1. El efecto del proceso de tratamiento térmico en la mejora de la resistencia a la fatiga de los pernos.

Durante mucho tiempo, la industria automotriz cierres han estado dominados por las características básicas de una amplia gama de variedades, tipos y especificaciones. Su selección y uso implican análisis estructural, diseño de conexiones, análisis de fallas y fatiga, requisitos de corrosión y métodos de ensamblaje, y otros factores relacionados. Estos factores determinan en gran medida la calidad final y la confiabilidad de los productos automotrices.

La vida útil a la fatiga de los pernos automotrices de alta resistencia siempre ha sido un tema importante. Los datos muestran que la mayoría de las fallas de los pernos se deben a fallas por fatiga y casi no hay signos de fallas por fatiga del perno. Por lo tanto, es probable que ocurran accidentes graves cuando se produce una falla por fatiga. El tratamiento térmico puede optimizar las propiedades de los materiales de fijación y aumentar su resistencia a la fatiga. En vista de los requisitos de uso cada vez mayores de los pernos de alta resistencia, es más importante mejorar la resistencia a la fatiga de los materiales de los pernos mediante el tratamiento térmico.

1. El inicio de grietas por fatiga en los materiales.

El lugar donde comienza la grieta por fatiga se llama fuente de fatiga. La fuente de fatiga es muy sensible a la microestructura del perno y puede iniciar grietas por fatiga a una escala muy pequeña, generalmente entre 3 y 5 tamaños de grano. La calidad de la superficie del perno es el principal problema. La fuente de fatiga, la mayor parte de la fatiga comienza en la superficie del perno o en el subsuelo. Un gran número de dislocaciones, algunos elementos de aleación o impurezas en el cristal del material del perno y la diferencia en la resistencia del límite de grano pueden conducir a la iniciación de grietas por fatiga. Los estudios han demostrado que las grietas por fatiga son propensas a ocurrir en las siguientes ubicaciones: límites de grano, inclusiones superficiales o partículas de segunda fase y cavidades. Todas estas ubicaciones están relacionadas con la microestructura compleja y cambiante del material. Si la microestructura se puede mejorar después del tratamiento térmico, la resistencia a la fatiga del material del perno se puede mejorar hasta cierto punto.

2. El efecto de la descarburación sobre la resistencia a la fatiga.

La descarburación de la superficie del perno reducirá la dureza de la superficie y la resistencia al desgaste del perno después del temple y reducirá significativamente la resistencia a la fatiga del perno. Hay una prueba de descarburación para el rendimiento de los pernos en el estándar GB / T3098.1, y se especifica la profundidad máxima de descarburación. Al analizar las razones de la falla de los pernos del cubo 35CrMo, se encontró que había una capa descarburada en la unión de la rosca y la varilla. El Fe3C puede reaccionar con O2, H2O y H2 a altas temperaturas para reducir el Fe3C en el material del perno, aumentando así la fase de ferrita del material del perno, reduciendo la resistencia del material del perno y causando fácilmente microgrietas. En el proceso de tratamiento térmico, la temperatura de calentamiento debe controlarse bien y, al mismo tiempo, el calentamiento de protección de la atmósfera controlable debe usarse para resolver este problema.

3. El efecto del tratamiento térmico sobre la resistencia a la fatiga.

La concentración de tensión en la superficie del perno reducirá su resistencia superficial. Cuando se somete a cargas dinámicas alternas, el proceso de microdeformación y recuperación continuará ocurriendo en la parte de concentración de tensión de la muesca, y la tensión que recibe es mucho mayor que la parte sin concentración de tensión, por lo que es fácil de llevar a la generación de fisuras por fatiga.

Los sujetadores se tratan térmicamente y se templan para mejorar la microestructura y tienen excelentes propiedades mecánicas integrales, que pueden mejorar la resistencia a la fatiga del material del perno, controlar razonablemente el tamaño de grano para garantizar la energía de impacto a baja temperatura y también obtener una mayor tenacidad al impacto. Un tratamiento térmico razonable para refinar los granos y acortar la distancia entre los límites de los granos puede prevenir las grietas por fatiga. Si hay una cierta cantidad de bigotes o segundas partículas en el material, estas fases agregadas pueden prevenir el deslizamiento residente hasta cierto punto. El deslizamiento del cinturón evita la iniciación y expansión de microgrietas.

2. Medio de enfriamiento y medio de procesamiento para tratamiento térmico

Los sujetadores automotrices de alta resistencia tienen una serie de características técnicas: grado de alta precisión; condiciones de servicio severas, resistirá la influencia del frío severo y la diferencia de temperatura extrema durante todo el año junto con el anfitrión, y resistirá la erosión de temperaturas altas y bajas; carga estática, carga dinámica, sobrecarga, carga pesada y corrosión de los medios ambientales, además del efecto de la carga de tracción del preapriete axial, también estará sujeto a cargas alternas de tracción adicionales, cargas alternas de corte transversal o cargas de flexión combinadas durante el trabajo A veces también está sujeto a cargas de impacto; Las cargas alternas transversales adicionales pueden hacer que los pernos se aflojen, las cargas axiales alternas pueden causar la rotura por fatiga de los pernos y las cargas de tracción axiales pueden causar la rotura retardada de los pernos, así como también condiciones de alta temperatura. Fluencia de tornillos, etc.

Una gran cantidad de pernos fallidos indicaron que estaban rotos a lo largo de la transición entre la cabeza del perno y el eje durante el servicio; fueron arrancados a lo largo de la unión de la rosca del perno eje y del eje; y había hebillas deslizantes a lo largo de la parte roscada. Análisis metalográfico: hay más ferrita sin disolver en la superficie y el núcleo del perno, y una austenización insuficiente durante el enfriamiento rápido, una fuerza de matriz insuficiente y una concentración de tensión son una de las razones importantes de la falla. Por este motivo, es un vínculo muy importante para asegurar el endurecimiento de la sección transversal del perno y la uniformidad de la estructura.

La función del aceite de enfriamiento es quitar rápidamente el calor de los pernos de metal al rojo vivo y reducirlos a la temperatura de transformación de martensita para obtener una estructura de martensita de alta dureza y la profundidad de la capa endurecida. Al mismo tiempo, también se debe tener en cuenta la reducción de la deformación del perno y la prevención de fisuras. Por lo tanto, la característica básica del aceite de enfriamiento es la "característica de enfriamiento", que se caracteriza por una velocidad de enfriamiento más rápida en la etapa de alta temperatura y una velocidad de enfriamiento más lenta en la etapa de baja temperatura. Esta característica es muy adecuada para los requisitos de temple de acero estructural de aleación ≥ 10.9 pernos de alta resistencia.

El aceite de enfriamiento rápido produce reacciones de descomposición térmica, oxidación y polimerización durante el uso, lo que conduce a cambios en las características de enfriamiento. El rastro de humedad en el aceite afectará seriamente el rendimiento de enfriamiento del aceite, lo que resultará en una disminución del brillo y una dureza desigual de los sujetadores después del enfriamiento. Produce puntos blandos o incluso tendencia al agrietamiento. Los estudios han demostrado que los problemas de deformación causados ​​por el enfriamiento del aceite son causados ​​en parte por el agua en el aceite. Además, el contenido de agua en el aceite también acelera la emulsificación y el deterioro del aceite y promueve la falla de los aditivos en el aceite. Cuando el contenido de agua en el aceite es mayor o igual al 0.1%, cuando el aceite se calienta, el agua recolectada en el fondo del tanque de aceite puede expandirse repentinamente en volumen, lo que puede hacer que el aceite rebose el tanque de enfriamiento y causar un incendio.

Para el aceite de enfriamiento rápido utilizado en el horno de cinta de malla continua, basado en los datos de características de enfriamiento acumulados en la prueba de intervalo de 3 meses, es posible establecer la estabilidad y las características de enfriamiento del aceite, determinar la vida útil apropiada del enfriamiento. aceite y predecir el rendimiento del aceite de enfriamiento. Cambie los problemas relacionados, reduciendo así el reproceso o la pérdida de desperdicio causada por cambios en las propiedades del aceite de enfriamiento, convirtiéndolo en un método de control convencional para la producción. La profundidad de endurecimiento afecta directamente la calidad del perno después del tratamiento térmico. Cuando la templabilidad del material es mala, la velocidad de enfriamiento del medio de enfriamiento es lenta y el tamaño del perno es grande, el núcleo del perno no se puede enfriar completamente en martensita durante el enfriamiento. La organización reduce el nivel de resistencia del área del corazón, especialmente el límite elástico. Evidentemente, esto es muy desventajoso para los pernos que soportan tensiones de tracción distribuidas uniformemente a lo largo de toda la sección transversal. La templabilidad insuficiente reduce la resistencia. El examen metalográfico encontró que hay ferrita proeutectoide y estructuras de ferrita reticulada en el núcleo, lo que indica que es necesario fortalecer la capacidad de endurecimiento del perno. Como todos sabemos, hay dos formas de aumentar la templabilidad para aumentar la temperatura de enfriamiento; aumentar la capacidad de endurecimiento del medio de enfriamiento, lo que puede aumentar de manera efectiva la profundidad de endurecimiento del perno.

Houghto-Quench ha desarrollado especialmente un aceite de temple rápido basado en el aceite de temple de velocidad media original, Houghto-Quench G. Houghto-Quench K2000 ha mejorado aún más su capacidad de endurecimiento y es especialmente adecuado para usarse en el temple y enfriamiento de sujetadores. Profundidad de endurecimiento satisfactoria.

La etapa de película de vapor del aceite de enfriamiento rápido es corta, es decir, la etapa de alta temperatura del aceite se enfría rápidamente. Esta característica favorece la obtención de una capa endurecida más profunda para los pernos de acero 10B33 y 45 ≤ M20 y las tuercas M42, mientras que para los aceros SWRCH35K y 10B28, se reduce Solo cuando el espesor es menor o igual que los pernos M12 y las tuercas M30 puede la dureza del núcleo y la dureza de la superficie tienen una pequeña diferencia. A partir del análisis de la distribución de la velocidad de enfriamiento, además del enfriamiento rápido requerido en las etapas de temperatura media y alta, la velocidad de enfriamiento del aceite a baja temperatura tiene un efecto mayor en la profundidad de la capa endurecida. Cuanto mayor sea la velocidad de enfriamiento a baja temperatura, más profunda será la capa endurecida. Esto es muy ventajoso para que los sujetadores de alta resistencia soporten la carga uniformemente en toda la sección, y se requiere obtener aproximadamente el 90% de la estructura de martensita antes de templar en el estado templado. Los indicadores de evaluación incluyen cerca de 20 indicadores tales como punto de inflamación, viscosidad, índice de acidez, resistencia a la oxidación, carbón residual, cenizas, lodos, velocidad de enfriamiento y brillo de enfriamiento.

Para pernos de mayor tamaño, el agente de enfriamiento PAG es la solución principal, que cumple con los requisitos de enfriamiento de la mayoría de los productos. El agente de extinción PAG está en la etapa de ebullición en la zona de transformación de martensita, y la velocidad de enfriamiento es alta y existe un mayor riesgo. Se puede ajustar por concentración. La tasa de enfriamiento en el índice clave es de aproximadamente 300 ℃. Cuanto menor sea la velocidad de enfriamiento en este punto de temperatura, mayor será la capacidad para prevenir grietas por enfriamiento y los grados de acero más adecuados. La estabilidad de la velocidad de enfriamiento por convección durante el uso es el factor más importante para garantizar la calidad del enfriamiento.

En las muestras de los pernos de falla temprana, se puede ver que hay defectos de grietas en las roscas de los pernos rotos cerca de la fractura. La razón principal es que los pernos están mal enrollados. Causado por plegamiento; También se pueden ver microgrietas de diferentes profundidades en la parte inferior de la rosca, y el tumor acumulado en el mecanizado forma un área de concentración de tensión. El estándar GB / T5770.3-2000 "Requisitos especiales para pernos, tornillos y espárragos con defectos superficiales en sujetadores" estipula que los pliegues que no superen la cuarta parte de la altura del perfil de rosca por encima del diámetro primitivo de los pernos sometidos a tensión son permitido El plegado y la reconstrucción del fondo de la rosca no son defectos permitidos, y el plegado es una de las principales razones de la rotura del perno. El uso del lubricante de presión extrema de Houghton para el procesamiento de roscas de pernos puede prevenir de manera efectiva el borde acumulado y reducir la concentración de tensión, lo que ayuda a mejorar la vida de fatiga del perno.

3. Protección de superficies y desarrollo tecnológico de elementos de fijación para automóviles.

Los sujetadores de automóviles, especialmente los pernos de sujeción, abrazaderas de tubería, abrazaderas elásticas, etc., se encuentran en entornos extremadamente duros durante el uso y, por lo general, se corroen seriamente e incluso son difíciles de desmontar debido a la oxidación. Por lo tanto, los sujetadores deben tener buenas propiedades anticorrosivas. Los métodos más habituales que se utilizan en la actualidad son el electrogalvanizado, la aleación de zinc-níquel, el fosfatado, el ennegrecimiento y los tratamientos con dacromet en la superficie. Debido a la restricción del contenido de cromo hexavalente en el revestimiento de la superficie de los sujetadores de automóviles, no cumple con los estándares de las directivas de protección ambiental, y los productos que contienen sustancias nocivas no pueden ingresar al mercado, lo que pone un alto sin precedentes en la innovación. capacidad del sujetador automotriz tratamiento de superficies Requisitos medioambientales estándar.

1. Recubrimiento de zinc-aluminio a base de agua Geomet

Nueva tecnología de recubrimiento respetuosa con el medio ambiente: recubrimiento de zinc-aluminio en escamas Geomet, Enoufu Group ha desarrollado una tecnología completa basada en más de 30 años de experiencia en tecnología antioxidante de superficies DACROMET y después de años de investigación y desarrollo. La nueva tecnología de tratamiento de superficies con cromo --- GEOMET.

Mecanismo antioxidante, la estructura de la película tratada por Gummet es también la misma que la película tratada por Dacromet. Las láminas de metal se superponen en capas para formar una película combinada con un adhesivo a base de silicona para cubrir el sustrato.

Ventajas de Geomet: conductividad, la hoja de metal de alta resistencia hace que los pernos de Geomet sean conductores. Adaptabilidad de la pintura, Geomet se puede utilizar como imprimación para la mayoría de las pinturas, incluida la galvanoplastia. Protección del medio ambiente, solución a base de agua, no contiene cromo, no se producen aguas residuales y no se descargan sustancias nocivas al aire. Excelente resistencia a la corrosión, solo 6-8 μm de espesor de película, puede alcanzar la prueba de niebla salina más de 1000 h. Resistencia al calor, película inorgánica y la película no contiene humedad. El proceso de fragilización sin hidrógeno, el proceso de recubrimiento electrolítico y sin ácido, evita la fragilización por hidrógeno como el proceso de galvanoplastia ordinario.

La estabilidad del coeficiente de fricción es muy importante para el ensamblaje de sujetadores de automóviles. El revestimiento de zinc-aluminio escamoso a base de agua es una solución al coeficiente de fricción. Sobre la base del revestimiento de zinc-aluminio, se aplica un revestimiento superficial inorgánico a base de agua con función lubricante --- PLUS.

2. Tecnología de revestimiento electroforético

En los últimos años, algunos sujetadores de algunas empresas de automóviles han utilizado revestimiento electroforético en lugar de pasivación después de la galvanoplastia. En términos simples, el principio del recubrimiento electroforético es "el sexo opuesto se atrae", que es como un imán. La electroforesis del ánodo se recubre con pernos en el ánodo y la pintura se carga negativamente; mientras que la electroforesis catódica se recubre con pernos en el cátodo, la pintura está cargada positivamente. Como todos sabemos, el revestimiento electroforético está altamente mecanizado, es respetuoso con el medio ambiente y la película de pintura tiene una excelente resistencia a la corrosión. Reciclar y reutilizar los recursos hídricos para reducir las emisiones; fortalecer la recuperación de metales pesados ​​para reducir las emisiones; reducir las emisiones de COV (compuestos orgánicos volátiles); reducir el consumo de energía (agua, electricidad, combustible, etc.) y cumplir con los requisitos de protección ambiental para reducir costos y mejorar la calidad.

Se ha aplicado a piezas de automóvil y sujetadores durante varios años. El proceso de recubrimiento electroforético está relativamente maduro. Es un producto que sustituye a la galvanoplastia. PPGElect ropolyseal fastener material de recubrimiento electroforético especial, EPll / SST 120 ～ electroforesis de ánodo 200h, electroforesis catódica EPlll / SST 200 ～ 300h, electroforesis catódica EPlV / SST 500 ～ 1000h, electroforesis catódica EP V / SST 1000 ～ 1500h; y Revestimiento ZiNC Rich Revestimiento orgánico rico en zinc (conductor).

Con el desarrollo de la tecnología, además del recubrimiento electroforético catódico con excelente resistencia a la corrosión, el recubrimiento electroforético anódico con cierta resistencia a la intemperie y el recubrimiento electroforético catódico con resistencia a la corrosión de los bordes también se han aplicado prácticamente en la línea de producción. En la actualidad, la serie de recubrimientos electroforéticos de PPG ha sido aprobada por muchas empresas de fabricación de automóviles y se han cambiado una serie de especificaciones a un estándar unificado, S424 se cambia a S451, como Ford WSS-M21P41-A2, S451; General Motors GM6047 código G; Chrysler PS-7902 Mcthod C.

Las ventajas del revestimiento electroforético favorecen la protección del medio ambiente. El revestimiento electroforético adopta pintura a base de agua y la pasivación adopta cromo trivalente; mejorar la resistencia a la corrosión del producto, excelente adherencia; sin orificio de tapón, sin rosca de tornillo, espesor de película uniforme, valor de par constante; Proceso tradicional de galvanoplastia + pasivación, la prueba de niebla salina alcanza aproximadamente 144h. Después de adoptar fosfatado de zinc + imprimación rica en zinc + proceso de recubrimiento electroforético catódico, la prueba de niebla salina puede alcanzar más de 1000 h, si se adopta el proceso de galvanoplastia + recubrimiento electroforético catódico, la prueba de niebla salina puede alcanzar más de 500 h

4, la conclusión

En el futuro, el desarrollo de sujetadores automotrices será más personalizado, los procesos de tratamiento térmico serán más prominentes en las características del servicio y las tecnologías inteligentes, ecológicas y livianas jugarán un papel importante. El desarrollo de tecnología y equipos es la base para el desarrollo de la fabricación avanzada, y todavía hay mucho espacio para el desarrollo. Para reducir la brecha con el nivel avanzado de países extranjeros, la tarea sigue siendo muy ardua, y la tarea es pesada y larga.

Enlace a este artículo: Análisis sobre la nueva tendencia de desarrollo de la tecnología de tratamiento térmico para sujetadores de automóviles

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