existem duas maneiras de aumentar a temperabilidade para aumentar a temperatura de têmpera; aumentar a temperabilidade do meio de têmpera, o que pode aumentar efetivamente a profundidade de endurecimento do parafuso.

A Houghto-Quench desenvolveu especialmente o óleo de têmpera rápida com base no óleo de têmpera de média velocidade original, Houghto-Quench G. Houghto-Quench K2000 melhorou ainda mais sua capacidade de endurecimento e é especialmente adequado para uso na têmpera e resfriamento de fixadores. Profundidade de endurecimento satisfatória.

O estágio de filme de vapor do óleo de têmpera rápida é curto, ou seja, o estágio de alta temperatura do óleo esfria rapidamente. Esta característica é propícia à obtenção de uma camada endurecida mais profunda para parafusos 10B33 e 45 de aço ≤ M20 e porcas M42, enquanto que para aços SWRCH35K e 10B28, ela é reduzida somente quando a espessura é menor ou igual a parafusos M12 e porcas M30 pode causar dureza do núcleo e da dureza da superfície têm uma pequena diferença. Pela análise da distribuição da taxa de resfriamento, além do resfriamento rápido necessário nos estágios de média e alta temperatura, a taxa de resfriamento de baixa temperatura do óleo tem maior efeito na profundidade da camada endurecida. Quanto mais alta a taxa de resfriamento em baixa temperatura, mais profunda é a camada endurecida. Isso é muito vantajoso para os fixadores de alta resistência suportarem a carga uniformemente em toda a seção e é necessário obter cerca de 90% da estrutura de martensita antes do revenido no estado temperado. Os indicadores de avaliação incluem quase 20 indicadores, como ponto de inflamação, viscosidade, valor de ácido, resistência à oxidação, carbono residual, cinzas, lodo, taxa de resfriamento de têmpera e brilho de têmpera.

Para parafusos de tamanho maior, o agente de têmpera PAG é a solução principal, que atende aos requisitos de têmpera da maioria dos produtos. O agente de têmpera PAG está no estágio de ebulição na zona de transformação da martensita, e a taxa de resfriamento é alta e há um risco maior. Pode ser ajustado pela concentração. A taxa de resfriamento no índice principal é de cerca de 300 ℃. Quanto mais baixa for a taxa de resfriamento neste ponto de temperatura, mais forte será a capacidade de evitar trincas de têmpera e os tipos de aço mais adequados. A estabilidade da taxa de resfriamento por convecção durante o uso é o fator mais importante para garantir a qualidade da têmpera.

Nas amostras dos parafusos de falha inicial, pode ser visto que há defeitos de rachadura nas roscas dos parafusos quebrados perto da fratura. O principal motivo é que os parafusos estão enrolados incorretamente. Causado por dobramento; microfissuras de diferentes profundidades também podem ser vistas na parte inferior da rosca, e o tumor acumulado de usinagem forma uma área de concentração de tensão. O padrão GB / T5770.3-2000 "Requisitos especiais para parafusos, parafusos e prisioneiros com defeitos de superfície em fixadores" estipula que as dobras que não são mais do que um quarto da altura do perfil da rosca acima do diâmetro do passo dos parafusos sob tensão são permitido O dobramento e o acúmulo da parte inferior da rosca não são permitidos e o dobramento é uma das principais razões para a fratura do parafuso. O uso do lubrificante de extrema pressão da Houghton para o processamento da rosca do parafuso pode prevenir efetivamente a aresta postiça e reduzir a concentração de tensões, ajudando assim a melhorar a vida útil do parafuso à fadiga.

3. Proteção de superfície e desenvolvimento de tecnologia de fixadores automotivos

Os fixadores de automóveis, especialmente os parafusos de fixação, braçadeiras para tubos, braçadeiras elásticas, etc., encontram-se em ambientes extremamente hostis durante o uso e costumam estar seriamente corroídos e até difíceis de desmontar devido à ferrugem. Portanto, os fixadores devem ter boas propriedades anticorrosivas. Os métodos mais comuns usados ​​atualmente são eletrogalvanização, liga de zinco-níquel, fosfatização, escurecimento e tratamentos de dacrometo na superfície. Devido à restrição do teor de cromo hexavalente no revestimento de superfícies de fixadores automotivos, ele não atende aos padrões das diretrizes de proteção ambiental, e produtos que contenham substâncias nocivas não podem entrar no mercado, o que coloca uma alta sem precedentes na inovação capacidade do fixador automotivo tratamento de superfície Requisitos ambientais padrão.

1. Revestimento à base de água de zinco-alumínio Geomet

Nova tecnologia de revestimento ecologicamente correta - revestimento de zinco-alumínio em flocos Geomet, Enoufu Group desenvolveu uma tecnologia completa baseada em mais de 30 anos de experiência em tecnologia antiferrugem de superfície DACROMET e após anos de pesquisa e desenvolvimento. A nova tecnologia de tratamento de superfície de cromo --- GEOMET.

Mecanismo antiferrugem, a estrutura do filme tratado pelo Gummet também é a mesma do filme tratado pela Dacromet. As folhas de metal são sobrepostas em camadas para formar um filme combinado com um adesivo à base de silicone para cobrir o substrato.

Vantagens do Geomet: A condutividade, a folha de metal de alta resistência torna os parafusos do Geomet condutores. Adaptabilidade da tinta, Geomet pode ser usado como um primer para a maioria das tintas, incluindo galvanoplastia. Proteção ambiental, solução à base de água, não contém cromo e nenhuma água residual é produzida e nenhuma substância prejudicial é lançada no ar. Excelente resistência à corrosão, apenas 6-8μm de espessura de filme, pode atingir o teste de névoa salina por mais de 1000h. Resistência ao calor, filme inorgânico e o filme não contém umidade. O processo de fragilização sem hidrogênio, processo de revestimento sem ácido e eletrolítico, evita a fragilização por hidrogênio como o processo de galvanoplastia comum.

A estabilidade do coeficiente de atrito é muito importante para a montagem de fixadores automotivos. O revestimento escamoso de zinco-alumínio à base de água é uma solução para o coeficiente de atrito. Com base no revestimento de zinco-alumínio, um revestimento de superfície inorgânico à base de água com função lubrificante --- PLUS é aplicado.

2. Tecnologia de revestimento eletroforético

Nos últimos anos, alguns fixadores de algumas empresas automotivas usaram revestimento eletroforético em vez de passivação após a eletrodeposição. Em termos simples, o princípio do revestimento eletroforético é "o sexo oposto atrai um ao outro", que é como um ímã. A eletroforese do ânodo é revestida com parafusos no ânodo e a tinta é carregada negativamente; enquanto a eletroforese catódica é revestida com parafusos no cátodo, a tinta é carregada positivamente. Como todos sabemos, o revestimento eletroforético é altamente mecanizado, ecologicamente correto e o filme de tinta possui excelente resistência à corrosão. Reciclar e reutilizar os recursos hídricos para reduzir as emissões; fortalecer a recuperação de metais pesados ​​para reduzir as emissões; reduzir as emissões de VOC (compostos orgânicos voláteis); reduzir o consumo de energia (água, eletricidade, combustível, etc.) e atender aos requisitos de proteção ambiental para reduzir custos e melhorar a qualidade.

Ele tem sido aplicado em peças automotivas e fixadores há vários anos. O processo de revestimento eletroforético é relativamente maduro. É um produto que substitui a galvanoplastia. PPGElect fixador ropolyseal material de revestimento eletroforético especial, eletroforese anódica EPll / SST 120 ～ 200h, eletroforese catódica EPlll / SST 200 ～ 300h, eletroforese catódica EPlV / SST 500 ～ 1000h, eletroforese catódica EP V / SST 1000 ～ 1500h; e ZiNC Rich coating Revestimento orgânico rico em zinco (condutor).

Com o desenvolvimento da tecnologia, além do revestimento eletroforético catódico com excelente resistência à corrosão, o revestimento eletroforético anódico com certa resistência às intempéries e o revestimento eletroforético catódico com resistência à corrosão de borda também têm sido aplicados de forma prática na linha de produção. Atualmente, a série de revestimento eletroforético da PPG foi aprovada por muitas empresas de fabricação de automóveis e uma série de especificações foi alterada para um padrão unificado, S424 foi alterado para S451, como Ford WSS-M21P41-A2, S451; General Motors GM6047 código G; Chrysler PS-7902 Mcthod C.

As vantagens do revestimento eletroforético são favoráveis ​​à proteção ambiental. O revestimento eletroforético adota tinta à base de água e a passivação adota cromo trivalente; melhorar a resistência à corrosão do produto, excelente adesão; sem orifício do plugue, sem rosca de parafuso, espessura de filme uniforme, valor de torque consistente; Galvanoplastia tradicional + Processo de passivação, o teste de névoa salina atinge cerca de 144h. Depois de adotar a fosfatização de zinco + primer rico em zinco + processo de revestimento eletroforético catódico, o teste de névoa salina pode chegar a mais de 1000h, se for adotado o processo de galvanoplastia + revestimento eletroforético catódico, o teste de pulverização salina pode chegar a mais de 500h

4, a conclusão

No futuro, o desenvolvimento de fixadores automotivos será mais personalizado, os processos de tratamento térmico serão mais proeminentes nas características do serviço e as tecnologias inteligentes, verdes e leves desempenharão um papel importante. O desenvolvimento de tecnologia e equipamentos é a base para o desenvolvimento de manufatura avançada e ainda há muito espaço para desenvolvimento. Para estreitar a lacuna com o nível avançado de países estrangeiros, a tarefa ainda é muito árdua, e a tarefa é pesada e longa.

Link para este artigo: Análise sobre a nova tendência de desenvolvimento de tecnologia de tratamento térmico para fechos automotivos

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