التقصف الهيدروجينى للبراغي المصنوعة من سبائك الصلب (3)
5 طرق فنية لمنع كسر تقصف الهيدروجين من مسامير سبائك الصلب
تتطلب الوقاية من كسر تقصف الهيدروجين لمسامير الصلب المصنوعة من السبائك دراسة شاملة بناءً على آلية كسر التقصف الهيدروجين. وفقًا لقوة الشد المطلوبة ، والمواد المناسبة وعملية التصنيع المقابلة. 6.1 أيون من أيون مسامير ملولبة MJ من البراغي الملولبة MJ لا يمكن فقط تحسين قدرة البرغي على تحمل الأحمال الديناميكية ، ولكن أيضًا تحسين قدرة الترباس على مقاومة التقصف الهيدروجين. يلعب تقليل تركيز الضغط دورًا مهمًا في تقليل تعرض البراغي لتقصف الهيدروجين. لذلك ، عند إدخال خيوط البراغي ، حاول استخدام خيوط MJ بنصف قطر قوس أكبر في الجزء السفلي من الخيط. يتراوح نصف قطر القوس السفلي لخيط MJ بين 0.15042P ~ 0.18011P ،
تتميز تقنية معالجة البراغي الملولبة MJ بثلاث خصائص: يجب أن يتم لف الخيط إلى شكل بعد المعالجة الحرارية النهائية ؛ ② يجب أن يكون رأس المزلاج مقلوبًا وشكلًا ؛ ③ يجب درفلة الشرائح السفلية لرأس المزلاج على البارد بعد المعالجة الحرارية النهائية. يمكن لتقنيات المعالجة هذه أن تزيل بشكل فعال عيوب المواد الموجودة على سطح البرغي وتزيد من ضغط الضغط المتبقي على سطح البرغي. نتيجة لذلك ، يمكن أن تلعب دورًا مهمًا في تقليل حساسية تقصف الهيدروجين للمسمار.
5.2 اختر تقنية معالجة معقولة واعتماد تدابير وقائية صارمة
نظرًا لأن القيمة الحرجة لقوة الشد لكسر تقصف الهيدروجين هي 1050 ميجا باسكال ، بالنسبة للمسامير التي يكون مستوى قوتها أقل من 1000 ميجا باسكال ، بغض النظر عما إذا كانت مطلية بالكهرباء أم لا ، لا يتم أخذ التقصف بالهيدروجين في الاعتبار. بالنسبة للمسامير المصنوعة من سبائك الصلب (مثل 30CrMnSiA) بقوة شد تزيد عن 1000 ميجا باسكال ، طالما يتم استخدام عمليات المعالجة الحرارية العادية والطلاء الكهربائي وإزالة الهيدروجين وفقًا لمتطلبات المعايير ذات الصلة ، يمكن تجنب التقصف الهيدروجين تمامًا.
من أجل تقليل درجة تغلغل الهيدروجين وتحسين تأثير إزالة الهيدروجين ، يجب اتخاذ تدابير من الجوانب التالية.
5.2.1 المعالجة الحرارية
المارتينسيت المقسى له تأثير أكبر على حساسية تقصف الهيدروجين ، لذلك يمكن تعديل درجة حرارة المعالجة الحرارية بشكل مناسب أثناء المعالجة الحرارية لتقليل تكوين مارتينسيت المقسى. على سبيل المثال ، سيؤدي استخدام التقشف إلى زيادة عتبة كسر تقصف الهيدروجين بحوالي 100 ميجا باسكال. ويرجع ذلك إلى أن البنية السفلية التي تنتجها عملية التقصف أقل حساسية لتقصف الهيدروجين من المارتينسيت المخفف.
في بعض الأحيان يتم إضافة غاز التدريع إلى فرن التسخين لمنع تكوين مقياس الأكسيد على الأجزاء. ومع ذلك ، إذا كان الغاز الواقي يحتوي على هيدريد (مثل غاز تكسير الميثانول ، وغاز RX ، وما إلى ذلك) ، فسوف يتحلل الهيدريد إلى هيدروجين بعد التسخين ، مما يتسبب في تغلغل الهيدروجين ويزيد من خطر تقصف الهيدروجين. لذلك ، لا ينصح باستخدام غاز وقائي يحتوي على الهيدريد في عملية المعالجة الحرارية. إذا سمحت الظروف ، فمن الأفضل استخدام فرن تفريغ للتبريد والتلطيف.
وفقًا لمعيار صناعة الطيران QJ 451-1988 "المتطلبات الفنية لمراقبة الجودة للأجزاء (الأجزاء) قبل الطلاء" ، يجب أن تخضع جميع الأجزاء ذات قوة الشد الأكبر من 1050 ميجا باسكال ولكن أقل من أو تساوي 1450 ميجا باسكال لمعالجة تخفيف الضغط ، و درجة حرارة التسخين المحددة هي 190 ℃ 210 ℃ ، والوقت 1 ساعة. يشير الضغط هنا إلى إجهاد الشد المتبقي الناجم عن المعالجة الحرارية ، ويجب ألا يشمل إجهاد الضغط المتبقي الناتج عن الخيط الملفوف أو الزاوية المستديرة للرأس المدلفن على البارد بعد المعالجة.
5.2.2 التخليل
على الرغم من أن التخليل ليس العملية الرئيسية لتغلغل الهيدروجين ، إذا لم يتم التحكم فيه جيدًا ، يتخلل الهيدروجين في البراغي. لذلك ، تؤكد العديد من المعايير على حظر التخليل بالحمض القوي قبل الطلاء ، واستخدام التخليل الحمضي الضعيف أو التخليل بالرصاص بدلاً من ذلك.
5.2.3 الطلاء الكهربائي
الطلاء الكهربائي هو العملية الرئيسية لامتصاص البراغي الهيدروجين ، والتحكم الصارم في عملية الطلاء الكهربائي هو الإجراء الرئيسي لمنع تقصف البراغي بالهيدروجين.
يعد اختيار عمليات الطلاء الكهربائي المختلفة وفقًا لقوة الشد للبراغي أحد الوسائل لتجنب كسر تقصف الهيدروجين. بالنسبة للبراغي 30CrMnSiA مع قوة شد أعلى من 1080MPa ، يمكن استخدام طلاء الزنك العادي أو طلاء الكادميوم.
بالنسبة للبراغي المصنوعة من سبائك الصلب ذات قوة الشد أعلى من 1250 ميجا باسكال ، على الرغم من إمكانية استخدام عمليات الطلاء العادية بالزنك أو الكادميوم ، يجب اعتماد تحكم أكثر صرامة في العملية. ISO 5857: 1988 "درجة قوة الفضاء 1250MPa MJ مواصفة شراء مسامير برأس فولاذية ملولبة من سبائك الصلب" تنص على أن براغي المنتج يجب أن تخضع لاختبار تحمل الإجهاد ، أي أن 75٪ من الحد الأدنى لحمل الشد الكسر يتم تطبيقها على البراغي لمدة 23 ساعة ويجب ألا تنكسر البراغي. أو تدمير. GB / T 3098.1-2010 "الخصائص الميكانيكية لمسامير البراغي والمسامير والصواميل" تذكر المستخدمين بضرورة توخي الحذر عند التفكير في استخدام مسامير من الدرجة 12.9 أو أعلى.
وفقًا لـ "كتالوج العمليات المحظورة (المحدودة) للمنتجات الفضائية" (انظر Tian Technology [2004] رقم 42) ، بالنسبة للبراغي التي تزيد قوة شدها عن 1300 ميجا باسكال ، لا يُسمح بالطلاء الكهربائي بالزنك أو الكادميوم ، ولكن الطلاء الكهربائي منخفض التقصف بالهيدروجين يستخدم. حرفة. الطلاء الكهربائي منخفض التقصف بالهيدروجين هو نوع من العمليات التي تم تطويرها لتقصف أجزاء الطائرات بالهيدروجين في الستينيات والسبعينيات من القرن الماضي ، بما في ذلك الطلاء بالكادميوم منخفض التقصف بالهيدروجين ، والطلاء بالكادميوم منخفض التقصف بالهيدروجين ، والطلاء بالنيكل بالزنك منخفض التقصف بالهيدروجين. متطلبات الطلاء الكهربائي منخفضة التقصف بالهيدروجين: تخفيف الإجهاد قبل الطلاء ، أو السفع الرملي بدلاً من التخليل ، أو المعالجة الحرارية الفراغية. في عملية الطلاء الكهربائي ، من ناحية ، يتم تعديل تركيبة الحمام ، ومن ناحية أخرى ،
التيتانيوم المطلي بالكادميوم عبارة عن مجموعة من عمليات الطلاء الكهربائي منخفضة التقصف بالهيدروجين والتي تشكلت من خلال إصلاح وتحسين وتحسين العمليات المماثلة في البلدان الأجنبية في القرن الماضي. التيتانيوم له تأثير امتصاص قوي على الهيدروجين. يمكن أن يمتص الهيدروجين على سطح المنتج ويمنع الهيدروجين من اختراق الركيزة. لذلك ، قدم التيتانيوم المطلي بالكادميوم منخفض التقصف بالهيدروجين مساهمات كبيرة في حل مشكلة تقصف الهيدروجين ، ولا يزال يستخدم على نطاق واسع في صناعة الطيران. . ومع ذلك ، نادرًا ما يتم استخدامه في صناعة الطيران بسبب عملية التشغيل الصارمة والتكلفة العالية ، ولم يتم إنشاء أي خط إنتاج بشكل أساسي.
في صناعة الطيران ، تم تنفيذ عملية طلاء سبائك الزنك والنيكل منخفضة التقصف بالهيدروجين وعملية طلاء الكادميوم منخفضة التقصف بالهيدروجين في نطاق صغير في الثمانينيات ، ومعيار صناعة الطيران QJ 1824-1989 "سبائك الزنك والنيكل الشروط الفنية للطلاء "، QJ 2217-1992" مواصفات عملية تقصف الهيدروجين منخفضة الكادميوم ".
بالطبع ، بالنسبة للمسامير التي تزيد قوة شدها عن 1500 ميجا باسكال ، فإن الطلاء منخفض التقصف بالهيدروجين يعد أيضًا محفوفًا بالمخاطر. يحدث كسر تقصف الهيدروجين من وقت لآخر. إذا كنت ترغب في تجنب خطر التقصف الهيدروجين تمامًا ، يمكنك استخدام عملية طلاء غير متقصف أو تغييره. استخدم مواد أخرى مقاومة للتآكل.
بالإضافة إلى ذلك ، وفقًا لشروط ISO 9587 "الطلاءات المعدنية وغيرها من الطلاءات غير العضوية لتقليل مخاطر المعالجة المسبقة لمنتجات الصلب المتقصف بالهيدروجين" ، يجب أن تخضع البراغي لمعالجة تخفيف الضغط قبل الطلاء بالكهرباء.
5.3 إزالة الهيدروجين
إزالة الهيدروجين هو وضع البراغي في فرن عند حوالي 200 درجة مئوية للخبز ، بحيث يتم دمج الهيدروجين في البراغي في جزيئات الهيدروجين ويهرب. مفتاح تحسين تأثير إزالة الهيدروجين هو: أولاً ، قم بإزالة الهيدروجين في الوقت المناسب بعد الطلاء ؛ ثانيًا ، حافظ على درجة حرارة إزالة الهيدروجين عالية قدر الإمكان ؛ ثالثًا ، يجب أن يكون وقت إزالة الهيدروجين طويلًا بدرجة كافية.
إزالة الهيدروجين في الوقت المناسب بعد الطلاء له تأثير كبير على تحسين تأثير إزالة الهيدروجين. ينص المعيار العام على أنه لا يزيد عن 4 ساعات بعد الطلاء ، وتنص بعض معايير الشركات الأجنبية على أنه يجب إزالة الهيدروجين في غضون 3 ساعات. في الواقع ، قامت العديد من الشركات بضغط الفاصل الزمني بين الطلاء الكهربائي وإزالة الهيدروجين إلى أقل من ساعة واحدة من أجل تحسين تأثير إزالة الهيدروجين.
كلما ارتفعت درجة حرارة إزالة الهيدروجين ، كان تأثير إزالة الهيدروجين أفضل ، لكنه لا يمكن أن يقترب أو يصل إلى درجة حرارة تلطيف المادة ، وإلا سيتأثر أداء المادة.
يجب أن يكون وقت إزالة الهيدروجين مختلفًا وفقًا لقوة البرغي. كلما زادت القوة ، كلما طال الوقت المطلوب لإزالة الهيدروجين. وفقًا للمعايير ذات الصلة (مثل QJ 452) ، يجب أن تكون درجة حرارة إزالة الهيدروجين من مسامير 30CrMnSiA 190 ~ 210 ℃ ، ويجب ألا يقل وقت إزالة الهيدروجين عن 8 ساعات.
وتجدر الإشارة إلى أنه إذا كان وقت إزالة الهيدروجين قصيرًا جدًا ، فلن يساعد ذلك في تقليل محتوى الهيدروجين فحسب ، بل سيزيد من محتوى الهيدروجين. يوضح الشكل 9 العلاقة بين وقت إزالة الهيدروجين ومعدل تقصف الأجزاء بعد الطلاء في حمامات مختلفة. يمكن أن نرى من الشكل 9 أن معدل التقصف لمدة ساعتين 4 ساعات من إزالة الهيدروجين أعلى منه بدون إزالة الهيدروجين. وذلك لأن تركيز الهيدروجين الذي تمتصه الطبقة السطحية للجزء هو الأكبر بعد الطلاء الكهربائي. في بداية الخبز ، ينتشر الهيدروجين الممتص على السطح بسرعة ويتدفق في الهواء من ناحية ، ويتسارع لينتشر في المعدن من ناحية أخرى.
صورة
5.4 طلاء بدون تقصف الهيدروجين
يعد استخدام تقنية الطلاء الخالية من التقصف الهيدروجين تقنية لتجنب تقصف الهيدروجين تمامًا. من الستينيات إلى الثمانينيات ، طورت الولايات المتحدة وألمانيا وفرنسا واليابان ودول أخرى بعض الطلاءات دون التقصف الهيدروجين. لا تحتاج هذه الطلاءات إلى اعتماد ترسيب كهربي كاثودي ، ولا توجد عملية امتصاص هيدروجين ، لذلك يطلق عليها "طلاء غير متقصف للهيدروجين". يمكن استخدامها لطلاء البراغي مثل الجلفنة الميكانيكية ، تكسير المسحوق ، طلاء dacromet ، إلخ. في الوقت الحاضر ، يجب أن يكون طلاء Dacromet الأكثر استخدامًا.
