Verfahren zur Vorwärmverformung vonStahlrohre mit gerader Naht:
1. Sorgfältige Materialauswahl. Für präzise, komplexe Formen sollte hochwertiger, mikroverformbarer Formstahl verwendet werden. Formstahl mit starker Karbidseigerung sollte sorgfältig gegossen und anschließend vergütet werden. Bei größeren und nicht gießbaren Formstählen kann eine Lösungsglühung mit doppelter Raffination durchgeführt werden. Die Heiztemperatur und die Heizgeschwindigkeit sind sorgfältig zu wählen. Bei präzisen und komplexen Formen können langsames Erhitzen, Vorwärmen und andere schonende Heizmethoden eingesetzt werden, um Verformungen durch die Wärmebehandlung zu minimieren.
2. Eine korrekte Durchführung der Wärmebehandlung und ein angemessenes Anlassverfahren sind ebenfalls wirksame Methoden, um die Verformung von Präzisions- und komplexen Formen zu reduzieren. Die Ursachen für die Verformung solcher Formen sind oft vielschichtig. Kennt man jedoch die Verformungsgesetze, die Ursachen und wendet spezielle Verfahren zur Formvermeidung an, lässt sich die Verformung reduzieren und kontrollieren.
3. Präzisions- und komplexe Formen müssen vorgewärmt werden, um die bei der Bearbeitung entstehenden Eigenspannungen abzubauen. Bei Präzisions- und komplexen Formen sollten, sofern die Bedingungen es zulassen, möglichst Vakuum-Heißhärten und anschließende Tieftemperaturbehandlung eingesetzt werden. Um die Härte der Form zu gewährleisten, sollten Vorkühlung, Stufenkühlung oder Warmhärtungsverfahren angewendet werden.
4. Die Konstruktion und Gestaltung der Form sollte sinnvoll sein, die Wandstärke nicht zu stark variieren und die Form symmetrisch sein. Bei Formen mit starker Verformung sind die Verformungsregeln zu beachten und Bearbeitungszugaben einzuplanen. Für große, präzise und komplexe Formen kann eine kombinierte Konstruktion verwendet werden. Bei einigen Präzisions- und komplexen Formen können Vorwärmebehandlung, Auslagerungswärmebehandlung und Härten mit anschließender Nitrierung zur Sicherstellung der Formgenauigkeit eingesetzt werden. Zur Reparatur von Formfehlern wie Blasen, Poren und Verschleiß sollten Geräte mit geringer thermischer Belastung, wie z. B. Kaltschweißmaschinen, verwendet werden, um Verformungen während des Reparaturprozesses zu vermeiden.
Glühverfahren für geradnahtige Stahlrohre: Beim Glühen geradnahtiger Stahlrohre wird das Stahlrohr auf eine bestimmte Temperatur erhitzt, auf dieser Temperatur gehalten und anschließend langsam auf Raumtemperatur abgekühlt. Zu den Glühverfahren gehören unter anderem das Grundglühen, das Kugelglühen und das Spannungsarmglühen.
1. Das Erhitzen eines Stahlrohrs auf eine vorgegebene Temperatur, das Halten dieser Temperatur für eine bestimmte Zeit und das anschließende langsame Abkühlen im Ofen wird als Glühen bezeichnet. Ziel ist es, die Härte des Stahls zu verringern und Unebenheiten im Gefüge sowie innere Spannungen abzubauen.
2. Das Stahlrohr wird auf 750 Grad erhitzt, eine Zeit lang warmgehalten, langsam auf 500 Grad abgekühlt und anschließend an der Luft vollständig abgekühlt. Dieses Verfahren wird als Kugelglühen bezeichnet. Ziel ist die Reduzierung der Härte und der Zerspanbarkeit des Stahls. Es wird hauptsächlich bei hochkohlenstoffhaltigem Stahl angewendet.
3. Das Spannungsarmglühen von Stahlrohren wird auch als Niedertemperaturglühen bezeichnet. Der Stahl wird auf 500–600 °C erhitzt, für eine bestimmte Zeit warmgehalten, im Ofen langsam auf unter 300 °C abgekühlt und anschließend auf Raumtemperatur gebracht. Die Struktur des Stahls verändert sich während des Glühprozesses nicht, und die inneren Spannungen werden weitgehend abgebaut.
4. Normalglühen: Das Wärmebehandlungsverfahren, bei dem das Stahlrohr auf 30–50 °C über die kritische Temperatur erhitzt, für eine geeignete Zeit gehalten und anschließend an ruhender Luft abgekühlt wird, wird als Normalglühen bezeichnet. Hauptzweck des Normalglühens ist die Verfeinerung des Stahlgefüges und die Verbesserung der Stahleigenschaften, um ein nahezu gleichmäßiges Gefüge zu erzielen. Im Vergleich zum Glühen besteht der Hauptunterschied darin, dass beim Normalglühen die Abkühlgeschwindigkeit etwas höher ist, wodurch sich der Produktionszyklus verkürzt. Daher sollte Normalglühen bevorzugt werden, wenn sowohl Glühen als auch Normalglühen die Leistungsanforderungen der Bauteile erfüllen können.
5. Abschrecken: Das Stahlrohr wird auf eine bestimmte Temperatur oberhalb des kritischen Punktes erhitzt (die Abschrecktemperatur von Stahl Nr. 45 liegt bei 840–860 °C, die von Kohlenstoff-Werkzeugstahl bei 760–780 °C), eine bestimmte Zeit lang gehalten und anschließend mit geeigneter Geschwindigkeit in Wasser eingetaucht. (Das Abschrecken ist ein Wärmebehandlungsverfahren, bei dem das Rohr in Öl abgekühlt wird, um eine Martensit- oder Bainitstruktur zu erzielen. Der Hauptunterschied zwischen Abschrecken, Glühen und Normalglühen liegt in der schnellen Abkühlgeschwindigkeit, die auf die Bildung einer Martensitstruktur abzielt. Martensit ist eine ungleichmäßige Struktur, die nach dem Abschrecken von Stahl entsteht. Er weist eine hohe Härte, aber eine geringe Plastizität und Zähigkeit auf. Die Härte des Martensits steigt mit dem Kohlenstoffgehalt des Stahls.)
6. Anlassen: Nach dem Härten wird das Stahlrohr auf eine bestimmte Temperatur unterhalb der kritischen Temperatur erhitzt, für eine bestimmte Zeit gehalten und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt. Dieser Wärmebehandlungsprozess wird als Anlassen bezeichnet. Im Allgemeinen können abgeschreckte Stahlteile nicht direkt verwendet werden und müssen vor dem Einsatz angelassen werden. Da abgeschreckter Stahl eine hohe Härte und Sprödigkeit aufweist, tritt bei direkter Verwendung häufig Sprödbruch auf. Durch Anlassen können innere Spannungen abgebaut oder reduziert, die Sprödigkeit verringert und die Zähigkeit verbessert werden. Zudem lassen sich die mechanischen Eigenschaften des abgeschreckten Stahls so anpassen, dass die gewünschten Leistungsmerkmale erzielt werden. Je nach Anlasstemperatur unterscheidet man drei Arten des Anlassens: Niedertemperatur-, Mitteltemperatur- und Hochtemperaturanlassen.
1) Anlassen bei niedriger Temperatur (150–250 °C); dadurch werden innere Spannungen und Sprödigkeit reduziert und die hohe Härte und Verschleißfestigkeit nach dem Abschrecken erhalten.
2) Anlassen bei mittlerer Temperatur (350–500 °C); Verbesserung der Elastizität und Festigkeit.
3) Hochtemperaturvergütung 500–650 °C; das Anlassen von abgeschreckten Stahlteilen bei Temperaturen über 500 °C wird als Hochtemperaturvergütung bezeichnet. Nach dem Abschrecken bei hohen Temperaturen weisen die Stahlteile verbesserte mechanische Eigenschaften auf (Festigkeit, Härte, Plastizität und Zähigkeit). Daher werden mittelgekohlte Stähle und mittelgekohlte legierte Stähle nach dem Abschrecken häufig einer Hochtemperaturvergütung unterzogen. Wellenteile finden vielfältige Anwendung. Abschrecken und anschließende Hochtemperaturvergütung werden als Härten und Anlassen bezeichnet.
Veröffentlichungsdatum: 13. September 2023