Kalimo terminio apdorojimo brėžiniuose dominuoja kietumo specifikacijos. Daugelyje brėžinių nėra nieko, išskyrus HB arba HRC vertes, pridėjus leistiną iškraipymo ribą. Tačiau dizaino-pagrįsta kokybės kontrolė apima gilesnes-lokalizuotas terminio apdorojimo zonas, korpuso gylio reikalavimus sukietintų komponentų paviršiams- ir šerdies kietumą sąveikauja su visų formų galutinio komponento patikimumu. Veiklos tikslai lemia kiekvieną rodiklį.
Kietumas: pirminė metrika su svarbiu įspėjimu
Kietumo bandymas dominuoja parduotuvės grindų kokybės patikrinime{0}}greitas, nesuardantis ir ekonomiškas{1}}. Koreliacija tarp kietumo ir atsparumo tempimui daro jį praktiniu mechaninių savybių vertinimo pakaitalu, kai visiško tempimo bandymas nėra praktiškas. ASTM A909/A909M aiškiai susieja kietumą su takumo stipriu, atsparumu tempimui, pailgėjimui ir plastiškumo reikalavimais mikrolegiruoto anglinio plieno kaltiniams.
Tačiau aklas pasitikėjimas vadovo kietumo reikšmėmis sukuria lauko gedimus. Gedimo režimo analizė turi padėti pasiekti kietumo tikslus.
Tai iliustruoja 10 - tonų kalimo plaktuko strypas, pagamintas iš 40CrNi arba 35CrMo. Pradinėse specifikacijose nustatytas mažas kietumas (241-270 HBW), remiantis numanoma smūgine-dominuojančia apkrova. Strypų tarnavimo laikas liko trumpas. Gedimų tyrimas parodė, kad pagrindinis mechanizmas yra nuovargio lūžis, o ne poveikio perkrova. Kietumo padidinimas iki 38-43 HRC žymiai pailgino tarnavimo laiką. Mažesnis kietumas būtų buvęs saugesnis smūgiams; didesnis kietumas pasirodė esąs tinkamas nuovargiui.
Dizaineriai, kurie apskaičiuoja įtempių pasiskirstymą, taiko saugos koeficientus, konvertuoja stiprumo reikalavimus naudodami standartines kietumo konvertavimo lenteles ir vadina tai baigtu{0}}visiškai praleidžia gedimo režimo pokalbį. Šaltos{2}}darbo štampos siūlo atvirkštinę pamoką. Didelio-tikslumo presams reikia didelio kietumo įrankių. Prastas mašinos tikslumas kartu su didele smūgio energija, tačiau teikia pirmenybę šiek tiek mažesniam kietumui, kad būtų išvengta briaunų įskilimo ar visiško lūžimo.
Stiprumo-Tvirtumo balansas: vienas kitą papildantis ryšys
Plieno rūšys pasižymi viena kitai nesuderinamu stiprumu ir kietumu. Konstrukciniai kaltiniai gaminiai, sukurti su per dideliu kietumo ribomis, paaukoja stiprumą, varo per didelius komponentus, kurių eksploatavimo laikas yra ribotas. Ir atvirkščiai, įrankiai ir štampai optimizuoti vien dėl atsparumo nusidėvėjimui-didžiausiam kietumui, minimaliam kietumui-, kad lūžtų prieš laiką veikiant cikliniam poveikiui.
Tinkama pusiausvyra nustatoma atlikus dokumentuotą paslaugų būklės analizę. Medžiagos stiprumo vertės, išmatuotos naudojant standartizuotus bandomuosius pavyzdžius, retai tiesiogiai paverčia komponento struktūrinio stiprumo{1}}dydžio efektais, įpjovos jautrumu ir liekamosiomis įtempių būsenomis, iš esmės pakeičiant realųjį{2}. Sistemos-lygio stiprumas, apimantis gretimus sąveikaujančius komponentus, prideda dar vieną kintamąjį.
Kietumo skirtumai optimizuoja surinkimo tarnavimo laiką. Riedėjimo elementų guoliai padidina tarnavimo laiką, kai rutulys važiuoja 2 HRC stipriau nei bėgimo takas. Automobilių pavaros krumpliaračiai yra geresni, kai paviršiaus kietumas viršija jungiamąją pavarą 2–5 HRC. Identiška medžiaga ir identiškas kietumas, atvirkščiai, dažnai silpnai atsparus trinčiai.
Šerdies ir paviršiaus koordinavimas grūdintuose komponentuose
Korpuso-sukietintos dalys-karbiuruotos, karbonitruotos, indukciniu būdu grūdintos, nitriduotos-reikalauja specifinių šerdies stiprumo tikslų esant fiksuotam korpuso gyliui. Per didelis šerdies stiprumas sumažina naudingą paviršiaus gniuždymo liekamąjį įtempį ir sumažina atsparumą nuovargiui. Nepakankamas šerdies stiprumas perkelia nuovargio pradžią į pereinamąją zoną, paspartindamas įtrūkimų plitimą.
ISO 18203 standartizuoja korpuso gylio matavimo metodus šiluminiuose procesuose, įskaitant liepsnos, indukcijos, elektronų pluošto ir lazerio grūdinimą, taip pat termocheminį apdorojimą, pvz., karbiuravimą, karbonitridavimą ir nitridavimą. Dokumentas apibrėžia korpuso grūdinimo gylį kaip vertikalų atstumą nuo paviršiaus iki kietumo matavimo taško, pasiekiantį 550 HV pagal ISO 6507-1. Azotavimo kietumo gylis nurodo tašką, kuriame kietumas viršija pagrindines vertes 50 HV.
Optimalus angliavandenių krumpliaračių grūdinimo koeficientas yra nuo 0,1 iki 0,15 santykinio efektyvaus korpuso gylio. Daugelis esamų specifikacijų yra daug gilesnės nei būtina. Sumažinus dėklo gylį iki šio optimizuoto diapazono, tuo pačiu metu išlaikomas nuovargio eksploatavimo laikas ir išmatuojamai sutaupoma energijos.
